第三篇

金屬切削加工機床

典型機床

4.1

金屬切削機床根底知識

機床的分類與型號編制

機床的品種和規(guī)格繁多。為便于區(qū)別、使用和管理，需對機床加以分類和編制型號。我國的機床型號，現(xiàn)在是按1994年頒發(fā)的國家標準GB/T

15375-1994?金屬切削機床型號編制方法?編制的。

1．機床的分類

機床的傳統(tǒng)分類方法，主要是按加工性質(zhì)和所用的刀具進行分類。根據(jù)我國制定的機床型號編制方法。目前將機床分為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機床、鋸床及其它機床。在每一類機床中，又按工藝范圍、布局形式和結(jié)構(gòu)等，分為假設干組，每一組又細分為假設干系〔系列〕。

在上述根本分類方法的根底上，還可根據(jù)機床的其它特征進一步區(qū)分。

同類型機床按應用范圍〔通用性程度〕又可分為：

l〕普通機床

它可用于加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較強，但結(jié)構(gòu)比擬復雜。這種機床主要適用于單件小批生產(chǎn)．例如臥式車床、萬能升降臺銑床等。

2〕專門化機床

它的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某一道〔或幾道〕特定工序．如曲軸車床、凸輪軸車床等。

3〕專用機床

它的工藝范圍最窄，只能用于加工某一種零件的某一道特定工序，適用于大批量生產(chǎn)。如機床主軸箱的專用鏜床、車床導軌的專用磨床等。各種組合機床也屬于專用機床。

同類型機床按工作精度又可分為：普通精度機床、精密機床和高精度機床。

機床還可按自動化程度分為：手動、機動、半自動和自動機床。

機床還可按重量與尺寸分為：儀表機床、中型機床〔一般機床〕、大型機床〔10t〕、重型機床〔大于30t〕和超重型機床〔大于100t〕。

按機床主要工作部件的數(shù)目可以分為：單軸的、多軸的或單刀的、多刀的機床等。

通常機床根據(jù)加工性質(zhì)進行分類，再根據(jù)其某些特點進一步描述，如多刀半自動車床、高精度外圓磨床等。

隨著機床的開展，其分類方法也將不斷開展。現(xiàn)代機床正向數(shù)控化方向開展。數(shù)控機床的功能日趨多樣化，工序更加集中?，F(xiàn)在一臺數(shù)控機床集中了越來越多的傳統(tǒng)機床的功能。例如，數(shù)控車床在臥式車床功能的根底上又集中了轉(zhuǎn)塔車床、仿形車床、自動車床等多種車床的功能；車削中心出現(xiàn)以后，在數(shù)控車床功能的根底上，又參加了鉆、銑、鏜等類機床的功能。又如，具有自動換刀功能的鏜銑加工中心機床〔習慣上稱為“加工中心〞〔machining

center〕〕，集中了鉆、鏜、銑等多種類型機床的功能；有的加工中心的主軸既能立式又能臥式，即集中了立式加工中心和臥式加工中心的功能?？梢?，機床數(shù)控化引起了機床傳統(tǒng)分類方法的變化。這種變化主要表現(xiàn)在機床品種不是越分越細，而應是趨向綜合。

2．機床型號的編制方法

機床的型號用以簡明地表示機床的類型、通用特性和結(jié)構(gòu)特性，以及主要技木參數(shù)等。

普通機床型號表示方式如圖4.1所示。

圖4.1

普通機床型號表示方式

1〕機床類、組、系的劃分及其代號

機床的類別用漢語拼音大寫字母表示。例如，“車床〞的漢語拼音是“Che

chuang〞，所以用“C〞表示。當需要時，每類又可分為假設干分類；分類代號用阿拉伯數(shù)字表示，在類代號之前，它居于型號的首位，但第一分類不予表示。例如，磨床類分為M，2M，3M三個分類。機床的類別代號及其讀音如表4.1所示。

表4.1

機床的類別代號

類別

車床

銑床

刨床

磨床

齒輪加工機床

螺紋加工機床

鉆床

鏜床

拉床

電加工機床

切斷機床

其它機床

代號

C

X

B

M

2M

3M

Y

S

Z

T

L

D

G

Q

讀音

車

銑

刨

磨

2磨

3磨

牙

絲

鉆

鏜

拉

電

割

其機床的組別和系別代號用兩位數(shù)字表示。每類機床按其結(jié)構(gòu)性能及使用范圍劃分為10個組，用數(shù)字0～9表示。每組機床又分假設干個系〔系列〕，系的劃分原那么是：主參數(shù)相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的及相對的運動特點根本相同，且根本結(jié)構(gòu)及布局型式相同的機床，即劃為同一系。機床的類、組劃分參見標準JB1838-85。

2〕機床的特性代號

它表示機床所具有的特殊性能，包括通用特性和結(jié)構(gòu)特性。當某類型機床除有普通型外，還具有如表4.2所列的某種通用特性，那么在類別代號之后加上相應的特性代號。例如“CK〞表示數(shù)控車床。如同時具有兩種通用特性，那么可用兩個代號同時表示；如“MBG〞表示半自動高精度磨床。如某類型機床僅有某種通用特性，而無普通型者，那么通用特性不必表示。如Cll07型單軸縱切自動車床，由于這類自動車床沒有“非自動〞型，所以不必用“Z〞表示通用特性。

表4.2

機床通用特性代號

通用特性

高精度

精密

自動

半自動

數(shù)字

控制

自動

換刀

仿形

萬能

輕型

簡式

代號

G

M

Z

B

K

H

F

W

Q

J

讀音

高

密

自

半

控

換

仿

萬

輕

簡

為了區(qū)分主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機床，在型號中用結(jié)構(gòu)特性代號表示。結(jié)構(gòu)代號為漢語拼音字母。例如CA6140型臥式車床型號中的“A〞，可理解為這種型號車床在結(jié)構(gòu)上區(qū)別于C6l40型車床。結(jié)構(gòu)特性的代號字母是根據(jù)各類機床的情況分別規(guī)定的，在不同型號中的意義可不一樣。

3〕機床主參數(shù)、第二主參數(shù)和設計順序號

機床主參數(shù)是代表機床規(guī)格的大小一種尺寸參數(shù)，在機床型號中，用阿拉伯數(shù)字給出主參數(shù)的折算值，位于機床組、系代號之后。折算系數(shù)一般是1/10或1/100，也有少數(shù)是1。例如，CA6140型臥式機床中主參數(shù)的折算值為40〔折算系數(shù)是1/10〕，其主參數(shù)表示在床身導軌面上能車削工件的最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm。各類主要機床的主參數(shù)及折算系數(shù)見表4.3。

某些通用機床，當無法用一個主參數(shù)表示時，那么用設計順序號來表示。設計順序號由1起始、當設計順序號小于10時，那么在設計順序號之前加“0〞。

第二主參數(shù)是對主參數(shù)的補充，如主軸數(shù)、最大工件長度、最大跨距、工作臺工作面長度等，第二主參數(shù)一般不予給出。第二主參數(shù)也用折算值表示。

4〕機床的重大改良順序號

當機床的性能及結(jié)構(gòu)布局有重大改良，并按新產(chǎn)品重新設計、試制和鑒定時．在原機床

型號的尾部，加重大改良順序號，以區(qū)別于原機床型號。序號按A，B，C，……字母的順序選用。

5〕其它特性代號與企業(yè)代號

其它特性代號用以反映各類機床的特性，如對數(shù)控機床，可用來反映不同的數(shù)控系統(tǒng)；對于一般機床可用以反映同一型號機床的變型等。其它特性代號可用漢語拼音字母或阿拉伯數(shù)字或二者的組合來表示。

企業(yè)代號與其它特性代號表示方法相同，位于機床型號尾部，用“—〞與其它特性代號分開，讀作“至〞。假設機床型號中無其它特性代號，僅有企業(yè)代號時，那么不加“—〞，企業(yè)代號直接寫在“/〞后面。

表4.3各類主要機床的主參數(shù)和折算系數(shù)

機床

主參數(shù)名稱

折算系數(shù)

