机械制造装备概论(第2章车床)-newnew

重点：1.车床的工艺范围+运动分析+传动链分析。2.车床主传动和进给系统的组成及传动路线与表达式分析方法。3.重要传动件（如主轴）装配结构，调整件结构（如离合器、制动器等）及操纵机构（II-III轴滑移齿轮操纵机构、开合螺母、机动进给操纵机构及互锁机构）的作用与结构特点。了解：1.加工不同螺纹的种类及传动路线的调整。2.其他一般传动件装配结构、调整元件及操纵机构的作用与结构特点。第二章车床第三章车床CA6140A型卧式车床外观图1—主轴箱2—刀架3—尾座4—右床腿5—床身6—溜板箱7—左床腿8—进给箱应用：通用性广，主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面，圆锥面及成形回转表面）和回转体的端面，有些车床可以加工螺纹面。占20%～35%。运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现的；进给运动则由刀具的直线移动完成的。分类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）数控车床。所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；加工精度：经济加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5。§2-1车床的用途、运动和分类§2-2CA6140型卧式车床的工艺范围和布局•1.车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，如下图所示。•2.车床的运动•(1)表面成形运动•-----工件的旋转运动(主运动)---转速高/功耗高•------刀具的直线运动(进给运动)---转速低/功耗低•(2)辅助运动•----切入运动,快进退,调整•如图所示工艺及其成形运动3.车床的传动链（1）主运动←主传动链（2）螺纹进给运动←←螺纹进给传动链（3）纵横向机动进给运动←←机动进给运动链（纵向进给传动链+横向进给传动链）•3.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/床鞍•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。尾座床身挂轮机构刀架床腿进给箱溜板箱丝杠光杠主轴箱•4.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φ400mm，但在加工较长的轴、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φ210mm，见下图，这也是一个重要的参数。•最大车削直径§2-3车床传动系统第三章车床CA6140A型卧式车床外观图1—主轴箱2—刀架3—尾座4—右床腿5—床身6—溜板箱7—左床腿8—进给箱机床的传动系统对应（包括）以下传动链：（1）主运动←主运动传动链←主传动系统（2）纵横向机动进给运动-←机动进给传动链（纵向进给传动链+横向进给传动链）←机动进给传动系统（3）螺纹进给运动←←螺纹进给传动链←螺纹进给传动系统•传动系统框图•CA6140型车床是普通精度的卧式车床。下图是其传动系统原理图，传动系统包括主传动和进给传动两部分。Φ130床头箱：切削速度进给箱：进给速度溜板箱：纵、横向机动进给，加工螺纹控制CA6140传动系统图CA6140型车床主传动(主轴箱)CA6140型车床刀架传动(进给箱)CA6140型车床刀架传动（溜板箱）把动力源（电动机）的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。传动原理图主传动链传动路线：一.主运动传动链分析方法：抓两端，连中间----逐级分析（先路线，后表达式）→主电动机---（传动路线+表达式）---主轴展示主传动链运动视频-------CA6140型车床主传动(主轴箱)系统图展示软件课件视频•1.传动路线(轴I→轴VI)•轴I→轴II•(1)离合器M1的功用为控制主轴（轴Ⅵ）正转、反转或停止。•(2)当M1向左接合时，主轴正转•轴I→M1左部摩擦片及齿轮副或→轴Ⅱ。•(3)当离合器M1向右接合时，主轴反转•轴I→M1右部的摩擦片及齿轮Z50→轴VII上的空套齿轮Z34→轴Ⅱ上的齿轮Z30•(4)离合器M1处于中间位置，左、右都脱开时，主轴停转。展示软件课件视频•换向装置观看视频动画•轴II→轴III•通过三对齿轮副(22/58,30/50,39/41)→轴III•由轴Ⅲ到主轴VI可以有两种不同的传动路线:•轴III→轴VI(高速路线,直通)•M2脱开(z50左移)III→63/50→轴VI•轴III→轴IV→轴V→轴VI(低速路线)•M2啮合(z50右移)III→20/80→IV→20/80•50/5051/50•→V→26/58(M2齿轮)→VI(主轴)展示软件课件视频主运动传动路线I•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Ⅲ-Ⅴ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：•注意：•主轴反转时,轴Ⅰ--Ⅱ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。