项目2.12.2车床的传动系统

1、项目项目2 车床的结构与操作车床的结构与操作知识目标知识目标(1)(1)卧式车床的工艺范围及其组成；卧式车床的工艺范围及其组成；(2) CA6140(2) CA6140型卧式车床的传动系统。型卧式车床的传动系统。技能目标技能目标(1)(1)掌握机床主要部件结构；掌握机床主要部件结构；(2)(2)掌握车削简单零件的方法；掌握车削简单零件的方法；(3)(3)掌握车刀的刃磨方法。掌握车刀的刃磨方法。任务任务2.1 2.1 车床的基本知识车床的基本知识v2.1.1 2.1.1 车床的加工范围车床的加工范围 应用应用: :它适用于加工各种轴类，套筒类和盘类零它适用于加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转

2、表面，如：内圆柱面、圆锥面、环槽及件上的回转表面，如：内圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面；端面及各种常用螺纹；还可以进行成形回转表面；端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工艺。钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工艺。 运动：运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现的；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。进给运动则由刀具的直线移动完成的。 分类分类：按其用途和结构的不同，主要分为：卧式按其用途和结构的不同，主要分为：卧式车床及落地车床，立车床及落地车床，立 式车床，转塔车床，仪表车式车床，转塔车床，仪表车床，单轴自动和半自动车床，多轴床，单轴自动和半

3、自动车床，多轴 自动和半自动自动和半自动车床，彷形车床及多刀专门化车床，车床。车床，彷形车床及多刀专门化车床，车床。v(a)卧式车床(b)马鞍车床马鞍车床(a)卧式车床卧式车床单单柱柱立立式式车车床床双双柱柱立立式式车车床床(c)(c)立式车床立式车床 (d)落地车床落地车床 (e) (e)转塔车床转塔车床 l l一主轴箱；一主轴箱；2-2-刀架；刀架；3-3-尾座；尾座；4-4-床身；床身；5 5、9-9-床腿；床腿；6-6-光杠；光杠；7-7-丝杠丝杠 8-8-溜板箱；溜板箱；10-10-进给箱进给箱 11-11-交换齿轮变速机构；交换齿轮变速机构；12-12-底座；底座；13-13-工作

4、工作14-14-立柱；立柱；15-15-垂直刀架；垂直刀架；16-16-横梁：横梁：17-17-垂直刀架进给箱；垂直刀架进给箱；18-18-侧刀架：侧刀架：19-19-侧刀架进给箱；侧刀架进给箱；20-20-顶梁；顶梁；21-21-主轴箱；主轴箱；22-22-主轴花盘：主轴花盘：23-23-床身；床身；24-24-刀架；刀架；25-25-进给箱；进给箱；26-26-主轴箱；主轴箱；27-27-横刀架；横刀架；28-28-转塔刀架；转塔刀架；29-29-纵向刀具溜板；纵向刀具溜板；30-30-定程装置；定程装置；31-31-床身；床身；32-32-转塔刀架溜板箱；转塔刀架溜板箱；33-33-横刀

5、架溜板箱横刀架溜板箱表表2-1 2-1 常用车床组、系代号及主参数常用车床组、系代号及主参数vCA6140CA6140机床布局及主要技术性能机床布局及主要技术性能v 机床的主要技术性能：机床的主要技术性能：vv床身上最大工件回转直径床身上最大工件回转直径-400mm-400mmv最大工件长度最大工件长度-750-750；10001000；15001500；2000mm2000mmv刀架上最大工件回转直径刀架上最大工件回转直径- 210mm- 210mmv主轴转速：正转主轴转速：正转 24 24级级-10-101400r/min1400r/minv 反转反转 12 12级级- 14- 14158

6、0r/min1580r/minv进给量：进给量： 纵向纵向 64 64级级-0.028-0.0286.33mm/r6.33mm/rv 横向横向 64 64级级-0.014-0.0143.16mm/r3.16mm/rv车削螺纹范围：米制螺纹车削螺纹范围：米制螺纹 44 44种种-P=1-P=1192mm192mmv 英制螺纹英制螺纹 20 20种种-=2-=22424牙牙/in/inv 模数螺纹模数螺纹 39 39种种- m=0.25- m=0.2548mm48mmv 径节螺纹径节螺纹 37 37种种-DP=1-DP=19696牙牙/in/inv主电动机功率：主电动机功率：-7.5kW-7.5k

