浅谈CA6140A卧式车床应用与维修 08机电3班 亚杰南.doc

昆明工业职业技术学院毕业（专业技术）论文浅谈CA6140A卧式车床应用与维修姓名：亚杰南学号：200638915 专业：机电设备维修与管理年级：08级机电（3）班指导教师：杜宝林职称：工程师【摘要】科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。CA6140A卧式车床是在CA6140卧式车床的基础上不断改进完善发展的新品种。是现代机床技术水平的重要标志。是衡量机械制造工艺水平的重要指标，因此，如何更好的使用机床是一个很重要的问题。由于机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。【关键字】结构特点、功能、主轴箱、传动系统、机械部分改造、故障分析与检修浅谈CA6140A卧式车床应用与维修08级机电（3）班 亚杰南引言车床主要用于内圆、外圆和螺纹等成型面加工的金属切削机器。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。车床发展 古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。 脚踏车床 1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国 人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。 为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床。 1848年，美国又出现回轮车床 1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床 20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。 第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。1. CA6140A卧式车床概述CA6140A卧式车床是在CA6140卧式车床的基础上不断改进完善，发展的新品种。CA6140A卧式车床采用齿轮有级变速，变速范围较宽，加工范围大，可在低速时加工大模数蜗杆，并有高速细进给量；主轴孔径较大，看通过较粗的加工棒料。CA6140A卧式车床是一种主轴水平布置，用于车削圆柱面、圆锥面、端面、螺纹、成形面等使用范围较广的车床。卧式车床的精度等级共划分为三种等级，即普通精度级P，精密级M和高精度级。GCA6140A卧式车床的精度符合国家标准GB/T4020-1997卧式车床精度检验的要求11 CA6140A卧式车床的技术资料（1） 产品规格：400X1000（2） 产品描述：本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。12 CA6140A卧式车床结构部件及功能（1） 主轴箱。它是装有主轴的箱形部件。主轴箱固定在床身的左端，内部装有主轴和变速传动机构。工件通过卡盘等夹具，装在主轴前端。在主电动机驱动下，动力经主轴箱的变速传动机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，实现主运动。（2） 进给箱。它是装有近给变换机构的箱形部件。作用是变换进给量，并把运动传给溜板箱。（3） 溜板箱。它是用于驱动溜板移动的传动箱。作用是带动刀架实现纵向和横向进给、螺纹切削运动或快速移动。（4） 刀架。它也称方刀架，主要用于安装刀具，并可作移动或回转。可同时安装四把刀具，可快速手动换刀，按需要手动转位使用。（5） 尾座。主要配合主轴箱支承工作或加工工具的部件。功能是用后顶尖支承长工件；还可以在尾座套筒内安装钻头、铰刀等孔加工工具，采用手动进给进行空加工；也可横向调整尾座体车削锥轴。（6） 床身。它是用于支承和连接若干部件。部件都安装在床身上以保持部件相互位置精度。1.3 CA6140A卧式车床结构特点 （1）床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐磨。（2）机床操作灵使集中，滑板没有快移机构。采用单手柄形象化操作，宜人性好。