车床完整---机械制造技术A.ppt

第七章 车床,教学要求,掌握车床的工艺范围,通过对CA6140车床的传动系统分析，掌握分析传动系统图的方法,第七章 车床,车床的用途及分类 （1） 车床的用途加工各种回转表面及其端面、螺纹。,录象,图7-1 卧式车床加工的典型表面,（2）车床的分类 1）卧式车床 2）立式车床 3）转塔车床 4）回转车床 5）仿形车床 6）单轴自动车床 7）多轴自动及半自动车床,立式车床,单柱立式车床,双柱立式车床,转塔车床,回转车床,仿形车床,一、概况 1. 组成：,1-主轴箱；2-进给箱；3-前床腿；4-溜板箱；5-刀架；6 -尾座； 7-床身； 8-丝杠；9-光杠；10-后床脚；,1,2,3,4,5,6,8,7,9,10,7-1 CA6140型卧式车床,“三箱尾座一床身，床身上面有刀架”,一、CA6140型卧式车床的传动系统 传动原理,（一）传动原理 主运动传动路线： 主电机12uv34主轴 螺纹进给传动路线： 主轴45uf68丝杆刀架 纵向和横向进给传动路线： 主轴45uf6 7光杆齿轮齿条刀架（纵进） 89横向进给丝杆刀架（横进）,进 给 传 动 路 线,（一）传动原理 主运动传动路线： 主电机12uv34主轴,uf,uv,螺纹进给传动路线： 主轴45uf68丝杆刀架,uf,uv,纵向和横向进给传动路线： 主轴45uf67光杆齿轮齿条刀架（纵进） -89横向进给丝杆刀架（横进）,uv,uf,传动系统图的特点： 1、表达在能反映机床外形与各重要部件关系的投影面内； 2、按传动次序展开；各传动轴的编号按传动次序用大写罗马数字标注（、等）； 3、若无法表达传动副的传动关系时用大括弧或虚线连接； 4、只表达传动关系，不代表元件的实际尺寸和位置。,CA6140传动系统图,实际结构,一、CA6140型卧式车床的传动系统 传动原理,分析方法：“抓两端，连中间”,结构图,传动副及符号,（一）主运动传动链 主运动传动链的两末端件是电动机与主轴。 1.传动路线,M1,M2,主轴箱传动系统图(主运动传动链),7.5KW 1450r/min,传动路线表达式：,（M2左移）,（M2右移）,M2,2.主轴的转速级数与转速值计算 正转时，主轴得到Z=23(1+22)=30级转速，,由于U2 U3，所以主轴实际上获得的正转级数为 Z=23 1+（22-1）=24级,但轴之间的四种转动比为：,同理：反转时，Z=13 1+(22-1)=12级,低速？,高速？,23,23（22-1）,主轴的各级转速值可按下列运动平衡式计算： n主 = 1450（130/230）U-,图中主轴转速值：,1、CA6140的工艺范围有哪些？ 2、CA6140的主运动和进给运动各是什么 3、CA6140车床反转时的转速级数为多少?,作业：,（二）进给运动传动链,传动原理,实现螺纹进给运动的螺纹进给传动链 实现纵向进给运动的纵向进给传动链 实现横向进给运动的横向进给传动链,螺纹进给传动路线： 主轴45uf68丝杆刀架 纵向和横向进给传动路线： 主轴45uf6 7（光杆）齿轮齿条刀架（纵进） 89横向进给丝杆刀架（横进）,uf,uv,两端件：主轴-刀架 任务: 1)联系主轴和刀架纵向进给； 2)保证工件和刀具之间的严格运动关系； 3)通过调整换置机构uf，加工出不同种类、不同导程的各种螺纹。 内联系传动链,1.车削螺纹,母线（螺纹的截面）成形法，不需要成形运动。 导线（螺旋线）轨迹法，需要一个复合的成形运动。,运动平衡式：,U-从主轴到丝杠之间的总传动比； P-机床丝杠的导程，CA6140型车床的P=12mm； S-被加工螺纹的导程（mm）。,工件导程S,丝杠导程P,主轴45uf68丝杆刀架,CA6140卧式车床的螺纹进给传动链能保证车削公（米）制、模数制、英制、径节制四种标准螺纹。不同标准的螺纹用不同参数表示其螺距。,（1）车削公制螺纹（普通螺纹）,导程数列特点： a）螺纹导程为分段等差数列; b）段与段之间成倍数关系。