7、W任务任务2.2 CA61402.2 CA6140型卧式车床的传动系统型卧式车床的传动系统 CA6140CA6140机床布局机床布局 卧式车床主要加工轴类和直径不太大的盘、套卧式车床主要加工轴类和直径不太大的盘、套类零件，故采用卧式布局。主轴水平安装，刀具在类零件，故采用卧式布局。主轴水平安装，刀具在水平面内作纵、横向进给运动。水平面内作纵、横向进给运动。主轴箱主轴箱进给箱进给箱溜板箱溜板箱尾座尾座床身床身挂挂轮轮机机构构刀架刀架床腿床腿光杠光杠丝杠丝杠CA6140型卧式车床的组成 v床身周定在左右床脚上，用以支撑车床的各个部件，使它们保持准确的相对位置。主轴箱固定在床身的左端，内部装有主轴和

8、变速传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴的前端，由主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现主运动。在床身的右端装有尾座，其上可装后顶尖，以支撑长工件的另一端，也可安装孔加工刀具进行孔加工。尾座可沿床身顶面的导轨作纵向移动，以适应不同长度工件的加工。刀架部件由纵向、横向溜板和小刀架组成，可带动夹持的刀具作纵、横向进给运动。进给箱固定在床身的左前侧，是进给运动传动链中主要的传动比变换装置，其功能是改变机动进给的进给量和被加工螺纹的螺距。溜板箱固定在纵向溜板的底部，可带动刀架一起作纵向运动，其功能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、快速移动或车削螺纹。在溜板箱上装有各种操纵

9、手柄和按钮。 卧式车床的操纵 v1 1 车床的启动和停止车床的启动和停止 v检查车床各变速手柄是否处于空挡位置，离合器是检查车床各变速手柄是否处于空挡位置，离合器是否处于正确位置，操纵杆是否处于停止状态，确认否处于正确位置，操纵杆是否处于停止状态，确认无误后，合上车床电源总开关。按下床鞍上的绿色无误后，合上车床电源总开关。按下床鞍上的绿色启动按钮，电动机启动。向上提起溜板箱右侧的操启动按钮，电动机启动。向上提起溜板箱右侧的操纵杆手柄，主轴正转；操纵杆手柄回到中间位置，纵杆手柄，主轴正转；操纵杆手柄回到中间位置，主轴停止转动；操纵杆手柄下压，主轴反转。主轴主轴停止转动；操纵杆手柄下压，主轴反转。

10、主轴正反转的转换要在主轴停止转动后进行，避免因连正反转的转换要在主轴停止转动后进行，避免因连续转换操作使瞬间电流过大而发生电器故障。按下续转换操作使瞬间电流过大而发生电器故障。按下床鞍上的红色停止按钮，电动机停止工作。床鞍上的红色停止按钮，电动机停止工作。v2 主轴箱的变速操作 v车床主轴变速通过改变主轴箱正面右侧的两个叠套手柄的位置来控制。前面的手柄有6个挡位，每个挡位有4级转速，由后面的手柄控制，所以主轴共有24级转速，如图2-5所示。 v主轴箱正面左侧的手柄用于螺纹的左右旋向变换和加大螺距，共有4个 挡位，即右旋螺纹、 左旋螺纹、右旋加大 螺距螺纹和左旋加大 螺距螺纹。v3 进给箱的变速

11、操作 v CA6140型车床进给箱正面左侧有一个手轮，如图2-5所示，手轮有8个挡位；右侧有前后叠装的两个手柄，前面的手柄是丝杠、光杠变换手柄，后面的手柄有I、II、III、4个挡位，用来与手轮配合，用以调整螺距或进给量。 根据加工要求调整所需 螺距或进给量时，可通 过查找进给箱油池盖上 的调配表来确定手柄的 具体位置。v4 溜板箱的操作 v床鞍纵向移动是由溜板箱正面左侧的大手轮控制的，当顺时针转动手轮时，床鞍向右移动；逆时针转动手轮时，床鞍向左移动。 v床鞍上的中滑板手柄控制中滑板横向移动和控制背吃刀量，当顺时针转动手柄时，中滑板向着离开操作者的方向移动；逆时针转动手柄时，中滑板向着操作者的

12、方向移动。 v中滑板上的小滑板可作纵向短距离移动，小滑板手柄顺时针转动，小滑板向左移动；小滑板手柄逆时针转动，小滑板向右移动。v5 刻度盘和分度盘的操纵 v溜板箱正面的大手柄轴上的刻度盘分300格，每格为Imm，即刻度盘每转一周，床鞍便纵向移动300mm。 中滑板刻度盘分100格，每格为0.05mm，即刻度盘每转一周，中滑板带动刀架横向移动5mm。 小滑板刻度盘分100格，每格为0.05mm，即刻度盘每转一周，小滑板带动刀架纵向移动5mm。 小滑板上的分度盘可以顺时针或逆时针转动00900。使用时松开螺母，转动小滑板至一定的角度，用锁紧螺母固定小滑板，可加工短锥体。v6 自动进给和快速电动机的