（3）机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于强力切削。 1.4 CA6140A卧式车床的主要参数项目单单位技术参数床身上最大工件回转直径（主参数）mmm400最大工件长度（第三主参数）mmm750、1000、1500、2000刀架上最大工件回转直径mmm210主轴孔前端锥度莫氏6号尾座主轴孔锥度莫氏5号装刀基面至主轴中心线距离mm26主轴转速正转24种/反转12种r/min111600/141650进给量纵向64种/横向64种mm/r0.0286.33/0.0143016车削螺纹米制20种/模数制39种1192/0.2548.英制20种/径节制37种224（牙/in）/196（op）主电动机型号/功率/转速Y132m-4左/7.5kw/(1450r/min)主轴孔径mm52机床质量kg1999/2070/2220/2570机床外形尺寸（长x宽x高）mm(2418/2668/3168/3668)x1000x12672. CA6140A卧式车床主轴箱2.1 主轴箱结构CA6140A车床主轴箱是功能独立、结构复杂、精度要求高，能影响性能和质量的重要机床部件。它包括箱体、主轴部件、卸荷式带轮、双向摩擦离合器和制动器、变速操纵机构、润滑装置等。 2.2 CA6140A卧式车床主轴箱的优点 CA6140A主轴部件是主轴箱部件中最精密、最关键、最重要的结构。它比CA6140A有了很大的改进。CA6140A主轴前端，摒弃了CA6140A采用的通过插销螺纹柱及转垫实现连接的C型结构，采用了通过螺孔用螺钉连接的A型短锥法兰式结构。A型结构具有定心精度高、主轴端悬伸量小、刚性好、零件数量少、结构简单、成本低、安装方便等优点。2.3 CA6140A与CA6140卧式车床主轴支承对比 CA6140A主轴支承结构改成了前后两支承机构。三支承结构在静态条件下的刚性能确实很好，这样的改动似乎主轴部件的刚性下降了。但是CA6140A采用了A型主轴端部结构，减少了主轴端悬伸量，在刚度损失上得到了一些补偿。更重要的是，它在使用上比CA6140的三支承结构更科学合理。 由于主轴箱体不是结构均匀的构件，不可避免地会产生受热变形导致CA6140主轴箱上的三个主轴孔不在一条直线上。这时轴承受到了箱体热变形产生的附加载荷，间隙变小，发热加快。轴承的发热又加速了箱体的变形，并产生了恶性循环。因此，CA6140的主轴三支承结构容易导致温度急剧升高，轴承磨损加剧，主轴精度飘移。显而易见，CA6140A主轴的两支承结构，由于主轴箱热变形所造成对主轴和轴承的影响程度远比三支承结构的小；且该主轴部件的零件数量少，工艺性能好，成本低。2.4 CA6140A主轴的前后支承轴承的改进 主轴支承，尤其是前端支承对主轴的旋转精度及刚度影响很大，它直接影响着架构工件的质量。改进：前支承采用了高精度级的NN3121K圆锥孔双列圆柱滚子轴承。其径向架构尺寸小，但承载能力大，内圈带双挡边，两列滚子交叉排列，旋转时刚度变化小。内孔带1:12锥度，用于调整径向间隙。轴承较小的径向结构尺寸，使安装轴承的箱体开孔尺寸缩小，这又提高了箱体的结构刚性。NN3000K系列轴承的精度高，但对温度影响也敏感。为减少发热对前轴承工作稳定性的影响。CA6140A把承受主轴轴的载荷和径向的，但工作发热量较大的高精度单向推力球轴承6(51215)和角接触球轴承7（77215B）移至主轴尾部作为主轴的后支承。2.5.CA6140A主轴支承轴承间隙的调整轴承间隙过大，直接影响加工精度。主轴轴承应在无间隙条件下进行运转。因此，主轴轴承的间隙要定期进行调整。(1) 前轴承间隙的调整法。用勾形扳手松开前支承外侧的螺母，拧松前支承内侧调整螺母上的锁紧螺钉，拧动该调整螺母，这时NN3121K圆锥孔双列圆柱滚子轴承的内圆，就在主轴1:12锥度的锥面上向主轴端方向移动。(2) 主轴后支承间隙的调整。它是通过调整箱体外主轴尾部的调整螺母来实现的。2.6 调整轴承间隙的调整螺母改进 CA6140采用的压块径向锁紧调整螺母；为了减少锁紧变形，CA6140A完美的改成了锁紧螺钉圆周向调整螺母，减少了锁紧变形。2.7CA6140A车床主轴箱的润滑 （1）采用的润滑。 CA6140A车床采用液压泵强迫供油，箱外循环集中润滑方式。（2） CA6140A车床润滑优点。 