传动原理图功用——使刀架实现纵向及横向移动变速与换向。它包括车螺纹进给运动传动链和机动进给运动传动链。两端件：螺纹：主轴——刀架（丝杠）（成形法）+（主轴1r→刀架L←内联系传动链）二、进给传动链（1）纵横向机动进给运动←机动进给运动链（纵向进给传动链+横向进给传动链）←电机——刀架（丝杠）（2）螺纹进给运动←螺纹进给传动链←主轴——刀架（丝杠）•1.进给传动系统的组成•CA6140车床进给传动系统组成如下：展示软件课件视频Φ130床头箱：切削速度进给箱：进给速度溜板箱：纵、横向机动进给，加工螺纹控制CA6140传动系统图-------CA6140型车床主传动(主轴箱)系统图展示软件课件视频观看动画---软件课件讲解CA6140型车床进给传动(进给箱)展示软件课件视频•1).普通与扩大螺距传动组•轴Ⅸ上的滑移齿轮Z58有左右两个位置，从主轴Ⅵ到轴Ⅸ的传动路线如下：•主轴Ⅵ→轴Ⅸ(高速+低速)→→进给系统Z58左移→传动比1:1Z58右移→传动比4:1或16:1展示软件课件视频•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。2).变换左右螺纹传动组为了车削左螺纹和右螺纹，在轴Ⅸ到轴Ⅹ之间有变向机构。当轴Ⅹ上的Z33在右位时运动从轴Ⅸ直接传到轴Ⅹ，用来加工右旋螺纹；当Z33在左位时，运动从轴Ⅸ经轴Ⅺ传到轴Ⅹ，传动比不变，只改变了轴Ⅹ的旋转方向，用来加工左旋螺纹。轴Ⅸ→Z33(右位-右旋)→轴Ⅹ(左位-左旋)•变换左、右螺纹传动组3).挂轮传动组CA6140机床的挂轮装在轴Ⅹ和轴ⅩⅢ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：轴Ⅹ→XII→轴ⅩⅢCA6140型车床进给传动(进给箱)展示软件课件视频•4).基本变速组•轴ⅩⅤ和轴ⅩⅣ组成了基本变速组U基或1/U基：•ⅩⅢ→(M3断)→ⅩⅣ→ⅩⅤ•(M3通，直传)→ⅩⅤ→ⅩⅣ•共有8种传动比：5).增倍变速组(U倍)轴ⅩⅥ→ⅩⅥI→轴ⅩⅧ之间的传动路线为：•----4种传动比（1/8,1/4,1/2,1），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。CA6140型车床进给传动(进给箱)•2.进给运动传动链(传动路线)•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，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:•主轴转1转－－刀架移动Lmm•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＝P＝12mm；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,如表所示•1)车削米制螺纹传动路线：M3、M4脱开，M5啮合；7510010063挂轮用：定性了解调整思路！CA6140型车床刀架传动(进给箱)U基U倍U基为轴ⅩⅢ－ⅩⅣ间变速机构的可变传动比，共8种：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。•U倍为轴ⅩⅤI到轴ⅩⅦ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ⅩⅣ--ⅩV间基本螺距机构传动比；u倍---轴ⅩⅤI--ⅩVIII间增倍机构的传动比。K---螺纹头数；将上式化简后可得：L＝7U基U倍=7x(Sj/7)xU倍=SjxU倍传动比分子！！•CA6140型车床米制螺纹导程表•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。•轴IX上的滑移齿轮Z58，移至右端位置，与轴Ⅷ上的齿轮Z26相啮合→Z58/Z26→•→相当于从III轴获得较高转速•传动路线(关系推导)如下:扩大导程传动路线示意:•此时，主轴Ⅵ至轴Ⅸ间的传动比U扩为:•而车削常用螺纹时,主轴Ⅵ与轴Ⅸ间的传动比为1。这表明，当螺纹进给传动链其它调整(操控)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。•必须指出，扩大螺纹螺距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10～32r/min时，导程扩大16倍；主轴转速为40～125r/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。•下表所示为CA6140型车床米制螺纹表。由此表可以看出，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。•②.车削模数螺纹采用车削米制螺纹的传动路线----（M3、M4脱开，M5啮合）车削模数螺纹时传动链的传动路线表达式如下：车削模数螺纹时所用的挂轮为：模数螺纹主要用在米制蜗杆中，用模数m表示螺距的大小。螺距与模数的关系为：Pm=πm(mm)×CA6140型车床刀架传动(进给箱)•导出计算公式：•③.车削英制螺纹•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。因此英制螺纹的螺距和导程为：PLa=kPa•a的标准值也是按分