臥式車床

床身上最大回轉(zhuǎn)直徑

1/10

立式車床

最大車削直徑

1/100

搖臂鉆床

最大鉆孔直徑

1/1

臥式鏜床

鏜軸直徑

1/10

坐標鏜床

工作臺面寬度

1/10

外圓磨床

最大磨削直徑

1/10

內(nèi)圓磨床

最大磨削孔徑

1/10

矩臺平面磨床

工作臺面寬度

1/10

齒輪加工機床

最大工件直徑

1/10

龍門銑床

工作臺面寬度

1/100

升降臺銑床

工作臺面寬度

1/10

龍門刨床

最大刨削寬度

1/100

插床及牛頭刨床

最大插削及刨削長度

1/10

拉床

額定拉力(噸)

1/1

綜合上述普通機床型號的編制方法，舉例如下：

主參數(shù)〔最大車削直徑400mm〕

系別代號〔臥式車床系〕

組別代號〔落地及臥式車床組〕

結(jié)構(gòu)特性代號〔結(jié)構(gòu)不同〕

類別代號〔車床類〕

C

A

例4.1

CA6140型臥式車床

例4-2

MG1432A型高精度萬能外圓磨床

主參數(shù)〔最大磨削直徑320mm〕

系別代號〔萬能外圓磨床系〕

組別代號〔外圓磨床組〕

通用特性代號〔高精度〕

類別代號〔磨床類〕

M

G

A

重大改良順序號〔第一次重大改良〕

零件外表的切削加工成形方法和機床的運動

1.零件外表的切削加工成形方法

在切削加工過程中，機床上的刀具和工件按一定的規(guī)律作相對運動，通過刀具對工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余金屬，從而得到所要求的零件外表形狀。

機械零件的任何外表都可以看作是一條線〔稱為母線〕沿另一條線〔稱為導線〕運動的軌跡。如圖4.2所示，平面是由一條直線〔母線〕沿另一條直線〔導線〕運動而形成的；圓柱面和圓錐面是由一條直線〔母線〕沿著一個圓〔導線〕運動而形成的；普通螺紋的螺旋面是由“∧〞形線〔母線〕沿螺旋線〔導線〕運動而形成的；直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓外表是漸開線〔母線〕沿直線〔導線〕運動而形成的等等。

圖4.2零件外表成形運動的組成母線和導線統(tǒng)稱為發(fā)生線。切削加工中發(fā)生線是由刀具的切削刃與工件間的相對運動得到的。一般情況下，由切削刃本身或與工件相對運動配合形成一條發(fā)生線〔一般是母線〕，而另一條發(fā)生線那么完全是由刀具和工件之間的相對運動得到的。這里，刀具和工件之間的相對運動都是由機床來提供。

2.機床的運動

機床在加工過程中，必須形成一定形狀的發(fā)生線〔母線和導線〕，才能獲取所需的工件外表形狀。因此，機床必須完成一定的運動，這種運動稱為外表成形運動。此外，還有多種輔助運動。

1〕外表成形運動

外表成形運動按其組成情況不同，可分為簡單成形運動和復合成形運動兩種。

如果一個獨立的成形運動是單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動構(gòu)成的，那么此成形運動稱為簡單成形運動。例如，用車刀車削外圓柱面時〔見圖4.3a〕工件的旋轉(zhuǎn)運動B1產(chǎn)生圓導線，刀具縱向直線運動A2產(chǎn)生直線母線，即加工出圓柱面。運動B1和A2是兩個相互獨立的外表成形運動，因此，用車刀車削外圓柱時屬于簡單成形運動。

如果一個獨立的成形運動，是由兩個以上的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動或兩種運動兼有，按某種確定的運動關系組合而成，那么此成形運動稱為復合成形運動。例如，用螺紋車刀車削螺紋外表時〔見圖4.3b〕，工件的旋轉(zhuǎn)運動Bj1和車刀的直線運動A12按規(guī)定作相對運動，形成螺旋線導線，三角形母線〔由刀刃形成，不需成形運動〕沿螺旋線運動，形成了螺旋面。形成螺旋線導線的兩個簡單運動Bj1和A12，由于螺紋導程限定而不能彼此獨立，它們必須保持嚴格的運動關系，從而Bj1和A12這兩個簡單運動組成了一個復合成形運動。又如，用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪時〔見圖4.3c〕它需要一個復合成形運動Bj1、B12〔范成運動〕，形成漸開線母線，又需要一個簡單直線成形運動A2，才能得到整個漸開線齒面。

成形運動中各單元運動根據(jù)其在切削中所起的作用不同，又可為主運動和進給運動〔見第二篇第2章〕。

圖4.3

成形運動的組成2〕輔助運動

機床上除外表成形運動外，還需要輔助運動以實現(xiàn)機床的各種輔助動作。輔助動作的種類很多，主要包括以下幾種：

①各種空行程運動

空行程運動是指進給前后的快速運動和各種調(diào)位運動。例如，在裝卸工件時，為防止碰傷操作者，刀具與工件應相對退離。在進給開始之前快速引進，使刀具與工件接近。進給結(jié)束后應快退。再如，車床的刀架或銑床的工作臺，在進給前后都有快進或快退運動。調(diào)位運動是在調(diào)整機床的過程中，把機床的有關部件移到要求的位置。例如搖臂鉆床，為使鉆頭對準被加工孔的中心，可轉(zhuǎn)動搖臂和使主軸箱在搖臂上移動。又如龍門式機床，為適應工件的不同高度，可使橫梁升降。這些都是調(diào)位運動。

②切入運動

使刀具由待加工外表漸漸切入工件到給定切削位置。

③分度運動

加工假設干個完全相同的均勻分布的外表時，為使外表成形運動得以周期地繼續(xù)進行的運動稱為分度運動。如車削多頭螺紋．在車完一條螺紋后，工件相對于刀具要回轉(zhuǎn)1／K轉(zhuǎn)〔K——螺紋頭數(shù)〕才能車削另一條螺紋外表，這個工件相對于刀具的旋轉(zhuǎn)運動就是分度運動。多工位機床的多工位工作臺或多工位刀架也需要分度運動。

④操縱和控制運動

操縱和控制運動包括啟動、停止、變速、換向、部件與工件的夾緊、松開、轉(zhuǎn)位以及自動換刀、自動測量、自動補償?shù)取?/p>

4.2

臥式車床的工藝范圍及其組成車床的分類與運動

1.車床的分類

為適應不同的加工要求，車床分為很多種類。按其結(jié)構(gòu)和用途不同，可分為：臥式車床〔圖4.4〕、立式車床〔圖4.5〕、轉(zhuǎn)塔車床、回輪車床、落地車床、液壓仿形及多刀自動和半自動車床、各種專用車床〔如曲軸車床、凸輪車床等〕、數(shù)控車床和車削加工中心等。

圖4.4

CA6140型臥式車床外形

a)單立柱式立式車床

b)雙柱式立式車床

圖4.5

立式車床

2.車床的用途

車床類機床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)外表，如內(nèi)外圓柱外表、圓錐外表、成形回轉(zhuǎn)外表和回轉(zhuǎn)體的端面等，有些車床還能加工螺紋面。由于多數(shù)機器零件具有回轉(zhuǎn)外表，車床的通用性又較廣，因此在機器制造廠中，車床的應用極為廣泛，在金屬切削機床中所占的比重最大，約占機床總臺數(shù)的20％～35％。

在車床上使用的刀具，主要是各種車刀，有些車床還可以采用各種孔加工刀具如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等，或者使用螺紋刀具如絲錐、板牙進行內(nèi)、外螺紋加工等。

