福大课件机械制造工程学-第二篇-第三章-车床VIP

第三章车床,第一节车床概述,车床的用途：加工各种回转表面及其端面、螺纹。车床的分类车床的运动：分为工作运动和辅助运动两种。工作运动（即切削运动）：机床为实现加工所必需的加工工具与工件间的相对运动。包括主运动和进给运动。辅助运动：指机床在加工过程中，加工工具与工件除工作运动以外的其他运动。如：刀架纵向和横向快速移动，刀具快速接近或离开工件。,第二节卧式车床,一.工艺范围与工艺特点：,车螺纹,车圆锥面,工件在车床上的安装,常用的夹具有卡盘、顶尖、心轴、跟刀架。1.卡盘用于装夹轴类、盘套类工件,2.顶尖（前顶尖、后顶尖）加工实心轴类零件,3.心轴：带孔的盘套类工件,4.跟刀架：细长类工件,能保证轴、套、盘等类零件的各表面位置精度；,加工范围广泛，适应性强；,经济精度：IT8IT7，Ra1.66.3对有色金属，利用精细车的方法可达到：IT6IT5，Ra0.20.8,切削过程平稳；,刀具简单，成本低。,过程连续无冲击,工艺特点：,二、CA6140机床的布局,主轴箱：主轴前端装有卡盘，用以夹持工件，由电动机经变速机构，把动力传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动。,刀架：它用于装夹车刀，并使车刀纵向、横向或斜向运动。,尾座：尾座的功用是用后顶尖支承长工件。在尾座上还可以安装钻头等孔加工刀具进行孔加工。,三、卧式车床的主参数,主参数是床身上最大工件回转直径，主参数决定了主轴轴线距离床身导轨的高度；第二主参数是最大工件长度，第二主参数决定了床身的长度。其它参数：刀架上最大回转直径主轴的转速范围进给量加工螺纹范围电动机功率,四、车床的传动系统,主要由主运动传动系统和刀架（进给）运动传动系统组成。为工作安全，由车床内的机构保证机动的纵向进给、横向进给及车螺纹传动路线，同一时间只能接通一种。车床传动系统框图如下：,四、车床的传动系统,传动系统图，传动系统包括主传动和刀架传动两部分。主传动(主轴箱)、刀架传动（进给箱）、刀架传动（溜板箱）,1.CA6140主运动传动链,抓两端、连中间,找首、末件：,首件：电机末件：主轴,连中间，写出传动机构式：,主轴的转速级数：,由结构式：M1（左）M2（左移）,转速级数为：23=6级,由结构式：M1（左）M2（右移）,转速级数为：23(22-1)=18级,正转速级数为：6+18=24级故：实际级数为24级,结论：M1左边工作，主轴正转；M2左移，高速传动，6级；M2左移，低速传动，18级。,主轴转速：,主轴转速之间通常是等比级数排列：,转速图,由结构式：M1（右）M2（左移）,转速级数为：31=3级,由结构式：M1（右）M2（右移）,转速级数为：3（2+2-1）=9级,反转速级数为：12级,结论：M1右边工作，主轴反转；一般转速高于正转转速。,2.刀架的传动:,找首、末件：,首件：主轴末件：刀架,B.连中间，写出传动结构式。,传动路线：,（1）扩大螺距传动组:,首件：主轴VI末件：IX轴,路径1：u=1（正常情况）路径2：u1（省略）路径3：u=16、4、1（扩大螺距）,显然，当Z58在左位传动比为1，在右位传动比为1、4或16，则刀架的位移量扩大了1、4倍或16倍，因此称为扩大螺距传动。用来增加进给量或扩大螺距。,（1）扩大螺距传动组:,注意：路径3是经过III、IV、V轴的，因此当主运动时主轴转速唯一确定时，则螺距扩大倍数也唯一确定。,例：当n主=10r/m，此时uVI-IX=？即u扩=？,（1）扩大螺距传动组:,结论：当主轴低速传动时：n主=10-31.5r/m，此时共6级，u扩=16；n主=40-125r/m，此时共6级，u扩=4；n主=160-500r/m，此时共6级，u扩=1；当主轴高速传动时：n主=450-1400r/m，此时共6级，u扩=1。,（2）变换左右螺纹传动组:,传动路线：,首件：IX轴末件：X轴,当轴X上的Z33在右位时，轴IX轴X，加工右旋螺纹；当Z33在左位时，轴IX轴XI轴X，加工左旋螺纹。