第三章 车床1-3节.ppt

1、第三章 车床 31 概 述一、*车床的用途和运动 加工各种回转表面和螺纹表面，占机床的比重最大20%-30%。 1.表面的成型运动 （1） 工件的旋转运动主运动； （2） 刀具的移动进给运动； 2.辅助运动 （1）切入运动；（2）纵、横向的机动快移等。 二、*车床的分类 1.卧式车床和落地车床; 2.立式车床; 3.转塔车床; 4.单轴和多轴自动和半自动车床, 5.仿形车床和多刀车床, 6.数控车床和车削中心; 7.各种专门化车床.,CX6030型落地车床,最大工件回转直径：3000mm,X-数显 R-柔性 S-高速,1.卧式车床和落地车床,立式车床,2.立式车床,转塔式六角车床 CQ3112

2、5,3.转塔车床,4.单轴和多轴自动和半自动车床,使用6轴自动车床时，1根主轴用于装夹卸载 被加工件，其余5根主轴处于正在加工状态。,自动仿形系统可以根据木制模型或是平面金属模型进行复制,5.仿形车床和多刀车床,6.数控车床和车削中心,凸轮轴仿型车床,专用机床根据特定工艺要求而专门设计,7.各种专门化车床.,数控管螺纹车床 （专用机床）,专门化机床（又称专能机床）这类机床用于完成形状类似而尺寸不同的工件的某一种工序的机床，如精密丝杆车床等，它们的特点介于通用机床和专用机床之间，既有加工尺寸的通用性，又有加工工序的专用性，生产率较高，适用于成批生产。,32 卧式车床的工艺范围和布局 1.*卧式车

3、床的工艺范围 车床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成型回转面和回转体的端面等。有的车床还能加工螺纹面。卧式车床的工艺范围很广，能进行多种表面的加工，如内外圆柱面、圆锥面、环槽、成形回转面、端平面和各种螺纹等，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作，如图3-1所示。,图3-1卧式车床的工艺范围,2.*主要部件,1).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。 2).刀架刀架部件由几层刀架组成，它用于装夹车刀，并使车刀纵向、横向或斜向运动。 3).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

4、头等孔加工刀具进行孔加工。4).床身床身是车床的基本支承件。在床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。 5).溜板箱溜板箱的功用是把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或螺纹。在溜板箱上有各种操作手柄或按钮。 6).进给箱 进给箱内装有进给运动的变换机构，用于改变运动的进给量或改变被加工螺纹的导程。,CA6140型车床,3.*卧式车床的主参数,卧式车床的主参数是床身上最大工件回转直径，第二主参数是最大工件长度。因为主参数决定了主轴轴线距离床身导轨的高度，第二主参数决定了床身的长度。CA6140型卧式车床的主参数为400mm，但在

5、加工较长的轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，刀架上最大工件回转直径为210mm，见图35，这也是一个重要的参数。,图3-5 最大车削直径,3-3 CA6140型车床的传动系统,CA6140型车床是普通精度的卧式车床。下图是其传动系统图，*传动系统包括主传动和刀架传动两部分。,主传动(主轴箱)“超链CA6140主轴箱变速过程.mpg”,刀架传动（进给箱）,刀架传动（溜板箱）,一.主运动传动链,它的功用：把动力源（电动机）的运动及能量传给主轴，使主轴带动工件旋转，卧式车床的主轴应能变速及换向。 1.传动路线 主传动系统图（录象） M1的功用为控制主轴（轴）正转、反转或停止。当离合器M1向左接合

6、时，主轴正转，轴I的运动经M1左部的摩擦片及齿轮副 56/38或 51/43传给轴。当离合器M1向右接合时，主轴反转，轴I的运动经M1右部的摩擦片及齿轮Z50传给轴VII上的空套齿轮Z34，然后再传给轴上的齿轮Z30，使轴转动。离合器M1处于中间位置，左、右都脱开时，主轴停转。,运动由轴到主轴可以有两种不同的传动路线： 1).当主轴需要高速运转时（n主4501400r/min），主轴上的滑动齿轮Z50处于左端位置，轴的运动经齿轮副 63/50直接传给主轴。 2).当主轴需以较低的转速运转时（n主10500r/min），主轴上的滑动齿轮Z50移到右端位置，使齿式离合器M2啮合，于是轴上的运动就经

