第2章-制造加工方法与机床

1、1,第2章 制造加工方法与机床,机械制造技术基础,2,2,金属切削机床简称机床，是制造机器的机器，所以又称为工作母机或工具机。 一、机床的分类及型号 二、机床的运动 三、机床的传动 四、选用机床的原则 认识：加工范围-所需运动-传动链-机构 选用：型号,2.2 金属切削机床,3,按加工性质、所用刀具和机床用途分,车 床,2.2.1机床的分类、型号和技术参数,4,按机床的通 用性程度分,通用机床,按机床工 作精度分,普通机床,5,6,7,机床的技术参数是表示机床的尺寸大小和加工能力的各种数据，一般包括：主参数，第二主参数，主要工作部件的结构尺寸，主要工作部件的移动行程范围，各种运动的速度范围和级

2、数，各电机的功率，机床轮廓尺寸等。,8,机床型号的编制方法 按1985年国家机械工业部颁布的金属切削机床型号编制方法部颁标准（JB1838-85）和1994年国家标准局颁布的金属切削机床型号编制方法国家推荐标准（GB/T15375-94），普通机床型号用下列方式表示。,9,10,C A 6 1 40,类别代号（车床类）,结构特性代号（结构不同）,组别代号（落地及卧式车床组）,系别代号（卧式车床系）,主参数代号（最大工件回转直径400mm）,举例：,11,（1）机床的类别代号,12,（2）机床的特性代号,通用特性代号,13,表 金属切削机床的类、组划分表,14,表 金属切削机床的类、组划分表,1

3、5,16,表2-4 各类主要机床的主参数和折算系数,17,机床的技术参数,插入新旧机床编号 ？,18,主参数折算系数可用1:1；1:10；1:100来表示,第二主参数折算系数可用1:1；1:10；1:100来表示,19,第二主参数一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、最大切削长度（磨削、刨削）、最大模数及工作台工作面长度。 当第二主参数的变化，就引起机床结构较大变化。为了区分，将第二主参数列入型号的末端，并用“”分开，读作“乘”。 凡属于长度（包括跨距、行程），采用“1/100”的折算系数；凡属直径、深度、宽度的，则采用“1/10”的折算系数；最大模数、厚度等的，则以实际的数值列入型号。,第

4、二主参数,20,21,高精度万能外圆磨床,M类别代号（磨床类）,G通用特性（高精度）,1组别代号（外圆磨床组）,4系别代号（万能外圆磨床系）,32主参数（最大磨削直径320mm）,A重大改进顺序号（第一次重大改进）,MG1432A,【例】：,X6132 ?,CG6125B ? Z304016 ?,22,2.1.1 零件表面的成形方法 各种表面的组合构成了不同的零件形状，所以零件的切削加工归根到底是表面成形问题。 组成零件的常见表面有：内、外圆柱面和圆锥面、平面、球面和一些成形表面（如渐开线面、螺纹面和一些特殊的曲面等）。,2.1 机械加工方法,1.零件表面的形状,23,21机器零件的组成表面

5、1-渐开线面（左侧），2-渐开线面（右侧），3-外圆柱面（齿顶圆） 4-外圆柱面（齿根圆），5-内圆柱面（内孔），6-平面（端面）,24,图2.1 由母线1相对导线2移动形成的几种零件几何表面,25,2.零件表面的形成方法及成形运动,是一条母线沿一条导线运动而形成。母线和导线统称为表面发生线。,2.1 机械加工方法,图 机械零件上常见的表面,26,图 形成发生线所需的运动 1刀尖或切削刃；2发生线；3刀具轴线的运动轨迹,轨迹法（图a）,27,轨迹法 轨迹法是利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行加工的方法。刀具切削刃与被形成表面可看成是点接触。切削点沿工件宽度方向的运动轨迹即形成母线。机床为

6、用轨迹法形成所需的加工表面提供了一个轨迹运动。 成形法 成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。刀具切削刃本身形成了母线，即发生线的形成不需机床提供运动。,28,相切法 相切法是利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。刀具本身作旋转运动，旋转的切削刃与被成形表面可看作是点接触，当切削刃的旋转中心沿工件宽度方向移动时，切削点运动轨迹与被成形表面间的相切线就形成了母线。刀具同时又沿曲线（导线）横向移动加工出所需的表面。 展成法 展成法（又称范成法）是利用刀具和工件作展成切削运动的加工方法。，用展成法形成发生线需要机床提供一个展成运动。,29,图2-3 形成发生线的几种方法,30,就机床

7、上运动的功能来看，可区分为表面成形运动、切入运动、分度运动、调位运动和其它运动等。,是保证得到工件要求的表面形状的运动。它是机床上最基本的运动，是机床上的刀具和工件为了形成表面发生线而作的相对运动。例如图a）中的A1和A2。,使刀具切入工件表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。,31,工作台或刀架的转位或移位，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面或使用不同的刀具作顺次加工。,根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。,如刀具快速趋近工件或退回原位的空程运动，控制运动的开、停、变速、换向的操纵运动等。,32,2.3车床传动系统及典型部件,（1）执行件,是执行机床运动的部

8、件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们误差一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的准确性。,为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动源和传动装置三个基本部分。,33,（2）运动源,是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。,（3）传动装置 （传动件）,是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动关系。,34,机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列的传动件把执行件与运动源（如把主轴和电机），获者把执行件和执行

