机械制造基础——车床及车削加工(一)

注：（1）有“（）”的代号或数字，当无内容时则不表示，有内容时应去掉括号。（2）有“○”符号者，为大写的汉语拼音字母。（3）有“△”符号者，为阿拉伯数字。O(O)△△△(×△)(O)类别代号通用特性和结构特性代号组别代号系别代号主参数或设计顺序号主轴数或第二主参数重大改进序号知识回顾1、说明机床型号编制方法类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨床拉床切断机床其他机床代号读音C车Z钻T镗M磨2M2磨3M3磨Y牙S丝X铣B刨L拉G割Q其2、填写每类机床的代号及读音知识回顾通用特性高精度精密自动半自动数字程序控制自动换刀仿形轻型万能简式代号读音3、填空机床通用特性的代号及读音G高M密Z自B半K控H换F仿Q轻W万J简知识回顾知识回顾CA6140主参数（最大车削直径400mm）系别代号（卧式车床系）组别代号（落地及卧式车床组）特性代号（结构不同）类别代号（车床类）4、指出机床CA6140的含义3.3CA6140型车床一、CA6140车床概述卧式车床所能完成的典型加工:车床是机械加工中最常用的一种机床。1、车外圆2、钻孔3、镗孔4、铰孔5、镗锥孔6、车端面7、切槽8、车螺纹9、滚花10、车大锥度锥面11、车小锥度锥面12、打中心孔13、车成形表面14、攻丝15、倒角1、车床的主要组成部件主轴箱卡盘溜板刀架冷却管尾座床身溜板箱盛液盘丝杠光杠操纵杆进给箱挂轮箱练习：指出车床的各主要部件的名称主轴箱卡盘溜板刀架冷却管尾座床身溜板箱盛液盘丝杠光杠操纵杆进给箱挂轮箱刀架装四组刀具，按需要手动转位使用。溜板包括床鞍、中滑板、小滑板，实现各种进给运动。溜板箱与床鞍固定在一起，将进给箱传来的运动通过光杠传递给床鞍的中滑板，使刀架实现纵、横向进给和快速移动。丝杆与溜板箱上的开合螺母配合,专用于驱动溜板箱车螺纹时的纵向走刀。（1）主轴箱主轴箱用来支承主轴并通过操作纵机构变换主轴正、反转和转速，主轴通过三爪或四爪卡盘带动工件旋转，实现主运动。（2）溜板部分光杠将进给箱的运动传递给溜板箱，使床鞍、中滑板和车刀按要求的速度做直线进给运动。（4）交换齿轮交换齿轮位于挂轮箱内，它将主轴的运动传递给进给箱传动轴，通过进给箱的齿轮变速机构变速，使主轴与丝杠之间实现精确的传动比，用于车削各种不同导程的螺纹。（3）进给部分进给箱里装有齿轮变速机构，可改变丝杠或光杠转速，以获得不同的螺距和进给量。丝杠在车削螺纹时使用，使车刀按要求的速度做精确的直线运动。（5）尾座可沿导轨纵向移动，调整位置，可安装顶尖、钻头、铰刀等。（6）床身、床腿床身、床腿用来支承和连接各主要部件的基础构件。2、CA6140型卧式车床的主要参数卧式车床的主参数是床身上工件的最大回转直径，CA6140卧式车床的主参数为400mm；第二主参数是，第二主参数有750、1000、1500、2000mm四种。（1）床身上工件的最大回转直径：400mm。（2）刀架上最大工件回转直径：210mm。（3）最大棒杆直径：47mm；（4）最大工件长度（mm）：750、1000、1500、2000。（5）最大加工长度（mm）：650、900、1400、1900。（6）主轴转速范围正转：24级------10～1400r/min。反转：12级-----14～1580r/min。（7）进给量范围纵向：64级----0.028～6.33mm/r。横向：64级----0.014～3.16mm/r。（8）螺纹加工范围米制螺纹44种P=1～192mm英制螺纹20种2～24牙/in模数螺纹39种0.25～48mm径节螺纹37种DP=1～96牙/in（9）主电动机功率：7.5kW，1450r/min。（10）机床外形尺寸（长×宽×高）：对于最大工件长度1500mm的机床为3168mm×1000mm×1267mm。3、车床种类（1）普通车床及落地车床（2）立式车床立式车床一般可分为单柱式和双柱式。小型立式车床一般做成单柱式，大型立式车床做成双柱式。立车主要用于加工直径大、长度短的大型、重型工件和不易在卧式车床上装夹的工件。单柱立式车床双柱立式车床（3）转塔车床转塔车床有能装多把刀具的刀架。刀架可以转位，过去刀架多呈六角形，故转塔车床旧称六角车床。通常用于对夹持在弹簧夹头中的棒料或装在卡盘中的坯件进行车削、钻削和铰削等加工。转塔车床适用于成批生产。（4）多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。（5）仿形车床及仿形半自动车床仿形车床是指能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环的数控车床，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。（6）单轴自动车床单轴自动车床为主轴箱固定型单轴自动车床，采用凸轮式控制，适用于电子、电器、汽车、摩托车、燃气具、仪器仪表、包装机械和五金等行业零件的大批量加工。（7）多轴自动车床及多轴半自动车床多轴自动车是多功能复合机床，具有若干根水平布置的主轴，具有车、铣、钻、攻丝等功能，能完成自动循环，主要用于对棒料或盘形工件进行加工的车床。此外，还有各种专门化车床，如：凸轮车床曲轴车床铲齿车床车轮车床用于铲车或铲磨模数1-12mm的齿轮滚刀和其他各种类型的齿轮刀具二、表面成型法与机床运动1、加工表面和表面成型方法在切削加工中，机床上的刀具和工件，按一定的规律作相对运动，毛坯的多余金属被刀刃切除，形成一定形状尺寸的工件的表面。