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1、第三章CA6140型臥式車床 臥式車床是機械制造業(yè)中應用很廣泛、種類較多的一種機床,其中CA6140型臥式車床是我國自行設計、制造的機床。該機床萬能性大,適用于 加工各種軸類、套筒類、輪盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。如圖3-1所示,可車削外圓柱面、車削端面、切槽和切斷、鉆中心孔、鉆孔、鏜孔、鉸孔、車削各種螺紋、車削內(nèi)外圓錐面、車削特型面、滾花和盤繞彈簧等。 圖3-1車削加工的基本內(nèi)容 CA6140型臥式車床因加工范圍廣、結構復雜、自動化程度不高,所以一般用于單件、小批生產(chǎn)。其外形如圖3-2所示,組成機床的部件有床身4、主軸箱1、進給箱10、溜板箱8、交換齒輪變速機構11、刀架2、尾座3、絲杠7、光杠6
2、、右床腿5、左床腿9等。 圖3-2CA6140型臥式車床外形1主軸箱2刀架3尾座4床身5右床腿6光杠7絲杠8溜板箱9左床腿10進給箱11交換齒輪變速機構 CA6140型臥式車床的主軸中心線在床身導軌面上的高度(中心高)約為200mm,所以加工盤類零件的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mm。當加工軸類零件時,由于工件在滑板上通過,而橫向滑板的上平面位于床身導軌之上,因而刀架滑板上的最大車削直徑受到限制,只有210mm,如圖3-3所示。 圖3-3臥式車床的中心高與最大車削直徑 CA6140型臥式車床為普通精度級機床,根據(jù)臥式車床的精度檢驗標準,新機床應達到的工作精度為:精車外圓的圓度 0.01 mm0.0
3、6mm/300 mm精車表面的粗糙度 R a1.6 m 第一節(jié)機床的傳動系統(tǒng)機床的傳動系統(tǒng)由主運動傳動鏈、車削螺紋運動傳動鏈、縱向和橫向進給運動傳動鏈、快速空程運動傳動鏈組成。 一、主運動傳動鏈車床的主運動是主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動。 u1=;u2= u3= ;u4= 1其中,u3 u2,所以在中、低轉(zhuǎn)速傳動路線中,主軸獲得的實際轉(zhuǎn)速只有23(22-1)=18級正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,即通過兩條傳動路線主軸可獲得正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速24級,反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速12級。u-、u-、u-、u-分別為軸-、-、-、-間的可變傳動比。 將不同的傳動比值代入以上兩式,并乘以帶傳動副的滑動系數(shù),可得低、中擋轉(zhuǎn)速18級:10、12.5、16、20
4、、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400、500 r/min和6級高轉(zhuǎn)速:450、560、710、900、1120、1400 r/min。 圖3-5CA6410型臥式車床主運動傳動鏈(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速圖 二、車削螺紋運動傳動鏈CA6140型臥式車床可車削米制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標準螺紋,還可以車削大導程螺紋、非標準螺紋和較精密的螺紋。CA6140型臥式車床既可以車削各種右螺紋,又可以車削各種左螺紋。車削螺紋運動傳動鏈的兩端件是主軸和刀架。Ph絲機床縱向絲杠導程,CA6140型臥式車床Ph絲=12mm; Ph工被加工工件螺紋導程(mm)。CA6