,A 、普通螺距的传动路线,1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 7 8 9 10 11 12,58,M3,M4,M5,（离合器M3、M4脱开，M5接合）,M5,传动链的传动路线表达式：,主轴,（右螺纹）,（左螺纹）,刀架,U倍,U基,M5,丝杠,M5,M5,传动链的传动路线表达式：,主轴,刀架,（右螺纹）,（左螺纹）,U倍,U基,M5,丝杠,车削公制螺纹的运动平衡式（换置公式）：,化简：,u基1 = 26/28 = 6.5/7 u基5 = 19/14 = 9.5/7 u基2 = 28/28 = 7/7 u基6 = 20/14 = 10/7 u基3 = 32/28 = 8/7 u基7 = 33/21 = 11/7 u基4 = 36/28 = 9/7 u基8 = 36/21 = 12/7,轴间变速机构可变换8种不同的传动比：,这套变速机构是获得各种螺纹导程的基本机构，故称基本组。,U基,u倍1 28/3535/28 1 u倍2 18/4535/28 1/2 u倍3 28/3515/48 1/4 u倍4 18/4515/48 1/8,轴间变速机构的可变换4种传动比：,这套变速机构是使螺纹导程值成倍数关系变化，称为增倍机构或增倍组。,U倍,普通螺距：,u倍1 1 u倍2 1/2 u倍3 1/4 u倍4 1/8,u基1 = 6.5/7 u基5 = 9.5/7 u基2 = 7/7 u基6 = 10/7 u基3 = 8/7 u基7 = 11/7 u基4 = 9/7 u基8 = 12/7,1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 7 8 9 10 11 12,B、扩大螺距的传动路线,A 、普通螺距的传动路线,讨论：能加工的最大导程是多少？,M3,M4,M5,M2,20,51,50,80,36,25,28,18,45,主轴,主轴与轴之间的传动路线表达式：,（正常螺纹导程）,（扩大螺纹导程）,B、扩大螺距的传动路线,主轴,主轴与轴之间的传动路线表达式：,（正常螺纹导程）,（扩大螺纹导程）,从主轴与轴之间的传动比：,（2）车削模数螺纹 (主要用于公制蜗杆，而公制蜗杆的齿距为m),模数螺纹的导程为: Pm=km k-螺纹的头数,观察得：,特点：导程为分段等差数列，且段与段之间成倍数关系，且含有特殊因子。,58,M3,M4,M5,（离合器M3、M4脱开，M5接合）,其运动平衡式为： 化简后得：,车削模数螺纹仅改变挂轮为 。其余部分的传动路线与车削公制螺纹的相同。,Pm=km,（3）车削英制螺纹,导程特点： 英制螺纹以每英寸长度上的螺纹牙数a（牙/英寸）表示。,螺距：,导程：,特点：分母为分段等差数列，且含有特殊因子25.4。,要求：主轴至刀架传动比的倒数是分段等差数列，且传动比中应包含25.4。,英制螺纹进给传动链： 1.将基本组的主、被动关系颠倒过来，即轴为主动，轴为被动。 2.改变传动链中部分传动比，使其中含有25.4因子。,英制螺纹传动路线：,58,M3,M4,M5,M3和 M5结合，M4脱开，轴左端的滑移齿轮Z25移至左面位置。,主轴,刀架,（右螺纹）,（左螺纹）,U倍,U基,M5,丝杠,M3,1,传动路线表达式：,车削英制螺纹的运动平衡式（换置公式）：,其中：,化简：,（4）车削径节螺纹用于车英制蜗杆,径节螺纹的螺距为 ：,特点：分母为分段等差数列，且含有特殊因子25.4和特殊因子。,要求：-传动路线中的挂轮和模数螺纹相同，其他部分与车削英制螺纹的传动路线相同。,径节螺纹：以每一英寸分度圆直径上的牙数DP（牙/英寸）来表示。,挂轮改为:,M3和 M5结合，M4脱开，同时轴左端的滑移齿轮Z25移至左面位置。,其他部分同英制螺纹的传动路线：,58,M3,M4,M5,M3和 M5结合，M4脱开,车削径节螺纹的运动平衡式（换置公式）：,其中：,化简：,（5）车削非标准和较精密螺纹 将M3，M4和M5全部接合。缩短了传动路线，螺纹导程S依靠挂轮传动比的变化来调整。,传动路线：,58,M3,M4,M5,M3、M4、M5 全部结合,a,d,c,b,求挂轮传动比（换置公式）：,此时运动平衡式为：,车削非标准和较精密螺纹,2. 车削圆柱面和端面（纵向和横向进给传动链）,传动路线：,M5脱开，运动经28/56传光杆，经溜板箱至刀架，使刀架作纵向或横向机动进给。