2.1.5 车床

安徽工程科技学院教师备课教案本章节讲稿共 6 页教案第 1 页备课时间：06年2月2日教师签名：汪太平2.1 金属切削机床2.1.5 典型机床传动系统一、CA6140卧式车床的传动系统1.概述1)车床上的加工类型车各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如：内圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转面；车端面；车螺纹；钻扩铰孔和滚花等。

2)车床的运动主轴旋转为主运动、刀架的移动为进给运动。

一般地，两个运动是相互独立的，但车螺纹时，工件的旋转主运动与刀具的移动进给运动必须保持严格的运动关系，形成复合成形运动。

加工曲线回转体时，纵向和横向两个进给运动必须保持严格的运动关系，形成复合成形运动。

3)车床类型卧式、立式、落地式；转塔车床；多刀半自动车床；仿形车床；单轴和多轴自动车床；数控车床；专用车床等。

其中卧式车床应用最为广泛，如图2-10，应熟悉各部件名称及其位置。

4)2.主要结构1)主轴箱支撑主轴，实现换向、制动和变速。

2)溜板箱实现进给运动或快速移动，使刀架实现纵横向或正反向机动走刀或快速移动。

3) 主轴组件 图5-15前支承双列短圆柱滚子轴承3只承受径向力；主轴向左的轴向力由推力球轴承7承受；向右的轴向力以及后支承径向力由角接触球轴承8承受。

主轴轴承径向间隙调整：通过调整螺母5，推动套筒4和轴承内圈，由于轴颈1:12的锥度，使轴承内圈伸缩，从而调整轴承径向间隙。

4) 传动件28根轴、16个滑移齿轮、9个离合器。

5) 双向多片式摩擦离合器M1 p107图5-14作用：控制主轴，中位停止，左位正转切削加工，右位时主轴反转、快速退刀。

6) 内齿离合器M2和滑移齿轮Z50作用：控制主轴速度高低，左位高速，Z58空转；右位中低速，Z58通过M2传动VI 轴。

7) 背轮机构轴III-IV -V 间的两个双联滑移齿轮和4个固定齿轮。

3. 主运动传动链 1) 传动件分析6根轴I ～VI 、4个滑移齿轮、2个离合器； 2) 主运动传动路线表达式 方法是“抓两端，连中间”：首先找到两端件：主电动机和主轴，然后按照运动传递关系，依次写出传动比、轴和离合器。

21111450r /m in75kw6356395038()4151130304323050(I V I )22503458()3430M M M M φφ⎧⎫⎧⎫-----------⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪-----⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪-------⎩⎭⎨⎬⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭---⎪⎪⎩⎭⇓ .分(高速)正转电皮 ⅠⅡ(背 Ⅲ轮动带中空转,停转机轮机 构)Ⅶ反转220208080505150256580M ⎧⎫⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪-⎨⎬⎪⎪⎪⎪-⎪⎪⎪⎪--⎨⎬⎨---⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎩⎭⎩⎭⎪⎩ (中低速) ⅥⅤⅣ(主轴)合主轴转速级数主轴正转时，轴Ⅱ有2种转速，其中每种使轴Ⅲ获得3种转速。

背轮机构有两对双联滑移齿轮，可得4种传动比，其中有2种基本相等，即：1505150501≈⨯=μ ，41802050502=⨯=μ ， 41505180203≈⨯=μ ，161802080204=⨯=μ因此主轴Ⅵ实际获得2×3×(2×2－1＋1)=24级中低速。

同理，主轴反转时，获得1×3×(2×2－1＋1)＝12级转速。

3) 运动平衡式按运动平衡式可计算主轴及中间各传动轴的各级转速：ⅣⅢⅢⅡⅡⅠ电主---⨯⨯-⨯⨯=μμμε)1(230130n n（4-1）式中ε——V 带轮的滑动系数，可取ε=0.02；ⅡⅠ-μ——为轴I 和轴Ⅱ间的传动比，其余类推。

主轴反转高速，用于车螺纹时刀架快返到起始位置，不断开主轴和刀架间传动联系，以免下次走刀发生“乱扣”同时节省退刀时间。

4. 进给运动传动链两端件是主轴和刀架。

作用是实现刀具纵向或横向移动、变速与换向。

包括车螺纹进给运动传动链和机动进给运动传动链。

1) 车螺纹进给运动传动链 (1) 可车削螺纹种类① 标准螺纹：公制、英制、模数制和径节制 ② 非标准螺纹 ③ 大导程螺纹 ④ 较精密螺纹⑤ 左、右旋螺纹。

车螺纹时，主轴与刀架必须保持严格的传动关系，即主轴每转一周，刀具应均匀准确地移动一个导程。

其运动平衡式为：1主轴×U x ×S 丝=S 工因此，工件螺纹导程S 工正比于主轴到丝杆的总传动比U x 。

车不同螺纹时，必须调整U x 。

公制螺纹的标准螺距见p103，是分段等差数列。

(2) 螺纹种类变换机构分析① 左右螺纹换向机构：IX 轴至XI 轴间，U ＝1，滑移齿轮Z33，左位车左螺纹，右位车右螺纹。

② 挂轮机构：XI 轴至XII 轴间，挂轮Z100，与Z63、Z75啮合时，则车公制和英制螺纹；与Z64、Z97啮合时，则车模数和径节螺纹。

③ 离合器开合功能见表2-6，在进给箱中M5—丝杆离合器，在XVII 轴上，车螺纹时常合，通过滑移齿轮Z28右移接合；一般车削时，Z28左移与M5脱开、与Z56 啮合接光杆。