5、140型臥式車床縱向絲杠為米制螺紋,因此加工其他不同種類的螺紋時,應將不同參數(shù)換算成相應的螺距值。換算關系式見表3-1。表3-1螺距參數(shù)及其螺距、導程的換算關系 1.車削螺紋運動分析主軸的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)齒輪副傳至軸,再經(jīng)或變向機構傳至軸和交換齒輪傳動機構。 2.車削螺紋運動傳動鏈的傳動路線表達式 3.車削螺紋運動傳動鏈的調(diào)整計算(1) 米制螺紋米制螺紋是我國常用的螺紋,其螺距值已標準化,標準螺距值按分段的等差級數(shù)排列。 表3-2CA6140型臥式車床車削米制螺紋螺距表 表3-2CA6140型臥式車床車削米制螺紋螺距表 1主軸u基u倍12=Ph工=kP將上式化簡后得:Pm=mPhm=kPm=km車削
6、模數(shù)制螺紋時,因等差數(shù)列“m”與米制螺紋螺距P(或?qū)С蘌 h)都在分子上,所以應走與米制螺紋相同的傳動路線,使基本組的傳動比仍為u基(即分子呈等差數(shù)列),而采用更換交換齒輪的方法來抵 消特殊因子“”。1主軸u基u倍12=km=Phm=kPm式中 。 表3-3CA6140型臥式車床車削模數(shù)制螺紋模數(shù)表m(mm) 表3-3CA6140型臥式車床車削模數(shù)制螺紋模數(shù)表m(mm) Pha=kPa=k 式中有特殊因子“25.4”,而且英制螺紋的導程參數(shù)分母為分段的等差數(shù)列(即每英寸牙數(shù)a在分母上),因此在CA6140型臥式車床上車削英制螺紋時應在傳動鏈中設置抵消特殊因子“25.4”的傳動比,并改變傳動路線
7、的走向,使u 基轉(zhuǎn)換為,以獲得分母為等差數(shù)列的基本值。 = u倍12顯然,因選用交換齒輪與相配合,得 ,從而抵消了特殊因子“25.4”(注:25.4的誤差為0.00006)。CA6140型臥式車床可車削的英制螺紋見表3-4。 表3-4CA6140型臥式車床車削英制螺紋每英寸牙數(shù)表 表3-4CA6140型臥式車床車削英制螺紋每英寸牙數(shù)表 表3-5CA6140型臥式車床車削徑節(jié)制螺紋徑節(jié)表 表3-5CA6140型臥式車床車削徑節(jié)制螺紋徑節(jié)表 圖3-6直聯(lián)絲杠傳動路線 1主軸u掛12=Ph=kP將上式化簡后得交換齒輪傳動比的換置公式:三、縱向和橫向進給運動傳動鏈進行普通車削時,刀架可作機動的縱向或橫
8、向進給運動。 從主軸至進給箱中軸的一段傳動路線與螺紋傳動鏈公用。1.傳動路線 CA6140型臥式車床縱向機動進給量有64種,并由4種類型的傳動路線來獲得。(1) 縱向常用進給量縱向常用進給量共有40種,由常用螺距螺紋的米制傳動路線獲得32種,英制傳動路線獲得8種。2.縱向進給量的計算 表3-6CA6140型臥式車床縱向進給量表(mm/r) 表3-6CA6140型臥式車床縱向進給量表(mm/r) 表3-6CA6140型臥式車床縱向進給量表(mm/r) 3.橫向進給量按縱向進給量相同的傳動路線與計算方法也可獲得64級橫向進給量。 四、刀架的快速移動傳動鏈溜板箱內(nèi)裝有250W、2800 r/min的
9、快速移動電動機,當接通縱向或橫向機動進給時,起動快速電動機,通過齒輪副使軸快速轉(zhuǎn)動,運動經(jīng)蝸輪蝸桿傳動副沿工作進給相同的傳動路線實現(xiàn)刀架的縱向或橫向快速移動。 第二節(jié)機床的主要部件結構一、主軸箱主軸箱的功用是支承主軸和傳遞旋轉(zhuǎn)運動,并實現(xiàn)其起動、停止、變速、變向等。 圖3-7CA6140型臥式車床主軸箱左視圖 1.卸荷式帶裝置(見圖3-8)主電動機經(jīng)V帶傳動帶輪230,使軸旋轉(zhuǎn)。2.制動器軸上裝有雙向片式摩擦離合器M 1,用于實現(xiàn)主軸的起動、停止及換向。 圖3-9制動器1箱體2齒條軸3軸4制動杠桿5調(diào)節(jié)螺釘6制動帶7制動輪 3.主軸開、停及制動操縱機構制動器和離合器M1的工作是相互配合的,用一