13、操纵 v 溜板箱右侧有一个十字扳动的手柄，是刀架纵、横向自动进给及快速移动的操作机构。它有纵向进、退和横向进、退4挡位。该手柄的项部有一按钮，是控制接通快速电动机的按钮，当按下此按钮时，快速电动机工作，放开按钮时，快速电动机停止。当手柄扳至纵向进给位置时，按下按钮则床鞍作纵向快速进给运动；若手柄扳至横向加工位置时，按下按钮则中滑板带动小滑板和刀架作横向快速进给运动。若将丝杠运动传给溜板箱，则可完成螺纹的车削。车螺纹时应将溜板箱正面右侧的开合螺母操纵手柄按下去。v7 刀架的操作 v刀架转位和锁紧依靠刀架上的手柄来完成，逆时针转动手柄，刀架可以转动；顺时针转动刀架手柄，刀架就被锁紧。 v8 尾座的

14、操作 v转动尾座右侧的手轮可使尾座套筒作进退移动。尾座架上还有左、右两个固定手柄。左面为尾座套筒固定手柄，扳动此手柄可使套筒固定在某一位置；右面为尾座快速紧固手柄，扳动此手柄可使尾座快速固定于床身某一位置。尾座架还有两个锁紧螺母，可使尾座固定在某一位置。v9 切削液的使用v将切削液倒入盛液盘中，冷却泵开关顺时针转900，冷却泵开始工作，冷却嘴流量调整适当，扳动冷却嘴至冷却位置。 v10 注意事项 v 要求每台机床都具有防护设施。摇动滑板时要集中注意力，作模拟切削运动。倒顺电源开关不准连接，确保安全。变换车速时，应停车进行。车床运转操作时，转速要适当，注意防止左右前后碰撞，以免发生事故。卧式车床

15、的传动系统卧式车床的传动系统 车床必须具备下列运动：工件的旋转运动车床必须具备下列运动：工件的旋转运动 主运动；主运动； 刀具的直线移动刀具的直线移动 进给运动；进给运动； 为实现这些运动，机床的传动系统需要具备以下传动链：为实现这些运动，机床的传动系统需要具备以下传动链： a) a) 实现主运动的主传动链；实现主运动的主传动链； b) b) 实现纵向进给运动的纵向进给传动链；实现纵向进给运动的纵向进给传动链； 实现横向进给运动的横向进给传动链。实现横向进给运动的横向进给传动链。传动系统图传动系统图是表示实现机床全部运动的传动示意图。图中将每条是表示实现机床全部运动的传动示意图。图中将每条传动

16、链中的具体传动机构用简单的规定符号图中将每条传动链中的传动链中的具体传动机构用简单的规定符号图中将每条传动链中的具体传动机构用简单的规定符号并标明齿轮和蜗轮的齿数、蜗杆头具体传动机构用简单的规定符号并标明齿轮和蜗轮的齿数、蜗杆头数、丝杠导程、带轮直径、电动机功率和转速等。传动链的传动机数、丝杠导程、带轮直径、电动机功率和转速等。传动链的传动机构，按照运动传递或联系顺序依次排列，以展开图形式画在能反映构，按照运动传递或联系顺序依次排列，以展开图形式画在能反映主要部件相互位置的机床外形轮廓中主要部件相互位置的机床外形轮廓中 。 扩大螺距扩大螺距米制米制英制英制模数模数径节径节非标螺纹非标螺纹基本组

17、、增倍组基本组、增倍组 .25 纵向机动进给页、横向机动进给页、刀架快移页纵向机动进给页、横向机动进给页、刀架快移页CA6140CA6140米制螺纹表米制螺纹表-1.753.571248-2.254.59-1.252.5510-5.5111.5361275 . 628261基u81481545181倍u41481535282倍u1283535284倍u7728282基u7928364基u75 .914195基u71014206基u71121337基u71221368基u7828323基uu基基u倍倍导程导程L 21283545183倍u 主运动传动链主运动传动链: 把动力源（电动机）的运动及动