,58,M3,M4,M5,M5脱开，运动经28/56传光杆,M5,36,M8,M6,M7,12,（公制螺纹传动路线） 主轴（） 28/56 （英制螺纹传动路线） 36/3232/56M8 （超越离合器及安全离合器)4/29 40/48-M6 28/80Z12齿条刀架 40/3030/48- M6 （纵向进给） 40/48-M7 48/4859/18 刀架 40/3030/48-M7 （横向进给）,传动路线表达式为：,（公制螺纹传动路线） 主轴（） 28/56 （英制螺纹传动路线） 36/3232/56M8 （超越离合器及安全离合器)4/29 40/48-M6 28/80Z12齿条刀架 40/3030/48- M6 （纵向进给） 40/48-M7 48/4859/18 刀架 40/3030/48-M7 （横向进给）,传动路线表达式为：,利用u基和u倍，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。,f纵=1(主轴)58/58 33/3363/100 100/75 25/36 u基25/36 36/25 u倍28/56 36/3232/564/2940/4828/80122.5 化简得：f纵=0.71 u基u倍,当运动经正常螺距米制螺纹传动路线传动时，其运动平衡式：,3. 刀架快速移动传动链,3. 刀架快速移动传动链 （纵向进给） 快速电机13/29 （横向进给） 当快速电机使轴快速旋转时，依靠齿轮Z56与轴间的超越离合器，可避免与进给箱传来的低速工作进给运动发生干涉。,首先传递低速转动，当与低速转动转向相同的高速转动介入时，将高速转动与低速转动分离开，即不会将高速转动传递到低速端。,1-外环 2-星形体 3-圆柱滚子 4-柱销 5-弹簧,4、分析CA6140车床传动系统的进给传动链，写出车削英制螺纹和车削模数螺纹的传动路线表达式，并推导运动平衡式(换置公式)。 5、写出加工螺距P=4，螺纹头数k=2的螺纹运动平衡式. 6、证明：f纵=2f横。,作业：,三、CA6140型卧式车床的主要结构,（一）主轴箱,结构图,花键套1,带轮2,法兰3,主轴箱体4,螺钉,1.卸荷带轮,1.卸荷带轮： 结构： 带轮2与花键套1用螺钉连接，并支承在法兰3内的两个轴承上，当带轮转动时，带动花键套一起转动； 法兰3固定在主轴箱体上。 胶带拉力的传递线路： 电动机-带轮2-花键套1-轴承-法兰3-箱体 卸荷带轮的特点： 使轴的花键只传递扭矩，不承受弯矩，从而避免因胶带拉力造成轴的弯曲变形。,2.主轴的变向、制动及其操纵机构 摩擦离合器（图7-5）： 主要组成： 内摩擦片3：内孔为花键孔，装配在轴的花键上，随轴一起转动； 外摩擦片2：外表面有4个凸起，该凸起卡在空套齿轮的缺口槽内，带动空套齿轮一起转动；内孔为光孔，空套在轴上； 压块8：用于压紧内外摩擦片； 调整螺母9：用于调整内外摩擦片的压紧力； 元宝形杠杆6：通过该杠杆的推动，使压块移动压紧摩擦片。,组成：摩擦离合器由花键轴、内外摩擦片组成。内摩擦片通过花键孔与花键轴连接，并随轴一起旋转；外摩擦片空套在花键轴上，外表面有4个凸起，该凸起卡在空套齿轮的缺口槽内，带动空套齿轮一起转动；当内外摩擦片挤压在一起且摩擦力足够时，外摩擦片随内摩擦片一起旋转。 作用：传递扭矩 主轴的换向 过载保护,摩擦离合器视频,下面图中的结构在机床中用于什么场合？说出该结构的名称，叙述其组成和工作原理（12分） （使用场合2分，结构名称1分，内摩擦片结构2分，外摩擦片结构2分，内外摩擦片的结合动作过程及运动传递4分，压紧不同方向1分）,答案：图中的结构为摩擦离合器。该结构用于机床中传递扭矩、主轴的换向，还起过载保护作用。离合器中的3为内摩擦片，3通过花键内孔与轴连接，并随轴一起转动；2为外摩擦片，内孔为光孔，外圆上有4个凸起，插入空套齿轮的槽中，带动空套齿轮一起转动，当压块压紧内外摩擦片时，内摩擦片通过摩擦力带动外摩擦片转动，外摩擦片通过外圆上的4个凸起带动空套齿轮转动，因此把轴的转动传给空套齿轮，由此起到传递扭矩的作用。随着摩擦片在不同方向的压紧，可以传递不同方向的运动，从而起到换向作用。,制动装置： 组成及各部件的作用： 制动轮16，安装在轴上，在制动力的作用下停止转动时带动轴停止运动； 制动带15，在杠杆的带动下拉紧制动轮使之停止转动； 调节螺钉13，调节制动带的拉紧程度； 杠杆14，带动制动带实现拉紧动作。