CA6140车床主轴开停及制动操纵 机构的改进设计

1、河南职业技术学院毕业设计（论文）题 目 CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计 系（分院） 机电工程系 学生姓名 李嵩 学 号 11111507 专业名称 计算机辅助设计与制造 指导教师 胡世超 2014 年 2 月 28 日 河南职业技术学院 机电工程系 系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名李嵩专 业计算机辅助设计与制造班 级计辅111毕业设计（论文）题 目CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计 毕业设计（论文）选题的目的与意义CA6140车床是我国于20世纪70年代在C620车 床的结构基础上改进设计出来的一种通用机床,尽管它的设计构思严谨,设计巧妙,较原C620车床

2、有了很大的提高,是车床型号中典型机床,其工作结构原理列入了教科书。但在多年使用中发现:该机床的主轴开停及制动操纵机构还存在不足之处。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）顾维邦1金属切削机床概论1机械工业出版社。毕业设计（论文）工作进度计划接受任务日期 2013 年 10 月 22日要求完成日期 2014 年 2 月 28 日学 生签名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日系（分院）主任（院长）签名： 年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名李嵩学 号11111507性 别男专 业计算机辅助设计与制造班 级计辅111毕业设计（论文）题 目CA6140车床主轴开停及制动操纵

3、机构的改进设计 评阅意见 成绩指导教师签字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名李嵩学 号11111507性 别男专 业计算机辅助设计与制造班 级计辅111毕业设计（论文）题 目CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计 答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计 李嵩 摘要:本文论述了CA6140车床的主轴开停及制动操纵机构存在的问题,并对其进行了改进设计。关键词:CA6140车床;开停;制动;改进设计中图分类号:TG51文献标识码:B文章编号:10

4、01-3881(2004)5-164-2 0前言 CA6140车床是我国于20世纪70年代在C620车 床的结构基础上改进设计出来的一种通用机床,尽管它的设计构思严谨,设计巧妙,较原C620车床有了很大的提高,是车床型号中典型机床,其工作结构原理列入了教科书。但在多年使用中发现:该机床的主轴开停及制动操纵机构还存在不足之处。本文将就此问题,提出笔者的看法和改进设计措施。1原CA6140车床主轴开停及制动操纵机构原理 CA6140车床的开停机构,是采用双向摩擦离合器来执行的。为了节省时间,需要安装制动器1。其 结构原理详见图1 。 11双联齿轮21齿轮31羊角形摆块41滑套51杠 杆61制动带7

5、1手把81操纵杆9、111曲柄101拉杆121轴131齿扇141齿条轴151拨叉161拉杆 图1主轴开停及制动操纵机构 主轴的开停及制动器操纵机构共用一套操作系 统,全由手柄7来控制,当手柄7处于上、下位置时,经操纵杆8,曲柄9(11),拉杆10,轴12,齿扇13的传动促使杠杆5下部触头落于齿条轴14的右或左两个凹圆柱面中的槽中,制动带6被放松,机床的主轴处于正转或反转的运动状态。 当手柄7被扳到中间位置,齿条轴14被移动到中间位置,此时双向摩擦离合器两边都不接合,使轴处于空转,切断了主轴运动,与此同时齿条轴14上左右两凹槽中间的凸峰将促使杠杆5逆时针转动,从而将制动带6拉紧,传动轴的制动轮被

6、迅速止动,因而车床主轴随即停转。2主轴开停及制动操纵机构存在的实际使用问题 从理论上看,主轴的该套操纵机构,构思新颖, 设计巧妙,开停及制动使用一个操纵手柄7,彼此互锁,易学易记,极为方便。但经多年操作实践,它还存在两个不足之处: (1)不方便停车换挡变速。在实际操作中,一般在主轴停转后,常需要进行换挡变速操作。此时操作者必须用一只手挂挡,用另一只手转动主轴的卡盘,才能使换置机构中的滑移齿轮啮合换挡。而这时,主轴因传动轴被刹紧,故无法使同一传动链中的主轴转动,于是造成了变速换挡困难。 所以在实际操作中,为了换挡,操作者不得不将制动带6调松。然而这样做,又给主轴的刹车造成困难,因此操作者便采取反