3.車床的運動

車床刀具和工件的主要運動有外表成形運動和輔助運動。

1〕外表成形運動

①工件的旋轉(zhuǎn)運動。這是車床的主運動，其轉(zhuǎn)速較高，消耗機床功率的主要局部。

②刀具的移動。這是車床的進給運動。刀具可作平行于工件旋轉(zhuǎn)軸線的縱向進給運動〔車圓柱外表〕或作垂直于工件旋轉(zhuǎn)軸線的橫向進給運動〔車端面〕，也可作與工件旋轉(zhuǎn)軸線傾斜一定角度的斜向運動〔車圓錐表西〕或作曲線運動〔車成形回轉(zhuǎn)外表〕。進給量f常以主軸每轉(zhuǎn)刀具的移動量計，即

mm／r。

車削螺紋時，只有一個復合的主運動：螺旋運動。它可以被分解為兩局部：主軸的旋轉(zhuǎn)和刀具的移動。

2〕輔助運動

為了將毛坯加工到所需要的尺寸，車床還應有切入運動，有的還有刀架縱、橫向的機動快移。重型車床還有尾架的機動快移等。

臥式車床加工的典型外表及部件組成1）

臥式車床加工的典型外表

臥式車床的工藝范圍很廣，能適用于各種回轉(zhuǎn)外表的加工。其加工的典型外表如圖4.6所示。

圖4.6

臥式車床所能加工的典型外表

2〕臥式車床的組成部件

臥式車床的外形圖如圖4.4所示，其主要組成局部及功用如下：

1.主軸箱

主軸箱1固定在床身4的左端，內(nèi)部裝有主軸和變速及傳動機構(gòu)。工件通過卡盤等夾具裝夾在主軸前端。主軸箱的功用是支承主軸并把動力經(jīng)變速傳動機構(gòu)傳給主軸，使主軸帶開工件按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)主運動。

2．刀架

刀架2可沿床身4上的運動導軌作縱向移動。刀架部件由幾層組成，它的功用是裝夾車刀，實現(xiàn)縱向、橫向或斜向運動。

3．尾座

尾座3妥裝在床身毛右端的尾座導軌上．可沿導軌縱向調(diào)整其位置，它的功用是用后頂尖支承長工件．也可以安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進行孔加工。

4．進給箱

進給箱10固定在床身4的左端前側(cè)。進給箱內(nèi)裝有進給運動的變換機構(gòu)，用于改變機動進給的進給量或所加工螺紋的導程。

5．溜板箱

溜板箱8與刀架2的最下層——縱向溜板相連。與刀架一起作縱向運動，功用是把進給箱傳來的運動傳遞給刀架，使刀架實現(xiàn)縱向和橫向進給或快速移動或車螺紋。溜板箱上裝有各種操縱手柄和按鈕。

6．床身

床身4固定在左、右床腿9和5上。在床身上安裝著車床的各個主要部件，使它們在工作時保持準確的相對位置或運動軌跡。

4.3

臥式車床的傳動與結(jié)構(gòu)

臥式車床的傳動系統(tǒng)圖

現(xiàn)以CA6140型臥式車床為例，分析普通臥式車床的傳動系統(tǒng)圖如圖4.7所示。圖中各種傳動元件用簡單的規(guī)定符號代表，各齒輪所標數(shù)字表示齒數(shù)。規(guī)定符號詳見國家標準GB4460-1984?機械制圖——機構(gòu)運動簡圖符號?。機床的傳動系統(tǒng)圖畫在一個能反映機床根本外形和各主要部件相互位置的平面上，并盡可能繪制在機床外形的輪廓線內(nèi)。各傳動元件應盡可能按運動傳遞的順序安排。該圖只表示傳動關系，不代表各傳動元件的實際尺寸和空間位置。

CA6140型臥式車床傳動系統(tǒng)分析

1.主運動傳動鏈

1〕傳動路線

CA6140型臥式車床主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機和主軸。運動由電動機〔7.5kw，1450r／min〕經(jīng)V型帶輪傳動副Ф130mm／Ф230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦離合器M1，使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。當壓緊離合器M1左部的摩擦片時，軸I的運動經(jīng)齒輪副56／38或51／43傳給軸Ⅱ，使軸Ⅱ獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時，經(jīng)齒輪50、軸Ⅶ上的空套齒輪34傳給軸Ⅱ上的固定齒輪30。這時軸I至軸Ⅱ間多一個中間齒輪34，故軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向與經(jīng)M1左部傳動時相反。軸Ⅱ反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種。當離合器處于中間位置時，左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸Ⅰ的運動不能傳至軸Ⅱ，主軸停轉(zhuǎn)。

軸Ⅱ的運動可通過軸Ⅱ、軸Ⅲ間三對齒輪的任一對傳至軸Ⅲ，故軸Ⅲ正轉(zhuǎn)共有2×3＝6種轉(zhuǎn)速。

運動由軸Ⅲ傳往主軸有兩條路線：

①高速傳動路線。主軸上的滑移齒輪50移至左端，使之與軸Ⅲ上右端的齒輪63嚙合。運動由軸Ⅲ經(jīng)齒輪副63／50直接傳給主軸，得到450～1400r／min的6種高轉(zhuǎn)速。

②低速傳動路線。主軸上的滑移齒輪

50移至右端，使主軸上的齒式離合器

M2嚙合。軸Ⅲ的運動經(jīng)齒輪副20／80或50／50傳給軸Ⅳ，又經(jīng)齒輪副20／80或51／50傳給軸V，再經(jīng)齒輪副26／58和齒式離合器M2傳至主軸，使主軸獲得10～500r／min的低轉(zhuǎn)速。

傳動系統(tǒng)可用傳動路線表達式表示如下：

圖4.7

CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)圖

式中，ⅰ2和ⅰ3根本相同，所以實際上只有3種不同的傳動比。因此，運動經(jīng)由低速傳動路線時，主軸實際上只能得到2×

3×〔2×

2－1〕＝18級轉(zhuǎn)速。加上由高速路線傳動獲得的6級轉(zhuǎn)速，主軸總共可獲得2×

3×

[1＋〔2×

2－1〕]

=

+18

＝24級轉(zhuǎn)速。

同理，主軸反轉(zhuǎn)時，有3×

[

l＋〔2×

2－1〕]＝12級轉(zhuǎn)速。

主抽的各級轉(zhuǎn)速，可根據(jù)各滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得。如圖4-3中所示的嚙合位置時，主軸的轉(zhuǎn)速為：

同理，可以計算出主軸正轉(zhuǎn)時的24級轉(zhuǎn)速為10～1400r/nin；反轉(zhuǎn)時的12級轉(zhuǎn)速為14～1580r／min。主軸反轉(zhuǎn)通常不是用于切削，而是用于車削螺紋時，切削完一刀后使車刀沿螺旋線退回，所以轉(zhuǎn)速較高以節(jié)約輔助時間。

3〕主傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖

轉(zhuǎn)速圖可以表達主軸的每一級轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動副得到的．這些傳動副之間的關系如何，各傳動軸的轉(zhuǎn)速等。

圖4.8是CA6140型臥式車床主傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖由以下三個局部組成：

①距離相等的一組豎線代表各軸。軸號寫在上面。豎線間的距離不代表中心距。

②距離相等的一組水平線代表各級轉(zhuǎn)速回與各豎線的交點代表各軸的轉(zhuǎn)速、由于分級變使機構(gòu)的轉(zhuǎn)速一般是按等比數(shù)列排列的，故轉(zhuǎn)速采用了對數(shù)坐標。相鄰兩水平線之間的間隔為lgφ〔其中φ為相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，稱為公比〕。為了簡單起見，轉(zhuǎn)速圖中省略了對數(shù)符號。

50/50

63/50

51/50

1400

1120

900

710

560

500

450

400

320

250

200

160

125

39/41

56/38

130/230

Ⅱ軸

1450

電機

Ⅰ軸

Ⅵ軸

Ⅲ軸

Ⅳ軸

Ⅴ軸

30/50

22/58

20/80

26/58

A

B

D

20/80

C

51/43

圖4.8

CA6140型臥式車床主運動傳動鏈的轉(zhuǎn)速圖

③各軸之間連線的傾斜方式代表了傳動副的傳動比，升速時向上傾斜，降速時向下傾斜。斜線向上傾斜x格表示傳動副的實際傳動比為Z主／Z被＝φx；斜線向下傾斜x格表示傳動副的實際傳動比為Z主/Z被＝φ-x。

例如：CA6140型車床的公比φ＝1.26，在軸Ⅱ與軸Ⅲ之間的傳動比30/50≈1/φ2，根本下降2格；22／58≈l／φ4，根本下降4格。

2.進給運動傳動鏈

進給傳動鏈是實現(xiàn)刀具縱向或橫向移動的傳動鏈。臥式車床在切削螺紋時，進給傳動鏈是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。主軸轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)刀架的移動量應等于螺紋的導程。在切削圓柱面和端面時，進給傳動鏈是外聯(lián)系傳動鏈。進給量也以工件每轉(zhuǎn)刀架的移動量計。因此，在分析進給鏈時，都把主軸和刀架當作傳動鏈的兩端。