注意：传动比不变，只改变了轴X旋转方向，改变进给方向。,（3）挂轮传动组:,传动路线：,首件：X轴末件：XIII轴,加工标准螺纹,（4）基本变速组:,传动路线：,首件：XIV轴末件：XV轴,（5）增倍变速组:,传动路线：,首件：XVI轴末件：XVIII轴,这4种传动比成倍数关系排列，称增倍变速组，传动比成互为倍数的分段等级数，以适应车削各种标准螺纹导程的需要。,（6）移换机构:,XIII上Z25在左位，M3开；M4开，XVI上Z25在右位。,移换机构（XIII上Z25右移，XVI上Z25左移-反向联锁操作）：,初始状态：,2.1几种标准螺纹:,CA6140型卧式车床：能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种螺纹；可以车削加大螺距、非标准螺距的螺纹；既可以车削右旋螺纹，也可以车削左旋螺纹。,注意：车削各种不同螺距的螺纹时，主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：主轴转1转刀架移动Lmm,运动平衡式：1主轴uS丝P,（1）米制螺纹:,导程规律：行成等差数列通过基本变速组实现列成等比数列通过增倍变速组实现,传动状态：挂轮传动组：63/100100/75离合器M3、M4、M5状态：M3、M4开，M5合XVI上Z25状态：右位移换机构状态：不工作,（1）米制螺纹:,注意：除去非标准导程，有20种标准导程，最大导程为12mm。,标准米制螺纹导程,例：现将螺纹导程P=12mm扩大至P=192mm，可采用什么方法，并写出其刀架传动路线，主轴转速范围以及主传动路线。,解答：可采用扩大螺距的方法，即VIIX间使用u扩=16，则：P=12X16=192mm。,刀架传动路线：,主轴传动范围：,主传动路线：,1031.5r/mm,练习：现要得到P=36mm，可采用什么方法，写出其刀架传动路线，主轴转速范围以及主传动路线。,解答提示：（采用的传动路径不一定只有一个）。利用导程运动平衡式：P=7u扩u基u倍,可行路径：u扩=4；u基=9/7；u倍=1。u扩=16；u基=9/7；u倍=1/4。,（2）模数螺纹:,导程规律：（与米制螺纹排列规律一样）行成等差数列通过基本变速组实现列成等比数列通过增倍变速组实现注意：其导程参数不同，需换算P=m（含有因子）,传动状态：挂轮传动组：64/100100/97离合器M3、M4、M5状态：M3、M4开，M5合XVI上Z25状态：右位移换机构状态：不工作,注意：最大导程为3mm，但是一般模数导程用模数m来表示，故用m=7/4u基u倍=0.53。,例：现加工模数螺纹导程m=48，可采用什么方法，并写出其刀架传动路线，主轴转速范围以及主传动路线。,解答：可采用扩大螺距的方法，即VIIX间使用u扩=16，则：P=m=3X16=48mm。,刀架传动路线：,主轴传动范围：,主传动路线：,1031.5r/mm,练习：现加工模数螺纹导程m=8，可采用什么方法，并写出其刀架传动路线，主轴转速范围以及主传动路线。,（3）英制螺纹:,导程规律：每英寸长度上的螺纹牙数，以a表示。因此英制螺纹的导程：行分母成等差数列通过移换机构工作实现列成等比数列通过增倍变速组实现,传动状态：挂轮传动组：63/100100/75离合器M3、M4、M5状态：M4开，M3、M5合XVI上Z25状态：左位移换机构状态：工作,注意：a=7/4u基/u倍=224牙/英寸(标准值)。,标准英制螺纹导程,（4）径节螺纹:,导程规律：用径节DP来表示的。径节DP=Z/D（Z为齿轮齿数，D为分度圆直径，单位为in），即蜗轮或齿轮折算每英寸分度圆直径上的齿数：行分母成等差数列通过移换机构工作实现列成等比数列通过增倍变速组实现,传动状态：挂轮传动组：64/100100/97离合器M3、M4、M5状态：M4开，M3、M5合XVI上Z25状态：左位移换机构状态：工作,注意：DP=7u基/u倍=796牙/英寸。