7、转刹车,让主轴进入瞬时反转,使主轴进入很快减速,然后将手柄7移到中间停止位置上,使主轴停车。这种反转刹车对于小载荷的加工影响不大,但如果是在大载荷、高转速下加工工件时,反向刹车危害就显而易见,一则反转所产生的冲击力会打坏传动链上的齿轮,甚至发生大工件因夹具不力而飞出来的危险;二则在高速反转刹车中,会产生损害操作者健康的高噪声。 (2)制动器的制动力调整不方便,造成主轴刹车不可靠。当操作者将制动带6调整的制动力超过实际所需的制动力时,就会出现扳转手柄7十分费力,甚至出现主轴不能稳定地停留在所需的位置上的现象,若这时强行使主轴停转后,操作者的手一旦离开主轴7时,主轴就会自动恢复原来的运动。其所以出

8、现此现象,这主要是因制动带6调节太短了,造成了杠杆5下部触头与齿条轴14上两个凹圆柱面槽上的接触应力太大,杠杆5的下部触头很难爬上两凹圆柱槽之间的凸峰上,而凸峰与下部触头都是点接触,稍有偏位它们之间的接触应力就会产生轴向方向的分力,当人的手离开手柄7后,它就会克服原操作系统所设定的碰珠定位压力(图略),而将齿条轴14推动,使之又滑回原来的凹圆柱面槽中,于是主轴又自动恢复原来的运动。这是一个极易发生灾难性事故的隐患,因此,主轴开停及制动操纵机构很有改进设计的必要。3改进设计 如何使车床主轴准确停车,停车后又轻松换挡,当然好方案是尽量少地改变原来机床结构,而又能保证稳定可靠地进行上述操作要求。笔者

9、进行了以下的改进设计: 461机床与液压2004 1No15 (1)拆去现有机床上的制动带6,杠杆5,以及 传动轴上的制动轮;在传动轴的尾端安上单片 (或多片)电磁制动器(见图2) 。 图2单片电磁制动器 从图2中可知,电磁制动器的激磁线圈,磁轭, 壳体是安在主轴箱的外壁上,依靠电磁场力吸回衔铁而压紧在制动片上,从而使轴迅速停止,故主轴也随即停止。其制动力的大小与电磁铁的规格大小和所需的电流大小有关。 (2)保留原CA6140车床齿条轴14上已设定的碰珠定位装置(图略),该装置已在齿条轴14上设定了三个定位凹坑,三个凹坑与齿条轴14上两个凹圆柱面槽和中间的凸峰的距离相对应,并以此来限定主轴的正

10、、停、反的运转。 (3)在操纵杆8(见图1)的适当位置上设计凸轮的停车位置,将凸轮安在操纵杆8上,在车床床身上安装对应的行程开关SQ,并使凸轮的顶点压下SQ行程开关的停车位置与碰珠压入齿条轴14的中间凹坑相对应调准后,以螺钉紧固好。 (4)改进原主电机控制线路(见图3)。将原控制电路图3(a),改进为图3(b)。其工作原理是: 当行程开关SQ触头被凸轮顶点压下,此时图中的电流立即使延时断开继电器KT带电,因而电磁铁YB也得电,于是就执行制动任务;若KT继电器所调定的延时时间已到了,延时断开继电器KT 将其常闭触图3CA6140车床主电机控制电路修改比较图头自动切断电流,进而电磁铁YB即刻断电。这样传动轴就处于自由停止状态,主轴亦为自由停止状态,此时便可轻松扳动主轴,进行换挡变化,而不必再使用 反转刹车了。 当主轴由正转进入 反转,或反转进入正转时,操作还是同样方便,其中间仅通过瞬时刹车,SQ仅瞬时接通,立即又进入切断工作。YB电磁铁的瞬时通电,这对于主轴改变运转方向还是有一定的缓冲作用,因而保护了主轴及传动链上的元件。4结论 (1)本改进设计方案,完全能满足主轴停车换挡 的要求,消除了反转刹车带来的事故隐患,其制动力大小不需操作者调整,而