消除了采用飞溅润滑的诸多弊端，CA6140A车床的润滑油箱外循环，可使升温后的油液得以冷却，有利降低主轴箱温度，减少主轴箱的热变形，提高工作稳定性。液压泵提供的润滑油油一定的压力和速度，它可冲刷掉滞留在传动件表面的颗粒物；润滑油在回油时还可将沉积在主轴箱底部的脏物带走，清洁了油箱内腔，减少传动件的二次磨损。3、CA6140A车床的传动系统3.1.CA6140A车床的运动形式。（1）主运动：卡盘或顶尖带着工件的旋转运动。（2）进给运动：刀架带动刀具的直线运动。（3）辅助运动：尾架的纵向移动工作的夹紧、放松等。3.2.CA6140A卧式车床的传动 CA6140A卧式车床的传动是由主运动传动链、螺纹给传动链、刀架机动进给传动链、快速移动传动链等组成。（1） 主运动传动链。主运动传动链是把电动机的运动及动力转换成切削过程中要求的主轴转速和转向，使主轴带动工作完成运动。（2） 螺纹进给传动链可以加工米制、模数制、英制及径节制四种标准螺纹和大导程标准螺纹，是条复合进给传动链，它需要主运动与轴向进给运动之间有相互制约的复合进给运动，满足主轴旋转一周，刀具移动一个螺旋线导程L距离的关系。其运动平衡式为： L=I(主轴)xUouoL丝a) 刀架机动进给传动链。进给箱中离合器Ms脱开，运动由轴X经齿轮齿条机构和横向进给丝杆XX，使刀架作纵向或横向机动进给运动，它是经过标准进给、加工进给和细进给这三条传动路线得到的。标准进给传动路。它是由两部分组成：一是经过米制螺纹传动路线后进入溜板的，得到标准进给量；二是经过车应制螺纹传动路线后进入溜板箱加大进给传动路线。经过扩大螺距机构和英制螺纹传动路线后进入溜板箱。细进给传动路线。是从主轴经过齿轮副50%到轴、轴和LX轴,再经过车米制螺纹传动路线后进入溜板。（4）快速移动传动链。刀架的快速移动是为了减轻工人的劳动强度及缩短辅助时间而设置的。当刀架需要快速移动时，按下快速移动按钮使快速电动机（0.25kw,1360r/min）接通，这时运动经齿轮副18/24传动至轴XX；然后沿着工作进给时的相同路线传至纵向横向进给机构，使刀架作相应方向的快速移动。4、机械部分改造CA6140 A型车床，主要用于对中小型轴类、盘类及螺纹零件的加工，改造后的机床要求具有自和 手动（对刀、简单零件的加工）加工方式。为满足以上功能，对机床改造如下：4.1 主传动系统保留原机床的主轴手动变速。改造后使其主运动和进给运动分离，主电机的作用仅为带动主轴旋转。增加一只电磁离合器，用以接收数控系统的停机制动信号以控制原制动装置制动停车。加螺纹或丝杠时，为保证主轴每转一转，刀具准确移动一个导程，须配置主轴脉冲发生器作为主轴号的反馈元件。脉冲发生器采用同轴安装，橡胶管柔性联接，意在实现角位移信号传递的同时，又能吸收车床主轴的部分振动，从而使主轴脉冲发生器转动平稳，传递信号准确。4.2 进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠，光杠等全部拆除，纵向进给统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承与床身尾部步进电机相联接。步进电经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机构，在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，步进电机及减速器安装在横向溜板后方。4.3 刀架部分根据实际机床的加工切削需要和系统的 T 功能控制性能，拆除原刀架和小拖板，换上LD4-6132型四方位自动刀架。该刀架内带小容量交流电动机，控制正转选刀。内置的4 只霍尔元件检测刀位位置，电动机反转完成刀具定位。5、CA6140A卧式车床分析与维修 机床通过一段时间的工作后，各种各样的故障会不断出现，如零件的自然破损零件的材质不良部件组装部不当操作不按规程等都会引发故障的产生。根据机床的维修原理，结合典故故障的分析处理模式，用推理和综合分析的方法来解决各类故障。5.1、影响表面加工精度的故障 1.车削外圆尺寸达不到要求【故障原因分析】（1） 操作者看错回样回刻度使用不当（2） 车削时盲目吃刀，没有试切削（3） 量具本身有误差或测量不准确（4） 由于切削热的影响，使工件尺寸发生变化【故障排除与检修】（1） 车削时必须看清回样尺寸要求，正确使用刻度盘，看清刻度数值。（2） 量具使用前必须仔细检查和调整零位，摇臂钻床正确掌握测量方法，实施首件检查制度，避免批量报废。