運動從主軸VI開始，經(jīng)軸Ⅸ傳至軸X，可經(jīng)一對齒輪直接傳遞，也可經(jīng)軸Ⅺ上的惰輪傳遞。這是進給換向機構(gòu)。然后，經(jīng)掛輪架至進給箱。從進給箱傳出的運動，一條路線經(jīng)絲杠XIX帶動溜板箱，使刀架作縱向運動，這是車削螺紋傳動鏈；另一條路線經(jīng)光杠XX和溜板箱，帶動刀架作縱向或橫向的機動進給，這是進給傳動鏈。

l〕車削螺紋

CA6140型車床可車削米制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標準的常用螺紋，此外還可以車削大導程、非標準和較精密的螺紋。既可以車削右螺紋，也可以車削左螺紋。進給傳動鏈的作用，在于能得到上述四種標準螺紋。

車螺紋時的運動平衡式為：

式中：ｉ為從主軸到絲杠之間的總傳動比；tｌ為機床絲杠的導程，mm，CA6140型車床的tｌ=12mm；S為被加工螺紋的導程，mm。

改變傳動比ｉ，就可得到這4種標準螺紋中的任意一種。

①米制螺紋

米制螺紋導程的國家標準見表4.4?？梢钥闯觯碇械拿恳恍卸际前吹炔顢?shù)列排列的，行與行之間成倍數(shù)關系。

表4.4

標準米制螺紋導程

mm

－

－

1.25

－

1.5

1.75

2.25

2.5

－

3.5

4.5

5.5

車削米制螺紋時，進給箱中的離合器M3和M4脫開，M５接合。掛輪架齒數(shù)為

63-100-75。運動進入進給箱后，經(jīng)移換機構(gòu)的齒輪副25/36傳至軸ＸＩＶ，再經(jīng)過雙軸滑移變速機構(gòu)的齒輪副19/14，20/14，36/21，33/21，26/28，28/28，36/28，32/28中的任一對傳至軸ＸＶ，然后再由移換機構(gòu)的齒輪副25/36×36/25傳至軸?。丌觯酉氯ピ俳?jīng)軸ＸⅥ～ＸⅧ

間的兩組滑移變速機構(gòu)，最后經(jīng)離合器M５傳至絲杠ＸＩＸ。溜板箱中的開合螺母閉合，帶動刀架。

車削米制螺紋時傳動鏈的傳動路線表達式如下:

其中，軸ⅩⅣ~軸ⅩⅤ之間的變速機構(gòu)可變換8種不同的傳動比：

即i基j=Sj/7，Sj=6.5，7，8，9，9.5，10，11，12。這些傳動比的分母相同，分子那么除6.5和9.5用于其他種類的螺紋外，其余按等差數(shù)列排列，相當于米制螺紋導程標準的最后一行。這套變速機構(gòu)稱為根本組。軸XVI--軸XVⅢ間的變速機構(gòu)可變換4種傳動比：

它們用以實現(xiàn)螺紋導程標準中行與行間的倍數(shù)關系，稱為增倍組。根本組、增倍組和移換機構(gòu)組成進給變速機構(gòu)。它和掛輪一起組成換置機構(gòu)。

車削米制(右旋)螺紋的運動平衡式為：

式中：i基為根本組的傳動比；i倍為增倍組的傳動比。

將上式簡化后可得

選擇i基和i倍之值，就可以得到各種標準米制螺紋的導程S。

Sj最大為12，U倍最大為1，故能加工的最大螺紋導程為S=12

mm。如需車削導程更大的螺紋，可將軸Ⅸ上的滑移齒輪58向右移，與軸Ⅷ上的齒輪26嚙合。這是一條擴大導程的傳動路線。

軸Ⅸ以后的傳動路線與前文傳動路線表達式所述相同。從主軸Ⅵ~軸Ⅸ之間的傳動比為

在正常螺紋導程時，主軸Ⅵ與軸Ⅸ間的傳動比為i=58/58=1。

擴大螺紋導程機構(gòu)的傳動齒輪就是主運動的傳動齒輪，所以：

a.只有當主軸上的M2合上，即主軸處于低速狀態(tài)時，才能用擴大導程。

b.當軸Ⅲ一Ⅳ一Ⅴ之間的傳動比為50/50×20/80=1/4時，i擴1=4，導程擴大了４倍；當傳動比為20/80×20/80=1/16時，i擴1=16，導程擴大了１６倍。因此，當主軸轉(zhuǎn)速確定后，螺紋導程能擴大的倍數(shù)也就確定了。

c.當主軸Ⅲ一Ⅳ一Ⅴ之間的傳動比為50/50×50/51時，并不準確地等于1，所以不能用于擴大導程。

②模數(shù)螺紋

模數(shù)螺紋主要是米制蝸桿，有時某些特殊絲杠的導程也是模數(shù)制的。米制蝸桿的齒距為ｐ=πm，所以模數(shù)螺紋的導程為Ｓｍ

=zp

=Zπm，這里z為螺紋的線數(shù)。

模數(shù)m的標準值也是按分段等差數(shù)列的規(guī)律排列的。與米制螺紋不同的是，在模數(shù)螺紋導程Sm=Zπm中含有特殊因子π。為此，車削模數(shù)螺紋時，掛輪需換為64/100×100/97。其余局部的傳動路線與車削米制螺紋時完全相同。運動平衡式為：

式中。代入化簡后得

因為，從而得

改變i基和i倍時，就可以車削出各種標準模數(shù)螺紋。如應用擴大螺紋導程機構(gòu)，也可以車削出大導程的模數(shù)螺紋。

③英制螺紋

英制螺紋在采用英制的國家(如英、美、加拿大等)中應用廣泛。我國的局部管螺紋目前也采用英制螺紋。

英制螺紋以每英寸長度上的螺紋扣數(shù)ａ〔扣/in)表示，因此英制螺紋的導程Sa

=1/a。由于CA6140車床的絲杠是米制螺紋，被加工的英制螺紋也應換算成以毫米為單位的相應導程值，即

a的標準值也是按分段等差數(shù)列的規(guī)律排列的，所以英制螺紋導程的分母為分段等差級數(shù)。此外，還有特殊因子25.4。車削英制螺紋時，應對傳動路線作如下兩點變動：

①將根本組兩軸(軸ⅩⅤ和ⅩⅣ)的主、被動關系對調(diào)，使軸ⅩⅤ變?yōu)橹鲃虞S，軸ⅩⅣ變?yōu)楸粍虞S，就可使分母為等差級數(shù)。

②在傳動鏈中實現(xiàn)特殊因子25.4。

為此，將進給箱中的離合器M3和Ms接合，M4脫開，軸ⅩⅥ左端的滑移齒輪25移至左面位置，與固定在軸ⅩⅣ上的齒輪36相嚙合。運動由軸XIII經(jīng)M3先傳到軸ⅩⅤ，然后傳至軸ⅩⅣ，再經(jīng)齒輪副36/35傳至軸ⅩⅥ。其余局部的傳動路線與車削米制螺紋時相同。車削英制螺紋時傳動路線表達式讀者可自行寫出，其運動平衡式為

其中，故

改變i基和i倍，就可以車削出各種標準的英制螺紋。

④徑節(jié)螺紋

徑節(jié)螺紋主要是英制蝸桿。它是用徑節(jié)DP來表示的。徑節(jié)DP=ｚ／Ｄ(z為齒輪齒數(shù)；D為分度圓直徑，in)，即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數(shù)。英制蝸桿的軸向齒距即徑節(jié)螺紋的導程為

徑節(jié)DP也是按分段等差數(shù)列的規(guī)律排列的。徑節(jié)螺紋導程排列的規(guī)律與英制螺紋相同，只是含有特殊因子25.4π。車削徑節(jié)螺紋時，傳動路線與車削英制螺紋時完全同，但掛輪需換為64/100×100/97，它和移換機構(gòu)軸ⅩⅣ～ⅩⅥ間的齒輪副36／25組合，得到傳動比值：