10、套操縱機構實現(xiàn)其聯(lián)動。4.六速變速操縱機構主軸箱中,通過變換軸上的雙聯(lián)滑移齒輪、軸上的三聯(lián)滑移齒輪的工作位置,可使 圖3-10CA6140型臥式車床主軸開、停及制動操縱機構1雙聯(lián)齒輪2齒輪3元寶形擺塊4滑環(huán)5制動杠桿6制動帶7操縱手柄8操縱桿9偏心凸輪10接桿11偏心塊12立軸13扇形齒輪14齒條軸15撥叉16推桿17a、17b調(diào)整螺母18壓套19推銷20軸銷21外摩擦片22內(nèi)摩擦片 圖3-11六速變速操縱機構 表3-7 軸上六級變速的組合情況 5.主軸部件結構和軸承的調(diào)整(見圖3-8)CA6140型臥式車床主軸是一空心階梯軸,有一直徑為48mm的通孔,用以穿過47mm以下的棒料,主軸前端為莫
11、氏6號錐孔,用來安裝頂尖或心軸。主軸軸端為短錐法蘭型結構,用于安裝卡盤或夾具。主軸為三支承結構,前支承由一個LNN3021K/P5雙列短圓柱滾子軸承44和兩個雙列推力球軸承41組成,分別用于承受徑向力和左、右兩個方向的軸向力。 6.主軸箱中各傳動件的潤滑為保證機床正常工作和減少零件的磨損,主軸箱中的軸承、齒輪、離合器等都必須進行良好的潤滑。 圖3-12主軸箱潤滑系統(tǒng)1網(wǎng)式濾油器2回油管3液壓泵4、6、7、9、10油管5過濾器8分油器11油標 二、進給箱進給箱的功用是變換加工螺紋的種類和導程,并獲得所需要的各種進給量。1.基本變速組及其操縱機構圖3-13是基本變速組為雙軸滑移齒輪變速機構,由軸及
12、軸上的4個滑移齒輪、軸及其上的8個固定齒輪組成,可獲得8個按嚴格規(guī)律排列的傳動比。 2.米制、英制傳動路線轉(zhuǎn)換及光杠、絲杠傳動的操縱機構如圖3-15所示,杠桿4、5、6用于操縱兩個z25齒輪實現(xiàn)米制、英制傳動路線的轉(zhuǎn)換。 圖3-15螺紋種類移換及絲杠、光杠傳動操縱機構1杠桿2盤形凸輪3空心軸(在空心孔內(nèi)裝有另一操縱軸)4、5、6杠桿 表3-8米制、英制傳動路線,絲杠、光杠轉(zhuǎn)換情況 三、溜板箱溜板箱固定安裝在沿床身導軌移動的縱向溜板下面,其主要作用是將光杠和絲杠傳來的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為刀架的直線移動,實現(xiàn)刀架的快慢速轉(zhuǎn)換,并控制刀架運動的接通、斷開、換向以及實現(xiàn)過載保護、刀架的手動操縱。 圖3-16
13、溜板箱操縱圖1縱向移動手輪2手拉油泵手柄3開合螺母手柄4縱、橫向機動進給手柄5主軸開停制動手柄 1.開合螺母機構如圖3-17所示,為開合螺母機構結構。 圖3-17開合螺母機構1手柄2軸3軸承套4下半螺母5上半螺母6圓柱銷7圓盤8平鑲條9螺釘10定位鋼球11螺釘12銷釘 2.縱向、橫向進給操縱機構如圖3-18所示,為縱、橫向機動進給操縱機構。3.互鎖機構在溜板箱中設置有互鎖機構,以保證開合螺母合上時,機動進給不能接通;反之,機動進給接通時,開合螺母不能合上。 圖3-18縱向和橫向機動進給操縱機構立體示意圖1點動按鈕2手柄3手柄座4軸銷5球頭銷6轉(zhuǎn)軸7軸8開合螺母操縱手柄 9彈簧銷10球頭銷11杠
14、桿12杠桿支點13連桿14偏心銷15、27鼓輪 16銷子17軸18撥叉19M820M921撥叉22、24、30軸 23、26銷子25杠桿28凸肩29固定套30軸 圖3-19互鎖機構工作原理6轉(zhuǎn)軸7軸9彈簧銷10球頭銷28凸肩29固定套 30軸 19a所示的位置,手柄2所操縱的軸6、軸7,開合螺母操縱手柄8所操縱的軸30均可自由轉(zhuǎn)動或移動,此時可任意接通某一運動。若合上開合螺母,則軸30轉(zhuǎn)過一定角度,其上的凸肩28旋入軸6的槽中,如圖3-19b所示,將軸6卡住,使之不能轉(zhuǎn)動;同時凸肩上V形槽轉(zhuǎn)開使球頭銷10下移壓縮彈簧銷9,使球頭銷10的一部分進入軸7的孔中,而另一半仍在固定套29內(nèi),使軸7不能