M3—螺纹种类切换离合器，XII 轴上滑移齿轮Z25右移时接合。

M3、M4同时脱开，且XV 轴上滑移齿轮Z25右位时，车公制和模数螺纹；M3接合，M4脱开，且XV 轴上滑移齿轮Z25左位时车英制和径节螺纹。

M3接合，XIII 轴和XIV 轴的主被动关系颠倒，使基本组传动比成倒数关系。

惰性轮Z36空套在XIII 轴上。

M4—螺纹种类切换离合器，在XVII 轴上，双联滑移齿轮Z28、Z48左移时接合。

与M3同时合上时，车非标准和较精密螺纹，运动由主轴经挂轮直接传到丝杆；一般车削时脱开。

(3) 螺纹导程变换机构分析① 基本组：在进给箱中，XIII 轴上9个固定齿轮，XIV 轴上4个滑移齿轮。

传动比Uj 有8种，为等差数列(见表2-4)。

② 增倍组：在进给箱中，XVI 轴上的3个固定齿轮，XV 和XVII 轴上的2个双联滑移齿轮。

传动比Ub 有4种，为等比数列(见表2-4)。

③ 移换机构：XV 轴上滑移齿轮Z25，右位时，M3脱开，U 移1=25/36×25/36×36/25；左位时，M3接合，U 移2=36/25。

④ 扩大螺距机构：在主轴箱中，M2与轴IX 上滑移齿轮Z58同时右移，与背轮机构一起构成。

当工件螺纹导程大于12mm 时采用。

(4) 车公制螺纹传动路线① 两端件为：主轴Ⅵ和刀架。

M3和M4脱开，M5接合。

② 传动路线表达式为：(M 3)((Z25))()3363100()33100755825V I IX X I X II X III 58363364100X ()33102520972536U j X IV X V U b X V II 536255M ⎧⎫⎧⎫⨯⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪-----------⎨⎬⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪--⨯⎩⎭⎩⎭------⨯--------脱开基本组增倍组移右位换机构（右螺纹）公制主轴（左螺纹）模数(左右螺纹换向机构)(挂轮机构)(合X V III(--)丝杆)刀架③ 车公制螺纹的运动平衡式要求：主轴每转一周，刀架移动一个导程L583363100252536L 112583310075363625j b u u m m =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯（主轴）由L ＝7 Uj Ub 可得导程值8⨯4=32种，其中标准值20种(表2-4)。

2) 机动进给运动传动链用于车外圆或端面，为了减少螺纹传动链中丝杆与开合螺母磨损，保证螺纹传动链的精度，机动进给由光杆经溜板箱传动。

(1) 两端件为：主轴Ⅵ和刀架。

M4、M5脱开，光杆XIX 接通，运动经超越离合器M6、安全离合器M7和蜗杆涡轮，分别传至牙嵌式双向离合器M8与齿轮齿条机构、M9与横向进给丝杠XXVII ，使刀架作纵向和横向机动进给。

(2) 机动进给传动路线40848403093048408484030930482836324V I X V II X IX ()M 6M 7X X 56325629M 28()X X II X X III Z1280M X X I M 4859()X X V X X V II(4818M -----⨯-----⎡⎤⎣⎦⎧⎫⎡⎤-⎪⎪-------⎢⎥⨯-⎪⎪⎢⎥⎣⎦--⎨⎬⎡⎤-↑⎪⎪---⨯--⎢⎥⎪⨯-↓⎣⎦⎩⎭螺纹传动路线光杆(进)纵向齿条(进)横向丝杆)-⎪刀架① 纵向机动进给运动平衡式要求：主轴每转一周，刀架纵向移动f 纵j b 583363100252536283632440281u u 2.512m m /r583310075363625563236294880=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯zfp f 纵＝0.71 Uj Ub② 横向机动进给传动链当横向与纵向进给的传动路线一致时，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。

f 横＝f 纵/2通过改变进给箱中基本组Uj 和倍增组Ub 的值、以及变换主轴箱中的扩大螺距机构，可获得纵向和横向进给量各64种。

5. 刀架空行程快速机动传动链在溜板箱中，通过快速电动机，由牙嵌式双向离合器M8和M9控制方向，使刀架实现纵向和横向快进快退。

由超越离合器M6和安全离合器M7保证实现高速转动。

传动路线表达式为：89M M 22⎧⎫---⎨⎬⎩⎭134快速移动电动机--XX-XXI 99(纵向)刀架(横向)。