（3） 根据加工余量放出被吃刀量，进行试刀削，然后修正被吃到量。（4） 不能在工件温度较高时测量，应先掌握工件的收缩情况。也可在车削时浇注切削液，降工作的温度。2.车削圆工件表面粗糙度达布到要求 分析 （1） 车床刚性不足，入滑板的镶条过松，传动件不平衡或主轴太松引起振动。（2） 车刀刚性不足引起松动。（3） 工件刚性不足引起松动。（4） 低速切削时没有加切削液。（5） 切削用量选择不合适。（6） 切削拉毛已加工的表面。检修（1） 消除或防止由于车床刚性不足而引起的不平衡或松动，正确调整车床各部分的间隙。（2） 增加车刀的刚性和正确安装车刀。（3） 增加工件的安装刚性。（4） 低速切削时应加切削液。（5） 进给量不宜太大，精车余量和切削速度要选择适当。（6） 控制切削的形状和排出的方向。3.精车圆柱表面时出现混乱的波纹分析（1） 主轴的轴向游隙超差。（2） 主轴的滚动轴承滚道磨损，某粒滚珠磨损，或间隙过大。（3） 主轴的滚动轴承外圈与主轴箱主轴孔的间隙过大。（4） 用卡盘夹持工件切削时，因卡盘后面的连接盘磨损而与主轴配合松动，车床使工件在车削中不稳定；或卡爪呈喇叭孔形状使工件夹紧不牢。（5） 溜板车床滑动表面之间间隙过大。（6） 进给箱溜板箱托架的二支承不同轴，转动时有卡阻现象。俭修（1） 可调整主轴后端的推力轴承的间隙。（2） 应调整或更换主轴的滚动轴承，并加强润滑。（3） 用千分尺气缸表等检查主轴孔。车床圆度允许误差为0012mm，圆柱度允许误差为001mm，前后轴孔的同轴度允许误差为0.015mm，轴承外圈与主轴孔的配合过盈量为00.02mm。如果超差值过大无法用局部镀镍的方法修复，则可采用鏿孔镶套的办法解决。（4） 可先行并紧卡盘后面的连接盘及安装卡盘的螺钉。如果是卡爪喇叭时，一般用加垫铜皮的方法即可解决。（5） 找正光杠、丝杠与床身导轨的平行度，校正托架的安装位置，调整进给箱、溜板箱、托架二支承的同轴度，使安鞍在移动时无卡阻现象。4.用小滑板移动动作精车时出现工件母线直线度降低或表面粗糙度值增大分析（1） 小滑板导轨底面度及燕尾-的直线超差，使小滑板移动的轨迹与主轴轴心不平行。（2） 小滑板与导轨滑动间隙调整不合适。（3） 小滑板丝杠弯曲螺母不同轴。俭修（1） 刮研修正小滑板导轨及燕尾。（2） 调整-条使之松紧合适。（3） 校正调直使之同轴。5.精车外径时圆周表面上固定的位置上有一节波纹-起分析。（1） 齿条表面在某处-出或齿条之间的接缝不良或某粒齿齿厚与众不同。俭修（1） 仔细校正齿条的接缝配合处，如遇到齿条上某处一齿特粗，可车床修整该与其他齿的齿厚相同，如某一齿特细，可考虑更换齿条。（2）6.工件精车端面后出现端面振摆超-和有波纹分析（1） 主轴轴向-动过大。（2） 中滑板横向进给不均匀。（3） 中滑板丝杠弯曲与螺母间隙过大。俭修（1） 调整主轴后端的推力轴承。（2） 检查传动齿轮的齿合间隙，并调整中滑板的-条间隙。（3） 调整中滑板板丝杠与螺母的间隙或重配螺母，并校直丝杠。7.对精车后的工件端面，车床表面直线度发生读数差值分析（1） 理论上讲，在测量车刀本身运动轨迹时，在工件端面的前半径内，百分表的读数应该不变的。出现读数-值说明床鞍的上导轨面直。（2） 与床鞍上导轨相配合的-条有-动。俭修（1） 测量床鞍上导轨燕尾面的直线度全长允-为0.02mm，如果确定存在较大误差时应刮研修直，并对燕尾导轨的平行度进行测量，导轨的平行度允差为0.002mm。（2） 检查修理中滑板下与车床鞍相配合的-条。5.2、产生运动机械障碍的故障1、发生闷车现象分析主轴在切削负荷较大时，出现了转速明显地低于标牌转速或者自动停车现象。故障产生的常见原因是由于主轴箱中的片式摩损离合器的摩擦片间隙调整过大，或者摩擦与摆杠、滑环等零件磨损严重。普通车床如果电动机的传动带调节过松也会出现这种情况。俭修首先应检查并调整电动机传动带的松紧程度，然后再调整摩擦离合器的摩擦片间隙。如果还不能解决问题，应检查相关件的磨损情况，如内，外摩擦片、摆杠、滑环等件的工作表面是否产生严重磨损。发现问题应该及时进行修理或更换。2、发生切削自振现象分析 用切-刀切-时，或者加工工件外圆切削负载较大时，在切削过程中会发生刀具相对工件的振动。切削自振现象的产生及其振动的强弱与设备切削系统的动则度，工件的切削刚度及切削条件有关。