9、件（例如主轴和刀架）之间联系起来，称为传动联系。构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。,（1）外联系传动链,它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。,35,（2）内联系传动链,当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为内联系传动链。,用一些简单的符合表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。,36,传动原理图常用的一些示意符号,37,图 车床的传动原理图,车圆锥螺纹的传动原理图,车圆柱螺纹,判断内外链？写

10、出内外链？,38,39,见下图,为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。,40,图253 主运动传动系统图,41,用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速图。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。（见下图）,图252主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）,42,42,例：1,写出主运动传动链的传动路线表达式，并按照图示齿轮的啮合位置，计算主轴的转速。,43,43,传动路线表达式,图示齿轮啮合位置主轴转速,44,44,例：2,根据图示车螺纹进给传动链，确定挂轮变

11、速机构的换置公式Ux：,45,45,解：,（1）传动链两端件 主轴刀架 （2）确定计算位移 主轴1转刀架移动S（S是工件螺纹导程，单位为mm）。 （3）列运动平衡式,Ux-换置机构,46,46,即配换齿轮的齿数为：Za=45，Zb=30，Zc=60，Zd=80。 根据换置机构的传动比确定配换齿轮齿数的方法有许多种，其中常用的是因子分解法和查表法。,如将所需车削的工件螺纹导程的数值带入此换置公式，便可计算出挂轮变速机构的传动比以及各配换齿轮的齿数。例如，S=9mm，则,（4）求换置公式 将上式化简整理，得出挂轮变速机构的换置公式为：,5班、6;1班、2班讲到此,47,图253 主运动传动系统图,

12、48,用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速图。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。（见下图）,图252主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）,49,49,竖线：轴（标明轴号） 圆点：轴所能有的转速 转速值：等比数列，对数坐标 两轴(竖线)之间的线段：一对传动副，并在线旁标明带轮直径之比或齿轮的齿数比 两竖线之间的一组平行线：同一对传动副 上斜的线：升速传动 下斜的线：降速传动 作用：从转速图上很容易找出各级转速的传动路线和各轴、齿轮的转速范围,50,50,转速值：等比数列，对数坐标,距离相等的12根横向平行线，表示由低至高依

13、次排列的各级转速，并在其右端标出；由于转速数列是按等比级数规律排列的，即：,为转速数列的公比，将上式两边取对数，得：,说明：任意两相邻转速在对数坐标上的间隔是相等的。 任意两相邻转速的差值为一公比。,51,国家统一规定了七个标准公比。即：,52,图243 卧式车床的典型加工工序,2.3.2 CA6140型卧式车床的传动系统,53,CA6140型普通车床外形图,54,进给箱,卧式车床,主轴箱,卡盘,刀架,尾架,床身,床 腿,床腿,溜板箱,55,图2-9 车削外圆柱面时传动原理图的几种设计方案,56,车床的传动框图,车床的传动原理图,内联系传动链:,外联系传动链：,主轴45if67丝杠,电动机12

14、iv34主轴,57,CA6140 型普通卧式车床的主要技术性能和参数如下 几何参数 床身上最大工件回转直径 400mm 最大工件长度 750；1000；1500；2000mm 最大车削长度 650；900；1400；1900mm 刀架上最大工件回转直径 210mm 主轴内孔直径 48 mm 运动参数 主轴转速 正转24级 10-1400r/min 反转12级 14-1580r/min 进给量 纵向进给量64级 0.028-6.33mm/r 横向进给量64级 0.014-3.16mm/r 溜板箱及刀架纵向快移速度 4m/min,58,车削螺纹范围 公制螺纹 44种 S=1-192mm 英制螺纹

15、20种 a= 2-24扣/in 模数螺纹（公制蜗杆） 39种 m=0.25-48mm 径节螺纹（英制蜗杆） 37种 DP=1-96牙in 动力参数 主电机功率和转速 7.5Kw， 1450r/min 加工精度 精车外圆的圆度 0.01mm 精车外圆的圆柱度 0.01mm/100mm 精车端面的平面度 0.02mm/300mm 精车螺纹的螺距精度 0.04m/100mm，0.06mm/300mm 精车表面粗糙度可达 Ra=1.25-2.5 m （6）,59,机床的加工过程中，需要有多少个运动就应该有多少条传动链。所有这些传动链和它们之间的相互联系就组成了一台机床的传动系统。分析传动系统也就是分析

16、各传动链，分析各传动链时，应按下述步骤进行： （1）根据机床所具有的运动，确定各传动链两端件。(抓两端) （2）根据传动链两端件的运动关系，确定计算位移量。 （3）根据计算位移量及传动链中各传动副的传动比，列出运动平衡式。 （4）根据运动平衡式，推导出传动链的换置公式。 传动链中换置机构的传动比一经确定，就可根据运动平衡式计算出机床执行件的运动速度或位移量。 要实现机床所需的运动，CA6140型卧式车床的传动系统需具备以下传动链： （1）实现主运动的主传动链； （2）实现螺纹进给运动的螺纹进给传动链； （3）实现纵向进给运动的纵向进给传动链； （4）实现横向进给运动的横向进给传动链； （5）实

17、现刀架快速退离或趋近工件的快速空行程传动链。,1.2.2 CA6140车床传动系统图,60,60,2. CA6140传动系统图,图5-3 CA6140型卧式车床的传动系统图,61,光丝杠转换机构,62,传动路线简图,电机,皮 带,-,63,卧式车床为了加工出所需要的表面，机床的传动系统需具备以下传动链：实现主运动的主传动链，实现螺纹进给运动的螺纹链，实现纵向或横向进给运动的纵、横向进给传动链。此外，为了节省辅助时间和减轻工人劳动强度，有些卧式车床，还有一条快速空行程传动链，在加工中可使刀架快速退离或趋近工件。 上图为CA6140型卧式车床的传动系统图。根据传动系统图分析机床的传动关系时，首先要