15、移動。因此,當扳動開合螺母操縱手柄8合上開合螺母后,手柄2被鎖住而扳不動,縱、橫向機動進給不能接通。當需要接通縱向或橫向進給時,必須先將開合螺母打開,使互鎖機構恢復圖3-19a所示位置,才能扳動手柄2。 若向左撥動手柄2,接通向左的縱向進給運動,則軸7連同其上的彈簧銷9左移,使球頭銷10被軸7的外圓表面頂住不能下移,球頭銷10的上端卡在凸肩28的V形槽中,因此開合螺母操縱手柄8不能扳動。若向前扳動手柄2,接通向前的橫向機動進給,由于軸6轉(zhuǎn)過一定角度,其半圓槽已隨之轉(zhuǎn)開,使凸肩28不能轉(zhuǎn)動,因此開合螺母操縱手柄8也不能扳動,從而實現(xiàn)了機動進給與車削螺紋運動的互鎖。 第三節(jié)機床的電氣控制原理一、機
16、床的電氣控制原理圖機床的電路工作原理用電力拖動系統(tǒng)原理圖表示,目前常用的原理圖為電氣元件展開圖。 圖3-20CA6140型臥式車床電氣原理圖 二、機床的電氣控制原理分析1.主電動機M1的起動與停止控制合上隔離開關QS1,引入三相交流電源,此時溜板刻度環(huán)照明兼電源指示信號燈HL亮,表示機床電路已處于供電狀態(tài)。2.冷卻泵電動機的起動與停止控制主電動機起動后,KM 1(89)閉合,合上隔離開關QS2,中間繼電器線圈KA1得電動作,其主觸頭閉合,接通電動機M2的電源,冷卻泵電動 機得電旋轉(zhuǎn)。3.快速移動電動機的起動與停止控制將縱、橫向機動進給手柄2(見圖3-18)扳至所需方向,按下手柄頂端按鈕SB1(
17、圖3-18中的1),中間繼電器線圈KA2得電吸合,快速移動電動機M 3得電直接起動旋轉(zhuǎn),拖動刀架向所需方向快速移動。 表3-9CA6140型臥式車床電氣元件表 3-1CA6140型臥式車床車削螺紋傳動鏈中有哪些機構?各機構有何作用?3-2在CA6140型臥式車床上,裝夾工件后找正時,欲以手輕快地轉(zhuǎn)動主軸,主軸箱中各個滑移齒輪及離合器應處于什么位置?若用手轉(zhuǎn)動主軸帶動軸1轉(zhuǎn)動,這些齒輪及離合器又應位于什么位置最省力?3-3CA6140型臥式車床的縱向絲杠為螺距P=12 mm的米制螺紋,為什么可以車削模數(shù)制、英制、徑節(jié)制的螺紋? 3-4在CA6140型臥式車床上車削P=10 mm的米制螺紋和m=1
18、0 mm的模數(shù)制螺紋。試分別寫出四種不同的運動平衡方程式。3-5在CA6140型臥式車床進給箱右端可看出光杠和絲杠是不可能同時接通的,為什么仍在溜板箱中設置互鎖機構?是否必要?為什么?3-6在CA6140型臥式車床的主傳動系統(tǒng)中,軸上為什么采用雙向片式摩擦離合器M1實現(xiàn)主軸的換向?是否可用雙向牙嵌離合器代替雙向片式摩擦離合器?進給傳動系統(tǒng)中的齒輪式離合器M3、M4、M5是否可改為單向牙嵌離合器或單向片式摩擦離合器?為 什么?3-7CA6140型臥式車床車削螺紋時,允許1m長度內(nèi)的螺距累積誤差為l1000=0.015 mm。車削模數(shù)制、英制、徑節(jié)制螺紋時,為抵消特殊因子,分別用=、=、 =代入運
19、動平衡方程式。試判斷該車床加工出的三種螺紋是否能滿足精度要求? 3-8在CA6140型臥式車床工作中若發(fā)生下列現(xiàn)象,試分析其原因并說明解決問題的措施。(1)車削過程中產(chǎn)生“悶車”現(xiàn)象。 3-9在CA6140型臥式車床上車削螺紋,將傳動鏈中各變速機構的傳動比和離合器的工作情況填入下表中。3-10根據(jù)圖3-5、圖3-11說明CA6140型臥式車床主軸轉(zhuǎn)速為125 r/min時,撥叉3與12的滾子應處于凸輪曲線槽中的哪一位置? 3-11在CA6140型臥式車床上進行普通車削時,是否可用主軸箱中軸間的滑移齒輪換向機構代替溜板箱中的雙向牙嵌離合器M8、M9以實現(xiàn)刀架的前進、后退?3-12CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)用一個電動機拖動,是否可改用兩個電動機驅(qū)動主運動和進給運動?為什么?
CA6140型臥式車床