,车削四种螺纹时的传动特征,（5）非标准螺纹:,导程特点：不使用基本变速组、增倍变速组实现传动路径短，参与啮合齿轮较少，传动精度高挂轮可精确制造，误差小，精度高因此，可加工出导程精度高的非标准螺纹。,传动状态：挂轮传动组：a/bc/d离合器M3、M4、M5状态：M3、M4、M5合,注意：当P非确定时，只要凑出相应的a/b-c/d挂轮组。,CA6140加工螺纹时的传动路径,2.2机动进给传动:,传动路线：,纵向进给：首件：主轴末件：XXV轴,横向进给：首件：主轴末件：XXX轴,传动状态：挂轮传动组：63/100100/75进给箱：米制或英制传动路线离合器M4、M5状态：M4开，M5开,（1）纵向进给传动路线:,传动路线：,纵向进给：首件：主轴末件：XXV轴,（2）横向进给传动路线:,传动路线：,横向进给：首件：主轴末件：XXX轴,普通（米制）螺纹正常螺距路线，32种纵向进给量英制螺纹正常螺距路线，8种进给量普通（米制）螺纹扩大螺距机构，8种进给量英制螺纹扩大螺距机构，16种进给量,纵向进给量种类：,进给量是纵向的一半，共64种横向进给量,横向进给量种类：,手动进给：,纵向：（左）手把转动XXVI17/80XXV齿轮/齿条横向：（右）手把转动XXX,（3）刀架快速传动路线:,传动路线：,首件：电动机末件：XXV（XXX）轴,五、车床主要机构,1.主轴箱主要机构（装配图）,装配展开图：表达主轴箱内各传动件的结构和装配关系。,（1）主轴箱组件,卸载机构：通过带轮2、花键套1、法兰3卸下径向载荷，避免因拉力而使轴I产生弯曲变形，提高了传动平稳性。卸荷式带轮特别适用于要求传动平稳性高的精密机床。,摩擦离合器,（2）主轴变向、制动及其操纵,摩擦片：,3内片：主轴带动内片运动,2外片：内外片间的摩擦力带动外片运动,注意：正常情况下：内外片相互间隔排列工作状态下：内外片在轴向作用力下处于压紧情况离合器M1左摩擦片数多，是因为实现正转切削负载大,摩擦离合器M1控制,6右端7左移销5带动压块8压紧内外片轴转主轴正转,6左端7右移销5带动压块8压紧内外片轴转主轴反转,如何控制正反转：,如何控制6下压端：,手柄18杆2021、17顺时针转（齿条）22右移23右移6右端下压,制动装置,制动原理：离合器M1脱开时14下摆在中间凸起处14逆摆制动带15拉紧滞动轮停转主轴迅速停转；正常情况：M1左/右合14下摆在左右凹槽内14顺摆制动带15松开滞动轮转动主轴转动。,2.溜板箱主要机构,（1）开合螺母（图3-23、24）,轴4上手柄操作盘21转动带动销20往中间移动上下两销带动18、19合拢带动刀架（车螺纹）,（2）纵向、横向操作机构（图3-24）,纵向：手柄1（左右控制）若左扳轴3右移杠杆7顺时针转推杆8左移凸轮9顺时针转（曲线槽）拨叉10后移,横向：手柄1（前后控制）若前扳轴14顺时针转凸轮13转13内有曲线槽带动杠杆12摆动与拨叉10移动,（3）纵向横向机动进给和开合螺母互锁机构,车螺纹：开合螺母闭合轴4转动一角度4轴上凸肩卡住14轴14轴（横向）无法转动且销5被压入3轴3轴（纵向）无法转动,纵向进给：开合螺母开手柄1左扳轴3右移销5被3轴顶住无法移动轴4无法转动开合螺母无法闭合（图3-25（c）,横向进给：开合螺母开手柄1前扳轴14顺时针转轴4上凸肩被14轴顶住无法移动轴4无法转动开合螺母无法闭合（图d）,（4）超越离合器,超越离合器是一种非外力操纵离合器，主要用在快慢交替传动的轴上，以实现运动的连续转化。为避免光杆和快移电机同时传动轴XXII，在溜板箱中装有超越离合器。,机动外环转动，产生摩擦力带动星形体转动，带动XXII轴转动,快速星形体高速转动，外环对其产生摩擦力压缩弹簧，使外环和星形体分离，各以不同转速转动。,问题：机动进给时，快退、快进开关是否可以打开？（快进或快退时，进给链是否需要断开？）,解答：机动进给时，快退、快进开关可以打开。（快进或快退时，进给链不需要断开。）因为超越离合器会将机动进给和快速进给分开。,问题：快退、快进时，快速电动机能否反转？,解答：快退、快进时，快速电动机不能反转。因为