18、弄清机床有几个执行件，工作时有哪些运动，它的动力源是什么，然后按照运动的传递顺序，从动力源至执行件依次分析各传动轴之间的传动结构和传动关系。在进行结构分析时，要注意离合器的使用与变换，注意齿轮的型式（空套、滑移和固定），从而找出运动的传递关系。,64,1）传动路线 CA6140型卧式车床的主运动传动链可使主轴获得24级正转转速（101400r/min）及12级反转转速（141580r/min）。 其传动路线是，运动由主电动机（7.5kW，1440r/min）经V型带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有一个双向多片式摩擦离合器M1，用以控制主轴的起动、停止和换向。离合器M向左接合时，主轴正转；向右接合

19、时，主轴反转；左、右都不接合时，主轴停转（电动机仍然空转）。轴I上的运动经离合器M传递到轴，然后又传递到轴，故轴上可获得6种转速。运动由轴传往主轴有两条路线： （1）高速传动路线主轴上的滑移齿轮50移至左端（图标位置），运动经齿轮副63/50直接传给主轴，得到4501400r/min的6种高转速。 （2）中低速传动路线 主轴上的滑移齿轮Z50移至右端，使内齿轮式离合器M2接合时，则运动轴轴间的背轮机构和齿轮副26/58传给主轴。使主轴获得10500r/min的中、低转速。,1.CA6140型卧式车床的主运动传动链,65,空套连接,普通键连接 （固定连接）,导向键连接 （滑移连接）,花键连接 （

20、滑移连接）,齿轮与轴的连接符号,补充1：,间隙或轴承,66,相关知识联接关系,固定齿轮,67,相关知识联接关系（续）,滑移齿轮,68,相关知识联接关系（续）,空套齿轮,69,工作原理：由两个半离合器组成，利用两个半离合器的齿爪相互啮合传递运动和转矩。按其结构的不同，又可分为牙嵌式和齿轮式,补充2：啮合式离合器,70,图a为牙嵌式离合器结构,与齿轮成为一体的半离合器1空套于轴4，其右端面有齿爪，可与半离合器2左端面的齿爪相啮合,半离合器2用花键或滑键与轴4相连，利用拨叉可使之向左移动，进入结合状态，从而带动齿轮1与轴4同步旋转；右移脱开齿爪，则齿轮空转。,71,图c、图d为内齿式离合器,外齿轮1

21、用花键与轴连接，并可向右滑移与内齿轮2的内齿啮合，将空套齿轮与轴连接、传递运动。齿轮1向左滑动时则脱开啮合，断开其运动联系。,一对齿数和模数相等的内啮合齿轮,72,啮合式离合器,优点：结构简单、紧凑，接合后不会产生滑动，可传递较大扭矩且传动比准确,缺点：但齿爪不易在运动中啮合，一般只能在停转或相对转速较低时接合，故操作不便 。,应用：用于要求保持严格运动关系，或速度较低的传动链中。,73,摩擦式离合器,工作原理：利用相互压紧的两个摩擦元件接触面之间的摩擦力传递运动和扭矩。,摩擦元件的结构形式很多，有片式、锥式。其中片式又分为单片式与多片式两种。,74,结构组成：由两组形式不同的摩擦片和一个压紧

22、机构组成,齿轮套筒2空套在轴1上，外摩擦片4见图c的外径上有三或四个均布凸齿，插在齿轮套筒2上相应的轴向槽中，用其内孔空套在花键轴1上。,75,内摩擦片5的形状如图d所示，为外圆、内花键孔，与花键轴配合，并可沿花键轴轴向滑动，其外径略小于套筒2的内径,外摩擦片总是与齿轮2一起转动，而内摩擦片总与轴1一起转动,76,工作原理：当压紧机构带动压紧套向左移动，将内外摩擦片相互压紧时，则轴1的运动靠摩擦片之间的摩擦力，通过外摩擦片传给齿轮2，将运动接通。,因靠摩擦片之间的摩擦力传递扭矩，所以离合器传递扭矩的大小取决于压紧块的压紧力、摩擦片间的摩擦系数、摩擦片的作用半径以及摩擦面对数。,77,压紧装置由

23、滑套9、钢球8、压紧套7及螺母套6组成,接通运动：操纵滑套9左移时，其左端内锥面将通过钢球使压紧套7左移，并带动螺母套6左移将内外摩擦片压紧 。,一般多片式摩擦离合器是人力通过操纵机构，移动压紧装置，改变离合器的工作状态的,78,78,1.主运动传动链,图5-3 CA6140型卧式车床的传动系统图,79,补充3：变向机构,80,变换左右螺纹传动组,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，用来加工左旋螺纹。,当轴X上的z33在右位时运动从轴直接传到轴，用来加工右旋螺纹；,Z33,81,81,2. CA6140传动系统图,图5-3 CA6140型卧式车床的主传动系统