綜上所述：

a.車削米制和模數(shù)螺紋時，使軸ⅩⅣ主動，軸ⅩⅤ被動；車削英制和徑節(jié)螺紋時，使軸ⅩⅤ

主動，軸ⅩⅣ被動。主動軸與被動軸的對調(diào)是通過軸ⅩⅢ左端齒輪25

(向左與軸ⅩⅣ上的齒輪36嚙合，向右那么與軸ⅩⅤ左端的M3形成內(nèi)、外齒輪離合器)和軸ⅩⅥ左端齒輪25的移動(分別與軸ⅩⅣ右端的兩個齒輪36嚙合)來實現(xiàn)的。這兩個齒輪由同一個操縱機構(gòu)控制，使它們反向聯(lián)動，以保證其中一個在左面位置時，另一個在右面位置。軸ⅩⅢ~ⅩⅣ間的齒輪副

25/36、離合器M3、軸XV-ⅩⅣ-ⅩⅥ間的齒輪25－36－25(這個齒輪36是空套在軸ⅩⅣ上的)

和軸ⅩⅣ～ⅩⅥ間的36/25(這個齒輪36是固定在軸ⅩⅥ上的)稱為移換機構(gòu)。

b.車削米制和英制螺紋時，掛輪架齒輪為63-100-75；車削模數(shù)和徑節(jié)螺紋(米制和英制蝸桿)時，掛輪架齒輪為64-100-97。

⑤非標準螺紋

車削非標準螺紋時，不能用進給變速機構(gòu)。這時，可將離合器M3，M4和M５全部嚙合，把軸ⅩⅢ，XV，XVIII和絲杠連成一體，使運動由掛輪直接傳動絲杠。被加工螺紋的導程S依靠調(diào)整掛輪架的傳動比ｉ掛來實現(xiàn)。

為了綜合分析和比擬車削上述各種螺紋時的傳動路線，把CA6140型車床進給傳動鏈中加工螺紋時的傳動路線表達式歸納總結(jié)如下：

2〕車削圓柱面和端面

①傳動路線

為了減少絲杠的磨損和便于操縱，機動進給是由光杠經(jīng)溜板箱傳動的。這時，將進給中的離合器Ｍ５脫開，使軸ⅩⅤⅢ的齒輪28與軸ⅩⅩ左端的56相嚙合。運動由進給箱傳至光桿ⅩⅩ，再經(jīng)溜板箱中的齒輪副(36/32)

×

(32/56)、超越離合器及平安離合器M８、軸ⅩⅩⅡ、蝸桿蝸輪副4/29傳至軸ⅩⅩⅢ。運動由軸ⅩⅩⅢ經(jīng)齒輪副40/48或(40/30)

X

(30/48)、雙向離合器M6...軸ⅩⅩⅣ、齒輪副28/80、軸ⅩⅩⅤ傳至小齒輪12。小齒輪12與固定在床身上的齒條相嚙合。小齒輪轉(zhuǎn)動時，就使刀架作縱向機動進給以車削圓柱面。假設運動由軸ⅩⅩⅢ經(jīng)齒輪副40/48或40/30

×

30/48、雙向離合器M7、軸ⅩⅩⅤⅢ及齒輪副48/48

X

59/18傳至橫向進給絲杠ⅩⅩⅩ，就使橫刀架作橫向機動進給以車削端面。其傳動路線表達式如下：

②縱向機動進給量

CA6140型車床縱向機動進給量有64種。當運動由主軸經(jīng)正常導程的米制螺紋傳動路線時，可獲得正常進給量。這時的運動平衡式為

化簡后可得

改變i基和i倍可得到從0.08~1.22mm/r的32種正常進給量。其余32種進給量可分別通過英制螺紋傳動路線和擴大螺紋導程機構(gòu)得到。

③橫向機動進給量

通過傳動計算可知，橫向機動進給量是縱向的一半。

3〕刀架的快速移動

為了減輕工人勞動強度和縮短輔助時間，刀架可以實現(xiàn)縱向和橫向機動快速移動。按下快速移動按鈕，快速移動電動機(370W，2600r/min)經(jīng)齒輪副13/29使軸ⅩⅩⅡ高速轉(zhuǎn)動，再經(jīng)蝸桿副4/29、溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，使刀架實現(xiàn)縱向或橫向的快速移動。快移方向仍由溜板箱中雙向離合器M6和M7控制。

刀架快速移動時，不必脫開進給傳動鏈。為了防止仍在轉(zhuǎn)動的光杠和快速電動機同時傳動軸ⅩⅩⅡ，在齒輪與軸ⅩⅩⅡ之間裝有超越離合器M8。

CA6140型臥式車床主要結(jié)構(gòu)

1.主軸箱

CA6140型車床主軸箱內(nèi)有：主軸部件、主傳動變速及操縱機構(gòu)、摩擦離合器及制動器、主軸到交換齒輪間的傳動與換向機構(gòu)以及潤滑裝置等。

如圖4.9所示，為主軸箱的展開圖。該圖是按照傳動路線中各傳動軸的先后傳動順序，沿軸Ⅳ-Ⅰ-Ⅱ–Ⅲ(V)-VI-XI-X的軸線剖切，展開在一個平面上而得到的。展開圖是把立體展開在一個平面上，因而其中有些軸之間的距離拉開，使原來相互嚙合的齒輪副分開了，如軸Ⅳ和軸Ⅲ、軸V之間，因此，展開圖不表示各軸的實際空間位置。展開圖上的軸向尺寸和各軸上所有的零件是按尺寸比例繪出的，圖中表示了主軸箱內(nèi)全部傳動件、支承件及有關結(jié)構(gòu)。為了表示出各軸的空間相互位置和各變速操縱機構(gòu)的實際情況，還需要有主軸箱的向視圖和橫剖面圖。

1〕卸荷式帶輪

電動機經(jīng)V帶將運動傳至軸Ⅰ左端的帶輪上(圖4.9)。帶輪與花鍵套筒用螺釘聯(lián)接成一體，支承在支承套內(nèi)孔中的兩個深溝球軸承上。支承套固定在主軸箱體上。作用在帶輪上的傳動帶拉力，通過花鍵套筒、滾動軸承和支承套，最后傳給主軸箱體。而轉(zhuǎn)矩那么由帶輪經(jīng)過花鍵套筒傳給軸Ⅰ。這樣，軸Ⅰ只傳遞轉(zhuǎn)矩而防止了由傳動帶拉力產(chǎn)生的彎曲變形。這種帶輪起到了卸荷的作用。

2〕雙向片式摩擦離合器及其操縱機構(gòu)

軸Ⅰ上裝有雙向片式摩擦離合器，其主要作用是實現(xiàn)主傳動的換向。如圖4.10所示，摩擦離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、定位片，壓緊塊及調(diào)整螺母組成。左、右兩邊的雙聯(lián)齒輪和單聯(lián)齒輪分別空套在軸Ⅰ上，當電動機起動后，經(jīng)傳動帶帶動軸Ⅰ旋轉(zhuǎn)，這時并不能直接帶動上述兩個齒輪轉(zhuǎn)動，而要通過摩擦離合器的內(nèi)、外片的接合才能轉(zhuǎn)動。

圖4.9

CA6140型臥式車床主軸箱展開圖

圖4.10a表示的是左離合器的結(jié)構(gòu)。離合器的內(nèi)、外兩組摩擦片依次相間安裝，外摩擦片2外圓周上有4個凸起，正好嵌在雙聯(lián)空套齒輪罩殼的缺口中，外片的內(nèi)孔大于軸Ⅰ上的花鍵。內(nèi)摩擦片外圓無凸起略小于齒輪罩殼的內(nèi)徑，內(nèi)孔是花鍵孔，裝在軸Ⅰ的花鍵上并同軸Ⅰ一起旋轉(zhuǎn)。當拉桿通過銷子向左推動壓緊塊時，使內(nèi)、外摩擦片互相壓緊。軸Ⅰ的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳給空套齒輪，使主軸正轉(zhuǎn)。兩定位片起限制摩擦片軸向位置的作用。同理，當壓緊塊向右推時，使主軸反轉(zhuǎn)。壓緊塊處于中間位置時，左、右離合器均脫開，主軸及軸Ⅱ以后其他各軸傳動停轉(zhuǎn)。右摩擦離合器結(jié)構(gòu)與左摩擦離合器結(jié)構(gòu)原理相同，就是摩擦片數(shù)少一些。