7、齿轮副 20/80或 50/50传给轴，然后再由轴IV经齿轮副 20/80或 51/50、 26/38及齿式离合器M2传动主轴。,传动路线表达式,2.主轴的转速级数与转速计算,根据传动系统图和传动路线表达式，主轴可以得到30级转速，但由于轴-间的四种传动比为： 其中u2和u3基本上相同，所以实际上只有3种不同的传动比，故主轴正转的实有级数为：2 3 (2 2 -1)=18级，再加上经齿轮副直接传动的6级高速，主轴正转时实际上只能获得24级不同转速。,同理，主轴反转时也只能获得到： 3 + 3 ( 2 2 - 1 )=12级不同转速。主轴的转速可应用下列运动平衡式计算： 式中： n主主轴转速，单

8、位为r/min；V带传动的滑动系数， 0.02； u-、u-、u-分别为 轴 -、-、-间的可变传动比。,如图3-6中所示的齿轮啮合位置，主轴的转速(正转的最低转速)为: 注意：主轴反转时,轴-的传动比大于正转时的传动比，所以反转转速高于正转。主轴反转主要用于车螺纹时退回刀架。在不断开主轴和刀架间传动链的情况下退刀，使刀架退至起始位置，采用较高转速，可以节省辅助时间。,二.刀架的传动,刀架可进行纵、横向进给运动和辅助运动。刀架的运动源仍是主电动机。因车螺纹要求主轴转一周时刀架移动一个被加工螺纹的导程，并且车外圆进给量是以主轴转一周时刀架的移动量来表示，所以分析传动关系时，把主轴作为刀架传动的始

9、端。 1.刀架传动系统的组成 CA6140车床刀架传动系统组成如下：,CA6140车床刀架传动系统组成,1).扩大螺距传动组,轴上的滑移齿轮Z58有左右两个位置，从主轴到轴的传动路线如下： 显然，当Z58在左位传动比为1，在右位传动比为4或 16，即是前一条传动比的4倍或16倍。则刀架的位移量扩大了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。,扩大螺距传动组录象,2).变换左右螺纹传动组,为了车削左螺纹和右螺纹，在轴到轴之间有变向机构。当轴上的Z33在右位时运动从轴直接传到轴，用来加工右旋螺纹；当Z33在左位时，运动从轴经轴传到轴，传动比不变，只改变了轴的旋转方向，用来加工左

10、旋螺纹。 变换左、右螺纹传动组,图33变换左右螺纹传动组录象,3).挂轮传动组, CA6140机床的挂轮装在轴和轴上，能配换两种传动比，用以加工不同种类的螺纹，其传动路线为： 4).基本变速组轴和轴组成了基本变速组，共有8种传动比：,5).增倍变速组,轴到轴之间的传动路线为： 有4种传动比，这4种传动比成倍数关系排列，称增倍变速组，使基本组的传动比成互为倍数的分段等级数，以适应车削各种螺纹导程的需要。,2.进给运动传动链,进给运动传动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。传动链的两末端件是主轴和刀架。 1).车削螺纹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；此外，

11、还可以车削加大螺距、非标准螺距及较精确的螺纹。它既可以车削右旋螺纹，也可以车削左旋螺纹。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，也就是：主轴转1转刀架移动 L mm,上述关系称为车削螺纹时进给运动传动链的“计算位移”。,车螺纹的运动平衡式： 式中： u0-主轴至丝杠之间全部定比传动机构的固定传动比，是一个常数；ux-主轴至丝杠之间换置机构的可变传动比；L丝-机床丝杠的导程， CA6140型车床为：L丝P12mm；L工-被加工螺纹的导程，单位为mm。,不同标准的螺纹用不同的参数来表示其螺距,表34,.*车米制螺纹,表35所示为CA6140型车床米制螺纹表。由此表可以看出，

12、表中的螺距值是按分段等差数列的规律排列的，行与行之间成倍数关系。,车米制螺纹 录象,车削米制螺纹时，进给箱中的齿式离合器M3和M4脱开，M5接合。,*车削米制螺纹时传动链的传动路线表达式如下：,U基为轴间变速机构的可变传动比，共8种： 同前16,*这些传动副的传动比值成等差级数的规律排列，这样的变速机构称为基本螺距机构，简称*基本组。教材P28,U倍为轴到轴间变速机构的可变传动比，共4种: 上述四种传动比成倍数关系排列。这种变速机构称为增倍机构，简称*增倍组。,车削米制（右旋）螺纹的*运动平衡式为： 式中：L-螺纹导程（对于单线螺纹为螺距P）， 单位为mm； u基-轴-间基本螺距机构传动比；