24、图,82,传动路线表达式,CA6140型卧式车床的主运动传动链,主电动机-,-I,M1(正转),M1(反转)-,II,III-,M2(脱开) -,IV,V-,VI（主轴）,- M2(接合),（左）,（右）,高速线,低速线,83,？传动元件类型、与轴的联接关系,高速,其它,84,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，主轴似可获得30级转速，但由于轴-间的传动比为： 其中和近似相等，所以运动经背轮机构这条路线传动时，主轴实际上只能得到23（22-1）=18级不同的转速，加上经齿轮副63/50直接传动时的6级转速，主轴实际上只能获得24级不同转速。 同理，主轴反转时也只能获得3+

25、3（22-1）=12级不同转速。,85,图a CA6140主轴箱图,86,CA6140型卧式车床主轴转速分布图,转速公比=1.26,87,1）距离相等的一组竖线代表各轴。轴号写在竖线上面。竖线间的距离不代表实际的中心距，故一般取等间距。 2）距离相等的一组水平线代表各级转速。与各竖线交点代表各轴的转速。由于机床分级变速机构转速的设计通常是按等比数列排列的，故转速采用对数坐标。相邻两水平线之间的速度间隔为lg，其中为相邻两级转速之比，称为公比。为简化起见，转速图中省略了对数符号。 3）各轴之间连线的倾斜方式代表了传动副的传动比，斜线倾斜x格表示传动副的实际传动比为u = z主/z被 =x，其中“

26、+”号为升速，在图中表现为向上倾斜，“-”号为降速，在图中表现为向下倾斜。,88,主轴的各级转速，可根据各滑移齿轮的啮合状态求得，如图5-3所示的啮合位置时，主轴的转速为： 1440130/23051/4322/5863/50r/min460r/min 同理，可以计算出主轴正转时的24级转速为101400 r/min；反转时的12级转速为141580 r/min。主轴反转通常不是用于切削，而是用于车削螺纹时，在不断开主轴和刀架间内联系传动的情况下，切削完一刀后使车刀沿螺纹线退至起始位置，节省辅助时间。,89,运动平衡式：,一、进给传动系统的分析,1车削螺纹（米制、英制、模数和径节四种螺纹）,（

27、1）米制螺纹加工 （2）英制螺纹加工 （3）模数螺纹加工 （4）径节螺纹加工,90,CA6140型卧式车床的螺纹进给传动链可车削米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹；此外，还可车削大导程、非标准和较精密螺纹；这些螺纹可以是右旋的，也可以是左旋的。各种螺纹传动路线表达式如下。,2.螺纹进给传动链,91,根据上述传动路线表达式，可以列出每种螺纹的运动平衡式，并进行分析和计算。 在车螺纹时必须保证主轴每转l r、刀具准确地移动被加工螺纹一个导程S的距离，因此可列运动平衡式如下： 式中 主轴至丝杠之间全部定比传动的固定传动比，是一个常数； 主轴至丝杠之间全部换置机构的可变传动比； 机床丝杠的导程，C

28、A6140型车床的=12mm，为螺距； 被加工螺纹的导程，mm。 车螺纹时，其中英制螺纹的螺距和导程要换算成以毫米为单位的米制，其导程为25.4/，单位是牙/吋。,92,米制螺纹是我国常用的螺纹，其标准螺距值在国家标准中有规定。米制螺纹标准螺距值的特点是按分段等差数列规律排列的（参见表5-1）， 为此要求螺纹进给传动链的变速机构能按照分段等差数列的规律变换其传动比。这一要求是通过适当调整进给箱中的变速机构来实现的。,（1）车米制螺纹,93,车削米制螺纹时，进给箱中的离合器M、M4脱开（如图5-所示位置），M结合。 此时，运动由主轴经齿轮副58/58、轴至轴间的左右螺纹换向机构、挂轮（63/10

29、0）（100/75），传至进给箱的轴；然后再经齿轮副25/36、轴间的滑移齿轮变速机构（基本螺距机构）、齿轮副（25/36）（36/25）、传至轴XV；接下去再经轴XV-X间的两组滑移齿轮变速机构（增倍机构）和离合器M、传动丝杠X旋转。 合上溜板箱中的开合螺母，使其与丝杠啮合，便带动刀架纵向移动。车米制螺纹时的传动路线表达式如下：,（1）车米制螺纹,94,95,为轴X- 间变速机构的可变传动比，共8种： =26/286.5/7 =28/287/7 =32/288/7 =36/289/7 =19/149.5/7 =20/1410/7 =33/2111/7 =36/2112/7 它们近似按等差数列

30、的规律排列。上述变速机构是获得各种螺纹导程的基本机构，故通常称其为基本螺距机构，或称基本组.,96,为轴间变速机的可变传动比，共4种：,u倍1=18/45X15/48=1/8， u倍2=28/35X15/48=1/4， u倍3=18/45X35/28=1/2， u倍4= 28/35X35/28=1,它们按倍数关系排列。这个变速机构用于扩大机床车削螺纹导程的种数，称其为增倍机构或增倍组。,根据：,97,把数值代入上式，可得84=32种导程值，其中符合标准的只有20种（见表5-1）。 由表5-1可以看出，通过变换基本螺距机构的传动比，可以得到大体上按等差数列规律排列的导程值（或螺距值），通过变换增