,结构图,制动装置,5,15,16,14,13,轴,轴,17,制动装置视频,主轴组件： 主轴： 空心阶梯轴，前端内孔为莫氏6号锥孔。 前端结构为短圆锥法兰结构，以短圆锥做定位面。 短圆锥法兰结构特点： 装卸方便、工作可靠、定心精度高、主轴刚性好。,锁紧盘,卡盘,螺钉,轴肩,主轴支承： 前支承：D级精度3182121型双列圆柱滚子轴承，用于承受径向力。 双列短圆柱滚子轴承特点：刚性好、精度高、尺寸小、承载能力大。 后支承： D级精度46215型角接触球轴承，承受径向力和由后向前的轴向力； D级精度的8215型推力球轴承，承受由前向后的轴向力。,角接触球轴承,螺母20,螺母21,套筒23,螺母24,套筒26,套筒27,轴承间隙调整： 前支承：松开前端螺母20，拧动螺母21，推动套筒23，使D3182121轴承的内环沿轴向移动，由于内环较薄同时有1：12的锥度，所以内环作径向膨胀，从而使轴承的径向间隙得到调整。 后支承：首先松开螺母24上的紧定螺钉，然后拧动螺母，推动套筒26，使角接触轴承的间隙得到调整； 拧动螺母24的同时，向后拉主轴和套筒，推力轴承右端的套筒27在主轴轴肩的作用下压紧该轴承，使推力轴承的轴向间隙得到调整。,螺母20,螺母21,套筒23,螺母24,套筒26,套筒27,主轴上的传动件 右端齿轮：左旋斜齿轮，空套在主轴上，传动时可抵 消部分切削力。 中间齿轮：可在花键上滑移。 处于右边位置时，传递低速线路； 处于左边位置时，传递高速线路； 处于中间位置时，主轴与前面的传动链断开， 可以轻快地转动。 左端齿轮：连接进给传动链。,M1,M2,M3,M4,M5,M2,20,51,50,80,36,25,28,18,45,主轴箱有多少滑移齿轮？,变速操纵机构(六速操纵机构),图7-7 轴、轴上滑动齿轮的操纵机械 1轴 2盘形凸轮 3杠杆 4曲柄 5拨叉,滑移齿轮操纵机构,工作原理：转动手柄，链条传动轴1转动，轴1通过键连接传动凸轮盘2和曲柄4转动，凸轮盘上的凸轮曲线槽位置随之发生变化，当连接杠杆3的滚子处在凸轮曲线中大曲率半径的位置时，杠杆的摆动通过拨叉拨动双联齿轮A处于左边位置；当连接杠杆3的滚子处在凸轮曲线中小曲率半径的位置时，杠杆的摆动通过拨叉拨动齿轮A处于右边位置。由此操纵双联齿轮A的两个位置。 杠杆3的滚子在每一个曲率半径的曲线槽中运动的同时，曲柄4在转动中通过伸出的圆销拨动拨叉5，使之有左、中、右三个不同的位置，并通过拨叉5拨动三联齿轮B。 两个曲率半径不同的曲线分别和曲柄4的三个位置组合，可实现6中不同的转速。,M5,36,M8,M6,M7,12,（二）溜板箱,图7-8 溜板箱操纵机构,b,c,a, ,盖,15,纵向,横向,下面图中的机构在机床中用于什么场合？说出该机构在机床中进行操作的方法和过程，并说明离合器 M6和M7的作用。（12分）（使用场合2分，横向、纵向操纵各4分， M6和M7的作用各1分）,图中为车床的机动进给操纵机构。 纵向操纵：纵向板动手柄1，带动连杆3移动，通过连杆带动凸轮转动，凸轮上曲线槽位置的变化迫使离合器M6动作，使离合器中间与轴有运动连接的部分移动到需要的位置，使纵向机动进给在需要工作的位置接通或断开。 横向操纵：横向板动手柄1，带动轴14转动，凸轮13随之转动凸轮上曲线槽位置的变化迫使离合器M7动作，使离合器中间与轴有运动连接的部分移动到需要的位置，使横向机动进给在需要工作的位置接通或断开。 离合器 M6操纵纵向机动进给在不同方向的动作。离合器 M7操纵横向机动进给在不同方向的动作。,2.互锁机构,固定套,销子,弹簧销,轴（开合螺母）,轴（纵向进给）,轴（横向进给）,4,14,固定套,销子,弹簧销,轴4（开合螺母）,轴3（纵向进给）,轴14（横向进给）,合上开合螺母时,销子,轴（开合螺母）,轴（纵向进给）,轴（横向进给）,轴（开合螺母）,纵向进给时,横向进给时,互锁机构视频,Thank you for your listening!,本 章 结 束,1、CA6140的工艺范围有哪些？ 2、CA6140的主运动和进给运动各是什么 3、CA6140车床反转时的转速级数为多少? 4、分析CA