圖4.10

摩擦離合器及其操縱機構(gòu)

離合器接合和脫開的操縱，由溜板箱右側(cè)的開關杠上的手柄完成〔圖4.10b〕。當向上扳動手柄時，通過杠桿機構(gòu)使扇形齒輪順時針轉(zhuǎn)動，帶動齒條向右移動，其上的撥叉撥動軸Ⅰ右端的滑套右移?；子乙茣r，將元寶銷(杠桿)的右角壓下，元寶銷繞其回轉(zhuǎn)中心順時針轉(zhuǎn)動，下端的凸緣推動裝在軸Ⅰ內(nèi)孔中的拉桿左移，并通過銷子帶動壓緊塊向左壓緊，主軸正轉(zhuǎn)。當手柄向下扳時，右離合器壓緊，主軸反轉(zhuǎn)。當手柄處于中間位置時，離合器脫開，主軸停轉(zhuǎn)。

為了縮短停車的輔助時間，主軸箱中還裝有閘帶式制動器，該制動器與摩擦離合器操縱機構(gòu)聯(lián)動。當正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時，齒條上的凹槽處與杠桿的下端接觸，使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，制動器松開；當停車時(手柄處于中間位置時)，齒條上的凸起處與杠桿接觸，杠桿逆時針轉(zhuǎn)動，拉緊閘帶，制動器工作，使主軸立即停下來。

摩擦離合器除換向和傳遞轉(zhuǎn)矩外，還可起到斷開傳動鍵的作用。車床往往要頻繁變換主軸轉(zhuǎn)速，如果利用關停主電動機來停車變速(轉(zhuǎn)動時變速會損壞齒輪)，電動機頻繁起制動易損壞。利用摩擦離合器的脫開位置，可切斷軸Ⅰ以后的傳動鏈，在主電動機運轉(zhuǎn)情況下，軸Ⅱ后各軸停轉(zhuǎn)，即可變速。此外，摩擦離合器還可起到過載保護作用。當機床過載時，摩擦片打滑，主軸停轉(zhuǎn)，就可防止損壞機床。摩擦片間的壓緊力是可以調(diào)整的，調(diào)整時，先壓下防止螺母圓松動的彈簧銷，同時擰動壓緊塊上的圓螺母，圓螺母軸向移動，改變摩擦片間的間隙，即可到達調(diào)整摩擦力大小的作用，調(diào)整后，使彈簧銷重新卡進圓螺母的缺口中，防止螺母松動。

3〕主軸部件

主軸部件由主軸、主軸軸承、主軸上的傳動齒輪以及緊固件組成。由于機床工作時由主軸直接帶開工件旋轉(zhuǎn)進行切削加工，因此，主軸是機床上的一個關鍵部件。

如圖4.9所示，CA6140型車床主軸是一個空心階梯軸。主軸內(nèi)孔用于通過長的棒料或穿入鋼棒打出頂尖，或通過氣動、液壓或電氣夾緊裝置的管道、導線。主軸前端的莫氏6

號錐孔用于安裝頂尖或心軸，利用錐孔配合的摩擦力直接帶動頂尖或心軸轉(zhuǎn)動。主軸前端部采用短錐法蘭式定位結(jié)構(gòu)，用于安裝卡盤或撥盤。短錐面與卡盤的錐孔相配合來定位，并由卡板及四個螺釘快速固定，通過圓形撥盤傳遞轉(zhuǎn)矩。

CA6140型車床的主軸組件，近年來采用二支承結(jié)構(gòu)及后端面軸向定位。這種結(jié)構(gòu)的主軸組件完全可以滿足剛度與精度方面的要求，且使結(jié)構(gòu)簡化，降低了本錢。主軸的前支承是NN3021K/P5型雙列短圓柱滾子軸承，用于承受徑向力。這種軸承具有剛性好、精度高、尺寸小及承載能力大等優(yōu)點。

后支承有2個滾動軸承，一個是7025ACJ型角接觸球軸承，大口向外安裝，用于承受徑向力和由后向前的軸向力。后支承還采用了一個

51215型推力球軸承，用于承受由前向后的軸向力。

主軸支承對主軸的回轉(zhuǎn)精度及剛度影響很大，特別是軸承間隙直接影響到加工精度。主軸軸承應在無間隙(或少量過盈)條件下進行運轉(zhuǎn)，因此，主軸組件應在結(jié)構(gòu)上保證能調(diào)整軸承間隙。CA6140型車床主軸前軸承的前后兩端各有一個螺母(后螺母帶有鎖緊裝置，與前軸承之間還有一個隔套)，用來調(diào)整間隙。這兩個螺母可以改變

NN3021K/P5型軸承的軸向位置，當軸承的內(nèi)環(huán)向前移動時，由于軸承內(nèi)環(huán)很薄，且內(nèi)環(huán)孔與主軸是錐面配合，就會引起內(nèi)環(huán)徑向彈性膨脹變形，從而調(diào)整軸承徑向間隙或預緊(過盈)程度。后支承外邊的螺母也被用來調(diào)整后支承兩個軸承的間隙。

主軸上裝有三個齒輪，從右至左為空套在主軸上的斜齒輪、與主軸花鍵連接的滑移齒和固定在主軸上的進給傳動齒輪。用斜齒輪傳動時，主軸運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)；且齒輪是左旋的，其傳動時產(chǎn)生的作用力于主軸的軸向力方向向前，與縱向切削力方向相反，可抵消一局部支承所受軸向力。中間的滑移齒輪，在左邊位置時，為高速傳動；在右邊時，作為內(nèi)齒離合器與斜齒齒輪接合，為低速傳動；在中間位置時，主軸空檔，可較輕快地用于轉(zhuǎn)動主軸，以便進行調(diào)整工作。

4〕變速操縱機構(gòu)

主軸箱中共有三套操縱機構(gòu)來操縱滑移齒輪進行動作。圖4.11是其中軸Ⅱ和軸Ⅲ上的滑移齒輪操縱機構(gòu)。

軸Ⅱ上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸Ⅲ上的三聯(lián)滑移齒輪是用一個手柄進行操縱的。變速手柄裝在主軸箱的前壁上，通過鏈傳動使軸Ⅳ轉(zhuǎn)動，軸Ⅳ上裝有盤形凸輪和曲柄。盤形凸輪上有一條封閉的曲線槽，由兩段半徑不同的圓弧和直線組成，凸輪上有六個變速位置。在位置1、2、3時，杠桿上端的滾子處于凸輪槽曲線的大半徑圓弧處，杠桿經(jīng)撥叉1將軸Ⅱ上的雙聯(lián)滑移齒輪移至左端位置。在位置4、5，6時，雙聯(lián)滑移齒輪移至右端位置。另外，曲柄隨軸Ⅳ轉(zhuǎn)動，帶動撥叉2撥動軸Ⅲ上的三聯(lián)滑移齒輪，使其處于左、中、右三個位置。依次轉(zhuǎn)動手柄，就可以使兩個滑移齒輪得到6種位置組合，即使軸Ⅲ得到6種轉(zhuǎn)速。

圖4.11

變速操作機構(gòu)

2.進給箱

CA6140型車床進給箱由變換螺紋導程和進給量的變速機構(gòu)(根本組和增倍組)、變換螺紋種類的移換機構(gòu)、絲杠和光杠的轉(zhuǎn)換機構(gòu)以及操縱機構(gòu)等組成。

進給箱中的滑移齒輪和離合器也用三個集中變速機構(gòu)來操縱。根本組的4個滑移齒輪由一個手柄操縱；增倍組的兩個滑移齒輪用一個手柄操縱；移換機構(gòu)和絲、光杠轉(zhuǎn)換機構(gòu)由一個手柄操縱。

進給箱中精度要求較高的是與絲桿聯(lián)接的軸ＸＶⅢ，其回轉(zhuǎn)精度和軸向竄動會直接影響車削螺紋的精度，因此，該軸使用了兩個D級推力球軸承。

3.溜板箱

溜板箱內(nèi)有開合螺母機構(gòu)、縱向和橫向機動進給傳動及操縱機構(gòu)、螺紋進給與機動進給間的互鎖機構(gòu)以及超越離合器和平安離合器等平安保險機構(gòu)等。圖4.12是溜板箱中的主要機構(gòu)圖。