31、倍机构的传动比，可把由基本螺距机构得到的导程值，按1248的关系增大或缩小，两种变速机构传动比不同组合的结果，便得到所需的导程（或螺距）数列。,表5-1 CA6140型车床米制螺纹表,表5-1 CA6140型车床米制螺纹表,98,车削螺纹范围 公制螺纹 44种 （标准的20种） S=1-192mm 英制螺纹 20种 a= 2-24扣/in 模数螺纹（公制蜗杆） 39种 m=0.25-48mm 径节螺纹（英制蜗杆） 37种 DP=1-96牙in 动力参数 主电机功率和转速 7.5Kw， 1450r/min 加工精度 精车外圆的圆度 0.01mm 精车外圆的圆柱度 0.01mm/100mm 精车端

32、面的平面度 0.02mm/300mm 精车螺纹的螺距精度 0.04m/100mm，0.06mm/300mm 精车表面粗糙度可达 Ra=1.25-2.5 m （6）,99,99,（1）车米制螺纹,100,车 米 制 螺 纹的传动,左,右,扩大螺距,.,101,光丝杠转换机构,102,补充4：挂轮变速传动机构,图a为一对挂轮变速传动机构,工作原理：轴、轴上装有一对可以拆卸更换的齿轮A（称挂轮或交换齿轮、配换齿轮）和B，从设备备有的齿轮中挑选不同的齿数的两个挂轮换装在轴和轴上，就得到不同的传动比,变速级数取决于备有齿轮中能相互啮合且满足中心距要求的齿轮副的对数。在齿数模数相同时，要求配换的各对挂轮的

33、齿数和应相等,103,2.挂轮箱部分,作用：把主轴的旋转运动传送给进给箱。变换箱内齿轮，并和进给箱及长丝杠配合，可以车削各种不同螺距的螺纹。,动画演示,104,扩大螺距与变向操纵机构,105,图c采用的是两对挂轮,结构特点：挂轮a和d分别装在位置固定的轴和轴上，齿轮c和b用平键连在一起，空套在挂轮架上可以调整位置的中间轴5上,106,图c采用的是两对挂轮,工作原理：轴的运动由齿轮a和b啮合传入，c和b同步旋转，并通过c和d啮合传给轴。,怎样实现变速？,107,挂轮架7可以绕轴摆动，调整一定角度以保证c与d的啮 合。调整好后，由穿在弧形槽中的螺 钉6固定在机体上。,a、b中心距改变时：,中间轴5

34、用螺钉和垫片固定在挂轮架7的直槽中，可在直槽中上下移动，以保证a和b的啮合,108,优点：结构简单、紧凑。由于用作主、从动轮的齿轮可以颠倒其位置，所以用较少的齿轮可获得较多的变速级数。 缺点：变速麻烦，调整齿轮费时费力,应用：主要用于不需要经常变速的场合。 如加工齿轮的插齿机。,挂轮变速传动机构,109,（2） 车英制螺纹,英制螺纹螺距计算方式如下： 螺距=1英寸/每英吋的牙数 = 25.4mm/每英吋的牙数。比如英制螺纹G 1/2 14，其每英寸有14个牙，那么其螺距= 25.4mm/14=1.81mm。英制螺纹是螺纹尺吋用英制标注，按外形分圆柱、圆锥两种；按牙型角分55、60两种。螺纹中的

35、1/4、1/2、1/8 标记是指螺纹尺寸的直径，单位是英吋。一吋等于8分，1/4吋就是2分，如此类推。,110,英制螺纹在采用英制的国家（如英、美、加拿大等）中应用较广泛。我国的部分管螺纹目前也采用英制螺纹。 英制螺纹以每英寸长度上螺纹扣数 （扣/英吋）表示，因此英制螺纹的导程英吋。由于CA6140型车床的丝杠是米制螺纹，被加工的英制螺纹也应换算成以毫米为单位的相应导程值。,（2） 车英制螺纹,螺距参数：a,导程：La=KSa=K/a(吋)=25.4K/a(mm),111,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的调和数列（分母为分级等差数列）。此外，还有特

36、殊因子25.4。由此可知，如要车削出各种英制螺纹，只须对米制螺纹的传动路线作如下两点变动：,112,（1）将基本组的主动、从动传动关系，调整成与公制螺纹相反，这样基本组的传动比就变成了调和数列。 （2）改变传动链中部分传动副的传动比，使其包含特殊因子25.4。 其具体调整情况为，挂轮用（63/100）（100/75），进给箱中离合器和接合，4脱开，同时轴左端的滑移齿轮Z25左移，与固定在轴上的齿轮Z36啮合。于是运动便由轴经离合器传至轴，然后由轴传至轴，再经齿轮副36/25传至轴XV，从而使基本组的运动方向恰好与车米制螺纹时相反，其传动比为，即，同时轴与轴XV之间定比传动机构的传动比也由（25

37、/36）（25/36）（36/25）改变为36/25，其余部分传动路线与车米制螺纹时相同，此时传动路线表达式如下：,113,114,车削米制时,现在,表 5-2 CA6140型车床英制螺纹表,这样，就与英制螺纹的排列规律相一致。,分段的等差数列,分段的调和数列,115,116,117,（3）模数螺纹,模数螺纹又称公制蜗杆，涡轮的周节就是蜗杆的轴向齿距。,国家标准规定的标准m值，同米制螺纹一样，也是分段的等差数列。,118,同公制螺纹的区别在于挂轮组的改变,119,CA6140模数螺纹,M3、M4脱开；M5接合。挂轮 64/100、100/97,U基,120,CA6140模数螺纹,车削模数螺纹的