普通车床当切削条件改变以后，切削自振现象仍然不能排除，主要应检查设备切削系统刚度的下降情况。尤其主轴前轴承的径向间隙过大，溜板与床身导轨之间的接触面积过小等原因都容易产生这种现象。俭修 首先要将主轴前轴承安装正确，间隙调整合适，使主轴-孔中心线的径向圆跳动值等要求。在此基础上，再对溜板和床身导轨进行检查和刮修，提高其接触刚度。若还不能解决问题，应对切削系统相关零件的配合关系逐个进行检查，发现影响动刚度的因素，务必进行排除。3、停机后主轴有自转现象或制动时间太长分析（1） 摩擦离合器调整过紧，停机后摩擦片仍未完全脱开。（2） 主轴制动机力不够。俭修（1） 调整好摩擦离合器。（2） 调整主轴制动机构，制动轮的外面包有制动带。普通车床调整后检查当离合器压紧时制动带必须完全松开，否则应把调节螺钉销钉销微松开一些，控制在主轴转速为32or/raim时。2-3转制动。4、主轴箱变速手柄杆 指向转速数字的位置不准分析主轴箱变速机构有链条传动，链条松动了变速位置就不准。俭修主轴箱变速机构有链条调整方法：松开螺钉，转动偏心轴调整链条松紧，使转速手柄杆指向转速数字中央，紧上螺钉使钢钢球压钢球，将偏心紧固在主轴箱体上。5、主轴箱某一挡或几挡转动噪声特别大分析（1）主轴箱内传递这一挡成几挡转速的齿合齿轮齿廓有缺损或变形。（2）这一挡或几挡转速涉及的轴承有异常。 俭修（1） 根据车床主运动传动链查出传递这一挡或几挡转速的有关齿合齿轮，车床进行分析，对有关齿轮廓逐一进行检查，明显的缺损能凭肉眼看不到的变形，也会导致噪声的增大。调换产生噪声齿轮，问题就能解决。（2） 如果传动链中有关传动轴的轴承有异常，也可以采用上述方法通过转速图找出有关的传动轴，参照滚动轴承分布图，明细表。逐一检查分析，确定异常轴承所在轴，调换产生噪声的轴承，车床问题就能解决。6、溜板箱内自动进给手柄容易脱开分析（1） 溜板箱内脱落蜗杆的压力弹簧调节过松。（2） 蜗杆托架上的控制板与杠杆的倾角磨损。（3） 自动进给手柄的定位弹簧松动。俭修（1） 调整脱落蜗杆可用特殊扳手松开螺母及弹簧。当蜗杆在进给量不大却自行脱落时加工中心，则应旋紧螺母以压紧弹簧，但绝不能把弹簧压得太紧，否则在车床过载时，蜗杆不能脱开而失去了它应有的作用，甚至造成车床损坏。（2） 将控制板进行焊补修复，并将挂钩处修锐。（3） 调紧，若定位孔磨损可补后更新打孔，1L溜板箱。5.3、润滑系统产生的故障 1、主轴箱内窗不滴油 分析（1） 油箱内缺油或滤油器，加工中心油管堵塞。（2） 油泵磨损，压力过小或油量过小。（3） 进油管漏压。俭修（1） 检查油箱里是否有润滑油；清洗滤油器；加工中心疏通油管。（2） 检查修理或更换油泵。（3） 检查漏压点，拧紧管接头。2、主轴箱手柄座轴端漏油分析 手柄轴在套中转动轴与孔之间配合为札8H7/f7，油从配合间隙渗出来。俭修 将轴套内子一端倒棱2.5X45，使已溅的油顺着倒棱流回箱体内。注意提高装配质量。3、主轴箱轴端法兰盘处漏油分析（1） 法兰盘与箱体孔配合太长，箱体孔与端面不垂直，螺钉紧固后别动。（2） 纸垫太薄没有压缩性。 （3） 有的螺孔钻透了。俭修（1） 尽可能减小法兰盘与箱体孔配合长度。（2） 纸垫加厚或改用塑料垫。（3） 精心加工和装配。4、溜板箱轴端漏油分析（1） 装配质量差，在钻M6螺孔时有的钻透，加工中心顺螺子L漏出。（2） 轴和孔的配合产生了间隙。俭修（1） 提高装配质量。（2） 把js6配合改为6配合，使得轴与孔配合间隙减小。5.4、机床电气的安装与维修1、CA6140A型普通车床电力拖动特点(1)车床有三台电动机拖动：主轴电动机M1，冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3(2)主切旋转及工件的进给运动由主轴电动机M1(为三相笼型异步电动机)拖动调速为机械有级调速，由齿轮箱完成。3)刀架的快速移动由刀架快速移动电动机M3拖动。(4)切削液的供给由冷却泵电动机M2拖动切削泵，只要求单向起动。(5)主拖动电动机的起动、停止采用按钮操作。 (6)线路必须配置过载、短路、欠压、失压等保护功能。 (7)具备安全的局部照明装置。2、CA6140A型普通车床的电气控制电路1主电路分析(主电路如图M8-1-3所示)(1)电源由转换开关QSl引入。(2)主电路中有三台电动机，M1为主轴电动机，M2为冷却泵电动机，M3为刀架快速移动电动机。M1、M2和M3分别由