1〕開合螺母機構(gòu)

車螺紋時，進給箱的運動由絲桿傳出，合上溜板箱中的開合螺母，就可通過絲杠螺母副帶動溜板箱及刀架運動。機動進給時，翻開開合螺母，就可切斷與絲杠的聯(lián)系。

開合螺母的結(jié)構(gòu)見圖4.12中的A-A剖視，由下半螺母18和上半螺母19組成，它們都可沿溜板箱后壁上的豎直燕尾形導軌上下移動。每個半螺母上各裝有一個圓柱銷20，它們分別插入槽盤21的兩條曲線槽d中(見B-B視圖)。車削螺紋時，轉(zhuǎn)動手柄15，使軸4及與之一體的槽盤21轉(zhuǎn)動。槽中的兩個圓柱銷在曲線的作用下帶動上下半螺母互相靠攏，使得開合螺母與絲杠嚙合。盤21上的偏心圓弧槽d接近盤中心局部的傾斜角比擬小，使得開合螺母閉合后能自鎖。限位螺釘17用來調(diào)節(jié)螺母與絲杠的間隙。

2)縱、橫向機動進給及快速移動操縱機構(gòu)

縱、橫向機動進給及快速移動是由一個四向操縱手柄1集中操縱的，如圖4.12和圖4.13所示。該手柄向左或向右扳動，可使刀架向左或向右作縱向進給運動；向前或向后扳動，那么可使刀架向前或向后作橫向進給運動。假設按下手柄1上端的快速按鈕，快速電動機起動，刀架就可朝手柄扳動的相應方向作快速運動，松開快速按鈕，那么快速運動停止，同時自動地恢復相應的機動進給運動。

向左或向右扳動手柄時，由于軸的軸向位置固定，故手柄1繞銷軸α擺動，通過其下部的開口槽帶動軸向右或向左移動，再經(jīng)過杠桿及推桿，使圓柱形凸輪順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動，凸輪9上的曲線槽推動撥叉向后或向前移動，帶動雙向牙嵌離合器M6

(見圖4.13)向相應的方向嚙合，使刀架作向左或向右的縱向機動進給。

向前或向后扳動手柄時，軸和固定在軸左端的圓柱凸輪轉(zhuǎn)動，通過凸輪上的曲線槽使杠桿繞其安裝軸擺動，再通過撥叉撥動軸ＸＸＶⅢ上的雙向牙嵌離合器M7向相應的方向嚙合，使刀架作向前或向后的橫向機動進給。

快速移動由安裝在溜板箱右壁上與軸ＸＸⅡ右端相聯(lián)的快速電動機實現(xiàn)(圖4.13)。快速

電動機起動后，驅(qū)動軸ＸＸⅡ快速轉(zhuǎn)動，然后由機動送給路線使刀架快速移動。此時，由進給傳動鏈的齒輪傳給軸ＸＸⅡ的較慢的運動并不用切斷，因為在蝸桿軸的左端裝有超越離合器。超越離合器可保證兩運動同時傳給軸ＸＸⅡ而不產(chǎn)生矛盾。

當手柄處于中間位置時，離合器M6和M7都脫開，機動進給停止，快速移動也不能進行。手柄下部的蓋上開有十字形槽，使操縱手柄不能同時接合縱向和橫向進給運動，起到互鎖作用。

此外，為了防止損壞機床，在接通機動進給或快速移動時，開合螺母不應閉合；反之合上開合螺母時，就不允許接通機動進給或快速移動。因此，在溜板箱中還設置了互鎖機構(gòu)(件與軸、軸)來實現(xiàn)這一互鎖功能。

當進給力過大或刀架移動受到阻礙時，也很有可能損壞機床。因此，在溜板箱的軸ＸＸⅡ與超越離合器之間還設置有靠彈簧預緊的螺旋形端面齒平安離合器。當?shù)都苓^載時，該離合器兩局部之間產(chǎn)生相對滑動，運動不再由蝸輪傳出，而自動切斷機動進給。

圖

4.12

溜板箱

圖4.13　溜板箱操縱機構(gòu)

4.4　機床主要附件

卡盤和頂尖

1.三爪卡盤裝夾工件

三爪卡盤的構(gòu)造如圖4.14所示。將夾緊扳手的方頭插入小傘齒輪的方孔，使小傘齒輪帶動大傘齒輪轉(zhuǎn)動。大傘齒輪背后有平面螺紋(形狀好似一盤蚊香)，3個卡爪的反面有螺紋與平面螺紋嚙合。因此，當轉(zhuǎn)動傘齒輪時，3個卡爪在平面螺紋的作用下，同時作向心或離心方向移動，將工件夾緊或放松。用三爪卡盤夾持工件，一般不需校正，3個卡爪能自動定心，使用方便，但定位精度較低。

圖4.14

三爪卡盤

由于三爪卡盤本身制造誤差、卡盤裝上主軸時的裝配誤差和卡盤使用較長時間后卡爪磨損引起精度逐漸下降等原因，使三爪卡盤3個卡爪的定位面所形成的中心與車

床主軸旋轉(zhuǎn)中心不完全重合。因此，當被加工零件各加工面位置精度要求較高時，應盡量在一次裝夾中加工出來，以保證精度要求。

卡爪分正爪和反爪，當用正爪夾緊工件時，工件直徑不能太大，一般卡爪伸出量不超過卡爪長度的一半，否那么卡爪與平面螺紋只有2～3牙嚙合，容易使卡爪的牙齒損壞。安裝較大直徑的工件時，可以改用反爪裝夾，如圖4.14

(c)所示。

三爪卡盤能自動定心，安裝效率較高，但夾緊力沒有四爪卡盤大。這種卡盤不能裝夾形狀不規(guī)那么的工件，只適用于中小型規(guī)那么工件的裝夾，如圓柱形、正三邊形、正六邊形等工件。

2.四爪卡盤裝夾工件

四爪卡盤的構(gòu)造如圖4.15所示。它的4個卡爪與三爪卡盤的不同，4個卡爪互不相關，可以單獨調(diào)整。每個爪的后面有一半瓣內(nèi)螺紋，跟螺桿嚙合，螺桿的一端有一方孔，當卡盤扳手的方頭插入方孔轉(zhuǎn)動螺桿時，就使這個卡爪徑向移動。由于四爪卡盤的4個卡爪各自移動，互不相連，所以不能自動定心。

圖4.15

四爪卡盤

〔a〕用劃針校正

(b)用百分表校正

圖4.16

四爪卡盤安裝工件時的校正

為了使工件中心與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心相一致，裝夾工件時，需對工件進行校正。如圖4.16所示為用劃針盤按工件劃線進行校正。在四爪卡盤上校正精度要求較高的工件時，可用百分表代替劃針盤來校正，如圖4.16b所示，徑向跳動在百分表上顯示出來，用這種方法校正工件，精度可達0.0lmm以內(nèi)。在校正外圓時，應先校正近卡盤的一端，再校正遠端。

四爪卡盤由于其4個卡爪均可獨立移動，因此可安裝截面為方形、長方形、橢圓以及其他不規(guī)那么形狀的工件；由于夾緊力比三爪卡盤大，亦常用來安裝較大截面的工件。根據(jù)需要，將卡爪調(diào)轉(zhuǎn)180°安裝，即成反爪。實際使用中可以用一個或兩個反爪，而其余的仍用正爪。

四爪卡盤的優(yōu)點是夾緊力大，缺點是校正比擬麻煩，適用于裝夾毛坯、形狀不規(guī)那么的工件或較重的工件。

3.頂尖裝夾工件

對于較長的或必須經(jīng)過屢次裝夾才能完成加工的軸類工件，或工序較多在車削后還須進行銑、磨加工的工件，要求有同一個裝夾基準，這時可在工件兩端鉆出中心孔，工件安放在前、后頂尖之間，用頂尖、卡箍、撥盤安裝工件，主軸通過撥盤帶動緊固在輪端的卡箍使工件轉(zhuǎn)動，如圖4.17所示。

1〕中心孔的作用及結(jié)構(gòu)