38、运动平衡式,121,（4）径节螺纹,径节螺纹主要是英制蜗杆，它是用径节DP 来表示的。 径节 DP = z/D (z 齿数，D分度圆直径，英吋)，即蜗轮或齿轮折算到每一英吋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。 径节齿轮是以径节DP单位为(1/in)作为计算依据。 公制中：（m=P/） 英制中： DP=z/d 式中p为周节，z为齿数，d为分度圆。 公英制的换算为m=25.4/DP说白了径节就是我们我们现在常用的模数，只是英美等少数国家仍采用英制，成为径节。

39、,122,径节指英制的齿轮、蜗轮折算到每英寸分度圆直径上的齿数；所以，英制涡杆的轴向齿距就是径节螺纹的螺距。,（4）径节螺纹,M3、M5接合 M4脱开。 挂轮：64/100100/97,123,124,CA6140型卧式车床，通过改换挂轮，利用米制螺纹的传动路线可车模数螺纹；利用英制螺纹传动路线可车径节螺纹，其四类螺纹传动路线主要特征见表。,表 5-3 各种螺纹传动特征,轴上 Z25 位置,125,125,2. CA6140传动系统图,图5-3 CA6140型卧式车床的传动系统图,126,对螺纹进给传动链进行上述调整，可以车削公制、英制、模数制和径节制4种常用标准螺纹。当需要车削导程超过常用螺

40、纹范围时，例如大导程多头螺纹、油槽等，则必须将轴右端滑移齿轮Z58向右移动，使之与轴上的齿轮Z26啮合。再经常用螺纹传动路线传至丝杠。此时，主轴至轴间的传动比U扩为：,(3)车削大导程螺纹,U扩1=58/2680/2050/5044/4426/58=4 U扩2=58/2680/2080/2044/4426/58=16,127,127,2. CA6140传动系统图,图5-3 CA6140型卧式车床的传动系统图,128,这表明，当螺纹进给传动链其它情况不变时，作上述调整可使主轴与丝杠间的传动比增大倍或16倍，从而车出的螺纹导程也相应地扩大倍或16倍。因此，一般把上述传动机构称为扩大螺距机构。通过扩

41、大螺距机构，再配合进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，机床可以车削导程14192mm的米制螺纹24种，模数为3.25 48mm的模数螺纹28种，径节为1 6牙/in的径节螺纹13种。,129,车削非标准螺纹及较精密螺纹时，可将进给箱中三个离合器M3、M4、M5全部接合，使轴、轴、轴XVII、丝杠XVIII联成一体。这时运动直接从轴传至丝杠，要加工螺纹的导程可通过挂轮来选择。在这种情况下，由于主轴到丝杠之间的传动路线大为缩短，减少了传动件制造和装配误差对工件螺纹螺距精度的影响，因此可加工出精度较高的螺纹。,（4）车削非标准螺纹及较精密螺纹,130,131,132,实现一般车削时刀架机动进给的纵向和

42、横向进给传动链，由主轴至进给箱轴XVII的传动路线与车米制或英制常用螺纹时的传动路线相同。 其后运动经齿轮副28/56及联轴节传至光杠XVI（此时离合器M5脱开，齿轮Z28与XVI 轴上的Z56啮合），再由光杠经溜板箱中的传动机构，分别传至齿轮齿条机构（轴XXIII ）和横向进给丝杠XXVII，使刀架作纵向或横向机动进给，其传动路线表达式如下：,（三）纵横向机动进给传动链,133,134,134,CA6140传动系统图,图5-3 CA6140型卧式车床的机动进给传动系统图,135,纵向和横向进给传动链,机动纵向进给,手动纵向进给,机动横向进给,手动横向进给,136,CA6140型普通车床外形图

43、,137,溜板箱中由双向牙嵌式离合器M8、M9和齿轮副40/48、40/3030/48组成的两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，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。纵向进给量的变换范围为0.028mm/r6.33mm/r，横向进给量的变换范围为0.014mm/r3.165mm/r。这些进给量通过下面四条传动路线得到。 1当运动经车削常用米制螺纹传动路线传动时，可得到0.081.22mm/r的32种进给量，其运动平衡式为： 纵=1（主轴）（58/58）（33/33）（63/100）（100/75）（25/36） U基

44、（25/36）（36/25） U倍 (28/56) (36/32) (32/56) (4/29) (40/48)(20/80) 2.5 12,纵1=0.71U基U倍,138,2运动经由正常螺距的英制螺纹传动路线时，使用增倍组中传动路线，可得到0.86mm/r1.59mm/r 8种较大的进给量。而用增倍组中的其它传动路线时，得到的进给量较小，且与上述路线传动时的进给量重复。 变换U基并使U倍=1,纵2=1（主轴）（58/58）（33/33）（63/100）（100/75） 1/U基（25/36）（36/25） U倍 (28/56) (36/32) (32/56) (4/29) （40/30） (

45、30/48)(20/80) 2.5 12 mm/r,纵2=1.474U倍/U基,化简得：,139,3当主轴为10125r/min时，运动经扩大螺距机构及英制螺纹传动路线传动，可获得16种供强力切削或宽刀精车用的加大进给量，其范围为1.716.33mm/r。 4当主轴为4501400r/min（其中500r/min除外）时，（此时主轴由轴经齿轮副63/50直接传动），运动经齿轮副50/6344/4426/58及米制螺纹传动路线，并使用增倍组中传动。可获得8种供高速精车用的细进给量，其范围为0.0280.054mm/r。,纵4=0.0315U基 mm/r,纵3=158/2680/20 (50/50