13、u倍-轴-间增倍机构的传动比。 K-螺纹头数； 将上式化简后可得： L7U基U倍,当机床需*加工导程大于12mm的螺纹时，例如车削多线螺纹合拉油槽时，得使用扩大螺距机构。这时应将轴IX上得滑移齿轮Z58，移至右端（图36的虚线）位置，与轴上的齿轮Z26相啮合。于是主轴与丝杠通过下列传动路线实现传动联系：,此时，主轴至轴间的传动比U扩为: 而车削常用螺纹时,主轴与轴间的传动比为1。这表明，当螺纹进给传动链其它调整情况不变时，作上述调整可使主轴与丝杠间的传动比增大4倍或16倍，从而车出的螺纹导程也相应地扩大4倍或16倍。因此，一般把上述传动机构称为*扩大螺距机构。,图36, 必须指出，扩大螺纹螺距

14、机构的传动齿轮就是主运动的传动齿轮，所以只有当主轴上的M2合上，即主轴处于低速状态时，才能用扩大螺距机构；主轴转速为1032r/min时，导程扩大16倍；主轴转速为40125r/min时，导程扩大4倍。大导程螺纹只能在主轴低转速时车削，这是符合工艺上的需要的。 .车削模数螺纹（主要是米制蜗杆）录象21标准模数螺纹的导程（或螺距）排列规律和米制螺纹相同，但导程（或螺距）的数值不一样，而且数值中还含有特殊因子。所以车模数螺纹时的传动路线与米制螺纹基本相同，唯一的差别就是这时挂轮换成 64/100100/97 ，以消除因子。车削模数制螺纹时传动链的传动路线表达式如下：,导出计算公式： 教材P29,.

15、车削英制螺纹（管螺纹） 英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上的螺纹牙（扣）数，以a表示。因此英制螺纹的导程：,a的标准值也是按分段等差数列的规律排列的，所以*英制螺纹的螺距和导程值是分段调和数列（分母是分段等差数列）。此外，还有特殊因子25.4。车削英制螺纹时，应对传动路线作如下两点变动： 1).将上述车米制螺纹时的基本组的主动与从动传动关系颠倒过来，即轴为主动，轴为从动；2).在传动链中改变部分传动副的传动比，使其中包含特殊因子25.4。 录象21,为此，将进给箱中离合器M3和M5接合，M4脱开，挂轮用63/100 、100/75 ，同时将轴左端的滑移齿轮Z25左移，与固定在轴上的齿轮Z36啮合

16、。此时传动路线表达式如下：,其运动平衡式为 ：,上式中： ， ，代入上式化简得 ：, 改变U基和U倍，就可以车削各种规格的英制螺纹，见表36。,表36 CA6140型车床英制螺纹表,它是用径节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。英制蜗杆的轴向齿距即径节螺纹的导程（单位为mm）为:,径节 DP 也是按分段等差数列的规律排列的，车削径节螺纹的传动路线与车削英制螺纹相同，利用挂轮 64/100 100/97及移换机构齿轮为36/25 以消除25.4 。其传动路线为：,.车削径节螺纹：（英制蜗杆）,车削径节螺纹 径节螺纹

17、主要是英制蜗杆，它是用径节DP 来表示的。径节 DP=z/D (z 齿数，D分度圆直径，英寸)，即蜗轮或齿轮折算到每一英寸分度圆直径上的齿数。所以英制蜗杆的轴向齿距即径节螺纹的导程 ： 径节 DP 也是按分段等差数列的规律排列的，所以径节螺纹与英制螺纹导程系列的排列规律相同，只是多了特殊因子25.4。车削径节螺纹时，在车削英制螺纹传动路线的基础上，将挂轮更换为 ，以引入特殊因子。,因为:,导出公式:,车削四种螺纹时，传动路线特征*归纳为表37。,表37 车削四种螺纹时的传动特征,*车削螺纹时，M5要接合*,.车削非标准螺距和较精密螺纹,需将齿式离合器M3、M4和M5全部啮合，进给箱中的传动路线

18、是由轴经轴及轴直接传动丝杠，被加工螺纹的导程L依靠调整挂轮的传动比U挂来实现。运动平衡式为： 将上式化简后，得挂轮的换置公式为： 应用此换置公式，适当地选择挂轮a、b、c及d的齿数，就可车削出所需导程L的螺纹。这时，由于主轴至丝杠的传动路线大为缩短，减少了传动件制造误差和装配误差对工件螺纹螺距精度的影响，如选用较精确的挂轮，就可以车削出较精密的螺纹。,2).机动进给,车削外圆柱或圆柱表面时，可使用机动的纵向进给。车削端面时，可使用机动的横向进给。.传动路线为了避免丝杠磨损过快及便于工人操作，机动进给运动是由光杆经溜板箱传动的。这时将进给箱中的离合器M5脱开，齿轮Z28与轴上的齿轮Z56啮合。其传动路线表达式如下：,机动进给录象,纵向机动进给、