中心孔是軸類工件在頂尖上安裝的定位基面。中心孔的60°錐孔與頂尖上的60°錐面相配合：錐孔里端有小圓孔，可保證錐孔與頂尖錐面配合貼切，并可存儲少量潤滑油脂。B型中心孔外端的120°錐面又稱保護錐面，用以保護60°錐孔外緣不被碰壞。

2〕頂尖的種類

頂尖有普通頂尖(又稱死頂尖〉、活頂尖和反頂尖等，如圖4.18所示。

圖4.17

用頂尖裝夾工件

圖4.18

頂尖的種類

圖4.17中前頂尖采用死頂尖裝夾，另一端插入主軸錐孔內(nèi)，隨工件一起轉(zhuǎn)動，與工件無相對運動，不發(fā)生摩擦。后頂尖的選用視情況而定。在高速切削時，為了防止后頂尖與中心孔摩擦發(fā)熱過多而磨損或燒壞，常采用活頂尖?；铐敿獾木炔蝗缢理敿飧?，故一般用于軸的粗加工或半精加工。假設軸的精度要求較高時，后頂尖也應用死頂尖。為減輕摩擦，可在頂尖頭部加少許油脂，并合理選擇切削速度。加工直徑小于6mm的軸類零件，需用頂尖裝夾加工時，由于直徑小，在軸端鉆孔不方便，可將軸端車成60°錐面，用反頂尖支承工件。

3〕頂尖的安裝與校正

a.頂尖的安裝。頂尖尾端錐面的圓錐角較小，所以前后頂尖是利用尾部錐面分別與主軸錐孔和尾座套筒錐孔的配合而裝緊的。安裝頂尖時必須先擦凈頂尖錐面和錐孔，然后用力推緊。否那么，裝不正也裝不牢。

b.頂尖的校正。校正前后頂尖，將尾架移向主軸箱，使前后兩頂尖接近，檢查其軸線是否重合。如不重合，需將尾座作橫向調(diào)節(jié)，使之符合要求。否那么，車削的外圓面將成為錐面。

在雙頂尖上安裝軸件，由于兩端是錐面定位，定位精度較高，經(jīng)過屢次調(diào)頭或裝卸，工件的旋轉(zhuǎn)軸線不變，仍是兩端60°錐孔的連線。因此，可保證在屢次調(diào)頭或安裝中所加工的各個外圓具有較高的同軸度。這是與三爪卡盤安裝工件的一個重要區(qū)別，這個特點對于需經(jīng)過屢次裝夾或工序較多的軸類工件特別重要。

花盤和角鐵

花盤是一個大圓盤，盤上有幾條狹長的通槽，用以安插螺栓，將工件或其他附件

(如角鐵等)緊固在花盤上。花盤的端面需平整，且應與主軸中心線垂直。

如圖4.19所示，當零件上需加工的平面相對于基準平面有平行度要求或需加工的孔和外圓的軸線相對于基準平面有垂直度要求時，應以基準平面為定位基準在花盤上安裝。安裝時應選擇恰當?shù)牟课话惭b壓板，以防工件變形。如果工件與花盤面不能貼合時，可加用角鐵。

〔a〕加工連桿孔

(b)加工軸承座軸承孔

圖4.19

在花盤上安裝工件

中心架和跟刀架

加工細長軸時，為了防止工件受到切削力而產(chǎn)生彎曲變形，往往通過安裝中心架或跟刀架來解決。如圖4.20所示為利用中心架車削長軸外圓。中心架固定在床身某一部位，其3個支承爪支承在預先加工過的工件外圓上，車削工件右端外圓，一端加工完畢再調(diào)頭車削另一端。長軸的端面或軸端內(nèi)孔要加工時，也可利用中心架支撐其一端，對端面和內(nèi)孔進行加工。

跟刀架多用于加工細長光軸，跟刀架固定在大拖板側(cè)面上，隨大拖板一起移動作縱向運動。如圖4.17所示，跟刀架一般為兩個支承爪，緊跟在車刀后面起輔助支承作用。因此，跟刀架主要用于細長光軸的加工。使用跟刀架需先在工件右端車出一小段光滑的圓柱面，根據(jù)外圓調(diào)整兩支承爪的位置和松緊，然后即可車削光軸的全長。

圖4.20

利用中心架車削長軸外圓

圓形回轉(zhuǎn)工作臺

圓形回轉(zhuǎn)工作臺常用于較大零件的分度加工，以及圓弧面、圓弧槽的加工。

圓形回轉(zhuǎn)工作臺的外形如圖4.21所示，其中的b〕圖為加工圓弧槽的示意。調(diào)整好工件的位置后，一面切削一面均勻地搖動手輪使工件緩慢地實現(xiàn)圓周進給，即可銑出圓弧槽。

圖4.21

回轉(zhuǎn)工作臺

分度頭

分度頭是一種用于分度的裝置，是銑床上的主要附件之一。

萬能分度頭最根本的功能是使裝夾在分度頭主軸頂尖與尾座頂尖之間或夾持在卡盤上的工件，依次轉(zhuǎn)過所需的角度，利用分度刻度環(huán)和游標，定位銷和分度盤以及交換齒輪，能將裝卡在頂尖間或卡盤上的工件分成任意角度，以到達規(guī)定的分度要求。它可以完成以下工作：由分度頭主軸帶開工件繞其自身軸線回轉(zhuǎn)一定角度，完成等分或不等分的分度工作，用以銑削方頭、六角頭、直齒圓柱齒輪、鍵槽、花鍵等的分度工作，工件銑完一個工作面轉(zhuǎn)動一個角度再銑下一個工作面；通過配備掛輪，將分度頭主軸與工作臺絲杠聯(lián)系起來，組成一條以分度頭主軸和銑床工作臺縱向絲杠為兩末端件的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，用以銑削各種螺旋外表、阿基米德旋線凸輪等；用卡盤夾持工件，使工件軸線相對于銑床工作臺傾斜一定角度，以銑削與工件軸線相交成一定角度的溝槽、平面、直齒錐齒輪、齒輪離合器等。

如圖4.22所示，為最常見的萬能分度頭。它可以在水平、垂直和傾斜三種位置工作。主軸前端可以安裝三爪卡盤，主軸錐孔內(nèi)可以安裝頂尖等。

圖4.22

萬能分度頭

思考題與習題

4.1　試說明機床型號CK6140、M7150A、X6132，X5032，C6132，Z3040，T6112，Y3150，C1312，B2021A中個漢語拼音及阿拉伯數(shù)字的含義。

4.2　試述車床包括哪些種類？

4.3　試述普通臥式車床由哪幾大部件組成，并分析各部件的功用。

4.4　試述車床能加工哪些外表？

圖4.23，題4.11圖

4.5　試述CA6140型車床主傳動鏈的傳動路線。該車床共有幾條傳動鏈？指出各條傳動鏈的起始元件和末端元件。

4.6　試比擬CA6140型車床縱向進給運動和車螺紋時傳動鏈的區(qū)別。車床這樣設計有何優(yōu)點？

4.7　CA6140型車床中主軸在主軸箱中是如何支承的?三爪卡盤是怎樣裝到車床主軸上去的4.8

在CA6140型車床的傳動鏈中設置了哪幾個離合器？為何要設置離合器？

4.9

CA6140型車床是怎樣通過雙向多片摩擦離合器實現(xiàn)主軸正傳、反轉(zhuǎn)和制動的？

4.10

CA6140型車床主軸箱Ⅰ軸上帶的拉力作用在哪些零件上？

4.11

根據(jù)圖4.23a、圖b所示傳動系統(tǒng)圖，完成：

①分別列出圖a、圖b的傳動路線表達式；中

②分析圖a中Ⅲ軸、圖b中Ⅴ軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)；

③分別計算圖a中Ⅲ軸、圖b中Ⅴ軸的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin。

4.12

某型號車床的主傳動系統(tǒng)圖如圖4.24所示。試計算其最高轉(zhuǎn)速nmax，并完成機床的主運動的傳動路線表達式。

4.13　為何車削螺紋時用絲杠承當縱向進給運動，而車削其它外表時用光杠傳動縱向進給和橫向進給？

4.14　在臥式車床上車削左旋螺紋時應如何操作？

圖4.24，題4.12圖

4.15　常用的機床附件有哪些？各種附件的功用是什么？