46、,80/20) 44/44 26/58 纵2 mm/r (8个基本组（U扩1，U扩2）),140,纵向机动进给量的大小，及相应传动比可见表5-4。 由传动分析可知，横向机动进给在其与纵向进给传动路线一致时，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。横向进给量的种数与纵向进给量种数相同。,表5-4 纵向机动进给量,141,横向移动与纵向移动的关系,横向机动进给在其与纵向进给传动路线一致时，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。,所以：,142,纵向手动运动,传动路线,运动平衡式,手轮轴上安装有刻度盘，圆周上刻有200格刻度线， 每格刻度线0.1mm。,143,横向手动运动,横向进给丝杠端部的手柄轮直接带

47、动丝杠轴旋转实现横向移动。丝杠每转移动量为5mm。 丝杠端部装有刻度盘，刻度盘圆周面上刻有100格刻线，每格刻度线0.05mm。,144,刀架快速移动由装在溜板箱内的快速电动机（0.25kW，2800r/min）传动。快速电动机的运动经齿轮副13/29传至轴XX，然后再经溜板箱内与机动工作进给相同的传动路线传至刀架，使其实现纵向和横向的快速移动。 当快速移动电动机使传动轴XX快速旋转时，依靠齿轮Z56与轴XX间的单向超越离合器M6，可避免与进给箱传来的慢速工作进给运动发生干涉。,（四）刀架快速移动传动链,145,单向超越离合器M6的结构原理如图5-4所示。它由空套齿轮1（即溜板箱中的齿轮Z56

48、）、星轮2、滚柱3、顶销4和弹簧5组成。 当机动工作进给时运动由空套齿轮1传入并逆时针旋转时，带动滚柱3挤向楔缝，使星轮2随同齿轮1一起转动，再经安全离合器M7带动轴XX转动。 当快速电动机起动，星轮2由轴XX带动逆时针方向快速旋转时，由于星轮2超越齿轮1转动，滚柱3退出楔缝，使星轮2和齿轮1自动脱开，因而由进给箱传给齿轮1的慢速转动虽照常进行，却不能传给轴XX。此时，轴XX由快速电动机传动作快速转动，使刀架实现快速运动。 一旦快速电动机停止转动，超越离合器自动接合，刀架立即恢复正常的工作进给运动。特别注意的是离合器M6正常工作的条件是空套齿轮1和星轮2只准作逆时针的转动。,146,图 5-4

49、 超越离合器,1-空套齿轮 2-星轮 3-滚柱 4-顶销 5-弹簧,147,5、刀架快速移动,148,超越离合器,1、用途 当快速电动机使传动轴XX快速旋转时，依靠齿轮Z56与轴XX间的超越离分器M6，可避免与进给箱传来的慢速工作进给运动发生矛盾。,2、结构和工作原理,插入超越离合器动画,149,超越离合器（续）,150,安全离合器,151,超越离合器（续）,152,安全离合器（续）,153,四、CA6140型卧式车床的主要结构,(一) 主轴箱 主轴箱主要由主轴部件、传动机构、开停与制动装置、操纵机构等组成。为了便于了解主轴箱内各传动件的传动关系、传动件的结构、形状、装配方式以及支承结构，常采

50、用展开图的形式表示。图5-5为CA6140型卧式车床主轴箱的展开图。以下对主轴箱内主要部件的结构、工作原理及调整作一介绍。 1. 卸荷式带轮 主电动机通过带传动使轴转动，为提高轴旋转的平稳性，轴的带轮采用了卸荷结构。如图所示，带轮通过螺钉与花键套联成一体，支承在法兰3内的两个深沟球轴承上。法兰则用螺钉固定在箱体上。当带轮通过花键套的内花键带动轴旋转时，胶带的拉力经轴承、法兰传至箱体，这样使轴免受胶带拉力，减少轴的弯曲变形，提高了传动平稳性。,154,CA6140车床传动系统的主要结构,1、主轴箱,155,图5-5 CA6140型卧式车床主轴箱展开图 1-带轮 2-花键套 3-法兰 4-主轴箱体

51、 5-双联空套齿轮 6-空套齿轮 7、33-双联滑移齿轮 8-半圆环 9、10、13、14、28-固定齿轮 11、25-隔套 12-三联滑移齿轮 15-双联固定齿轮 16、17-斜齿轮 18-双向推力角接触球轴承 19-盖板 20-轴承压盖 21-调整螺钉 22、29-双列圆柱滚子轴承23、26、30-螺母 24、32-轴承端盖 27-圆柱滚子轴承 31-套筒,156,1、卸荷式带轮,157,1、卸荷式带轮,带轮与花键套用螺钉连接成一体，支承在法兰内的两个深沟球轴承上，而法兰则固定在主轴箱体上。这样，带轮可通过花键套带动轴I旋转，而带的拉力则经法兰直接传至箱体（卸下了径向载荷）。从而避免因拉力

52、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。,158,CA6140主轴箱图,159,2. 主轴组件,CA6140型车床主轴结构 1-主轴 ; 2、9-锁紧螺母; 3-双列短圆柱滚子轴承; 4、6-套筒; 5、10-锁紧盘; 7-推力球轴承; 8-角接触球轴承;,CA6140车床主轴是一个空心的阶梯轴。 其内孔可用来通过棒料，拆卸顶尖，安装夹紧装置的杆件。 主轴前端有精密的号莫氏锥孔，供安装顶尖或心轴之用。主轴前端安装卡盘、拨盘或其它夹具。,160,主轴与卡盘的联接,161,主轴与卡盘的联接,162,卡盘的连接（车床主轴轴端的结构形式）,主轴前端用来安