工件表面一般是由平面、圆柱面以及各种成形面等组成。零件的常用的各种表面平面圆锥面圆柱面成形表面上述基本形状的表面都属于线性表面。任何一种线性表面都是由一根母线沿着导线运动而形成的。平面是由一根直线1（母线）沿着另一根直线2（导线）运动而形成的。形成表面的母线和导线统称为发生线。圆柱面和圆锥面是由一根直线（母线）沿着一个圆导线运动而形成的。普通螺纹的螺旋面是由“^”形线（母线）沿螺旋线（导线）运动而形成的。直齿圆齿轮的渐开线齿廓表面是由渐开线（母线）沿直线（导线）运动而形成的。12机床上形成发生线的方法有轨迹法、成型法、相切法和范成法。（1）轨迹法用尖头车刀、刨刀等刀具加工时，切削刃与被加工表面近似为点接触，切削刃可看作一个点。如刨削，刨刀沿A1方向做直线运动，形成了直线形的母线，刨刀沿箭头A2方向做曲线运动，形成了曲线形的导线。（2）成型法采用各成型刀具加工时，切削刃是与所要形成的发生线完全吻合的切削线。（3）相切法利用刀具边旋转边做轨迹运动来对工件进行加工的方法，如图所示。用相切法得到的发生线需要两个成形运动，即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律的运动。（4）范成法2、机床运动在卧式车床上，用车刀车削外圆柱面，属于轨迹法。工件的旋转运动产生母线（圆），刀具的纵向直线移动产生导线（直线），这是两个简单的表面成型运动。表面成型运动可分为主运动和进给运动两类。工件的旋转主运动，车刀做平行于工件轴线的纵向移动是纵向进给运动；车刀做垂直于工件轴线的横向移动是横向进给运动。Φ130三、CA6140型车床的传动系统分析P.73图3.8CA6140型卧式车床的传动系统图ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨⅩⅩΦ130三、CA6140型车床的传动系统分析主运动传动系统车螺纹进给传动系统机动进给传动系统P.73图3.8CA6140型卧式车床的传动系统图1、主运动传动系统轴上传动件与轴的连接关系和图上的表示方法：固定连接：轴上传动件与轴在轴向与周向没有相对运动，即固结在一起。如Ⅱ轴上的Z39、Z22和Z30与Ⅱ轴的连接关系。图上表示方法:滑动连接：传动件与轴在轴向可滑移，而在周向不能转动。如Ⅱ轴上的Z38、Z43双联齿轮与Ⅱ轴的连接关系。图上表示方法:练习：找出下图传动系统的滑动连接。空套连接：传动件与轴在轴向不能相对滑移，而在周向可相对转动。如Ⅶ轴上的Z34与Ⅶ轴的连接关系。图上表示方法:传动比：12外啮两圆柱齿轮转向相反。分析机床的传动系统四步骤：第一步：找出传动链的首末件；第二步：写出计算位移；第三步：写出传动路线表达式；第四步：列运动平衡方程式并分析计算。（1）首末件首件：电动机，功率P=7.5kW，转速n=1450r/min。末件：主轴Ⅵ轴。（2）计算位移计算位移：指传动链首末件之间相对运动量的对应关系。对于CA6140，主电动机为1450r/min，主轴为nr/min。（3）传动路线表达方法：“抓两头带中间”，两头即主电动机、主轴。（4）列运动平衡方程式ε为打滑系数，一般为0.98；iⅡ-Ⅰ为Ⅱ轴到Ⅰ轴的传动比。min/r500~10IVmin/r1400~450M5826V50518020IV505080205063III582250304139II3034VII3450M43513856MI230130211（主轴）—（右移）——————————————（反转）（右）——（正转）（左）—主电动机Ⅵmin/r500~10IVmin/r1400~450M5826V50518020IV505080205063III582250304139II3034VII3450M43513856MI230130211（主轴）—（右移）——————————————（反转）（右）——（正转）（左）—主电动机Ⅵ高速传动链min/r500~10IVmin/r1400~450M5826V50518020IV505080205063III582250304139II3034VII3450M43513856MI230130211（主轴）—（右移）——————————————（反转）（右）——（正转）（左）—主电动机Ⅵ低速传动链根据传动路线表达式分析主轴的转速级数：正转时：高速路线：主电机——Ⅰ轴——Ⅱ轴——Ⅲ轴——Ⅵ轴min/r500~10IVmin/r1400~450M5826V50518020IV505080205063III582250304139II3034VII3450M43513856MI230130211（主轴）—（右移）——————————————（反转）（右）——（正转）（左）—主电动机Ⅵ1231主电机——————Ⅵ轴2×3＝6低速路线：主电机—Ⅰ轴—Ⅱ轴—Ⅲ轴—Ⅳ轴—Ⅴ轴—Ⅵ轴123221主电机————————Ⅵ轴2×3×2×2＝24所以共30级根据传动路线表达式分析主轴的转速级数：正转时：min/r500~10IVmin/r1400~450M5826V50518020IV505080205063III582250304139II3034VII3450M43513856MI230130211（主轴）—（右移）——————————————（反转）（右）——（正转）（左）—主电动机Ⅵ2×3×（1+2×2）=30理论上Ⅲ—Ⅴ有四种传动比，即：所以，实际上Ⅲ—Ⅴ只有三种传动比。根据传动路线表达式分析主轴的转速级数：正转时：min/r500~10IVmin/r14