53、装卡盘或拨盘，短圆锥作定位基面。法兰外圈的11个螺纹孔用来拉紧四爪卡盘或拨盘，另一个孔装定位销传递转矩。内圈有8个螺纹孔用来安装三爪卡盘。这种结构的优点是装卸方便、安全可靠、定心精度高、主轴前端悬伸短。,163,卡盘,164,（）主轴的支承 主轴部件采用三支承结构，前后支承分别装有NN3021K型和NN3015K型双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。这种轴承有刚性好、精度高、调整方便等优点。轴承的内环很薄，且与主轴的配合面有1：12的锥度，当内环与主轴有相对位移时，内环产生径向弹性膨胀，从而调整了轴承径向间隙。调整妥当后，用螺母26上的紧定螺钉锁紧。前支承处还装有60角接触双向推力球轴承，用以

54、承受左右两个方向上的轴向力。中间支承为单列圆柱滚子轴承。,165,CA6140主轴图,166,近年来，CA6140型卧式普通车床主轴组件已改为两支承结构。这种结构不仅可以满足刚度和精度方面的要求，而且使结构简化，降低了成本。前支承仍采用NN3201K型双列短圆柱滚子轴承以承受径向力，后支承由一个向心推力球轴承和一个推力球轴承组成， 分别承受两个方向的轴向力和径向力。 主轴前后支承的润滑都是由油泵供油，润滑油通过进油孔对轴承进行充分的润滑，并带走主轴旋转所产生的热量。主轴前后两端采用了油沟式密封。油沟为轴套外表面上锯齿形截面的环形槽。主轴旋转时，由于离心力使油液沿着斜面被甩回，经回油孔流回箱底，

55、最后流回到床腿内的油池中。,167,4、主轴组件,168,主轴上的齿轮,169,170,3. 双向多片式摩擦离合器及制动操纵机构 双向多片式摩擦离合器在主轴箱中的轴上，由内摩擦片、外摩擦片、止推片、压套和空套齿轮等组成。图5-6（）所示为摩擦离合器左面的一部分。图中内摩擦片的内孔为花键孔，与轴的花键啮合，随轴一起转动；外摩擦片空套在轴上，其外圆上的四个齿嵌在空套齿轮的缺口槽中，能带动齿轮转动。当内外片被压套压紧时，轴的转动，通过内外片的摩擦力传给了齿轮，再经过其它传动齿轮使主轴正转。同理，当右离合器内外片压紧时，轴的转动便传给了轴右端的齿轮，从而使主轴反转。当左右离合器都处于脱开状态，轴虽仍在

56、转动，但主轴处于停止状态。 离合器由手柄18操纵。当手柄18向上扳动时，连杆20向外移动，通过曲柄21、扇齿17、齿条22使滑套12右移，将元宝销的右端向下压，元宝销下端推动轴孔内的拉杆左移带动压套向左压紧，则左离合器开始传递运动。同理，将手柄18下压，右离合器接合。,171,2. 双向多片摩擦离合器及其操纵机构,双向多片摩擦离合器装在轴I上，由内摩擦片3、外摩擦片2、止推片10及11、压块8及空套齿轮1等组成。左离合器传动主轴正转，用于切削加工，需传递的扭矩较大，片数较多。右离合器传动主轴反转，用于退回，片数较少。,172,173,CA6140摩擦离合器,174,3. 制动器及其操纵机构,制

57、动器装在轴IV上，当离合器脱开时制动主轴，以缩短辅助时间。其结构如图示。,175,主轴的开停、换向及制动联动控制原理,176,177,制动器安装在轴上，由制动盘16，制动带15，调节螺钉13和杠杆14等件组成，见图5-6（b）。制动器的作用是在左、右离合器全脱开时，使主轴迅速停止转动，以缩短辅助时间。为协调两机构的工作，摩擦离合器和制动器采用联动操纵装置。当左、右离合器中一个接合时，杠杆14与齿条轴20的左侧或右侧的凹槽相接触，使制动器15放松；当左、右离合器都脱开时，齿条22处于中间位置，杠杆14与齿条轴22上的凸起相接触，杠杆14 向逆时针方向摆动，将制动带15拉紧。制动带15为一钢带，其

58、内侧固定一层摩擦系数较大的酚醛石棉。,178,CA6140主轴变速机构之一,179,4、变速操纵机构,180,4 .六级变速操纵机构 主轴箱中轴上有一个双联滑移齿轮，轴上有一个三联滑移齿轮，这两个滑移齿轮可由一个装在主轴箱前侧面的手柄同时操纵（手柄轴和轴的传动1:1）。 在轴7上固定有盘形凸轮6和曲柄4。凸轮槽盘3有6个不同的变速位置，当杠杆6的滚子中心处于凸轮槽曲线的大半径时，轴上的双联滑移齿轮A在左端位置，同时，曲柄通过拨叉操纵轴上的滑移齿轮B，使该齿轮处于左、中、右三种不同的轴向位置。 同时，当杠杆6的滚子中心处于凸轮槽曲线的小半径时，轴上的双联滑移齿轮A在右端位置，同时，轴上的滑移齿轮仍有左、中、右三种不同的轴向位置。当手柄转一圈时，靠曲轴和凸轮槽盘的配合，使轴得到6种不同的转速。,181,6.润滑系