18、力传给主轴，使主轴带把动力源（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。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。 a)a)传动路线传动路线 两末端件两末端件：主电动机主电动机-主轴主轴 传动路线表达式传动路线表达式:（主轴）合右左电机（5063)(M25826515080205050802058225030413930343450M143513856M1230130 r/min) 7.5kw,1450注注: :) 在轴在轴上装有双向多片摩擦离合器上装有双向多片摩擦离合器M M1 1，使主轴正转、反转或停止。，使主轴正转、反

19、转或停止。 M M1 1左部压紧时，正转；左部压紧时，正转； M M1 1右部压紧时反转；中位停车；右部压紧时反转；中位停车； ) )齿轮与轴的连接方式：固定、滑移、空套；齿轮与轴的连接方式：固定、滑移、空套； ) )主轴上的滑移齿轮主轴上的滑移齿轮5050移至右端，使其与主轴上的齿式离合器移至右端，使其与主轴上的齿式离合器M M2 2啮啮 合。主轴获得合。主轴获得10r/min10r/min500r/min500r/min的低转速；的低转速； ) )齿式离合器齿式离合器M M2 2啮合脱开，运动由轴啮合脱开，运动由轴直接传给主轴，得到直接传给主轴，得到6 6级高转级高转 速，速，450r/m

20、in450r/min1400r/min1400r/min。 运动平衡式计算运动平衡式计算 V V带轮的滑动系数，可取带轮的滑动系数，可取=0.02=0.02； u-为轴为轴I I和轴和轴间的可变传动比，其余类推。间的可变传动比，其余类推。 电主uuunn)1 (230130 b)b)主轴转速级数和转速主轴转速级数和转速 经低速传动路线时，主轴获得的实际转速是经低速传动路线时，主轴获得的实际转速是2 23 3（2 22-12-1）=18=18级转级转速，加上由高速传动路线获得的速，加上由高速传动路线获得的6 6级转速，主轴共可获得级转速，主轴共可获得2424级正转转速。级正转转速。 主轴反转时，

21、有主轴反转时，有3 31+1+（2 22-12-1）=12=12级转速。级转速。 主轴各级转速按运动平衡式计算。主轴各级转速按运动平衡式计算。 例如：某级转速为：例如：某级转速为： 注注：主轴反转通常不是用于切削，而是用于车削螺纹时，在不断开主：主轴反转通常不是用于切削，而是用于车削螺纹时，在不断开主轴和刀架间传动联系的情况下，车刀沿螺纹线退回到起始位置。反转转轴和刀架间传动联系的情况下，车刀沿螺纹线退回到起始位置。反转转速较高，节省辅助时间。速较高，节省辅助时间。 min/450506358224351)02. 01 (2301301450rn主进给运动传动链进给运动传动链 功用是使刀架实现

22、纵向及横向移动变速与换向。它包括车螺纹进给运功用是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。动传动链和机动进给运动传动链。 两个末端件：主轴两个末端件：主轴-刀架（丝杠）刀架（丝杠） a) a) 车螺纹进给运动传动链车螺纹进给运动传动链 CA6140 CA6140型卧式车床能车削型卧式车床能车削米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹，可以车削可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹大导程、非标准和较精密的螺纹。它可以车削。它可以车削右旋右旋螺纹，也可以车螺纹，也可以车削削左旋左旋螺纹。螺纹。 计算位移：主轴计算位移：主

23、轴1r-1r-刀架移动加工螺纹的一个导程刀架移动加工螺纹的一个导程L L工工(mm)(mm) 运动平衡方程式运动平衡方程式: : u u 从主轴到丝杠之间的总传动比从主轴到丝杠之间的总传动比 ； L L丝丝 机床丝杠的导程，机床丝杠的导程，CA6140CA6140型车床的型车床的L L丝丝=12mm=12mm； L L工工 被加工螺纹的导程（被加工螺纹的导程（mmmm )。工丝主轴LLu1 ) )车削米制螺纹车削米制螺纹 传动路线传动路线 ：刀架（丝杠）（啮合）（左螺纹）（右螺纹）主轴倍536252536362575100100633325253333335858基Muu 运动平衡式运动平衡式

24、 ： 化简后得化简后得 ： u u基基、u u倍倍分别为基本变速组传动比和增倍变速组传动比。分别为基本变速组传动比和增倍变速组传动比。 如适当选择如适当选择u u基和基和u u倍值，就可得到米制螺纹导程倍值，就可得到米制螺纹导程L L 的各值（的各值（1 112mm12mm）。）。 mmuuL122536362536257510010063333358581)(倍基主轴倍基uuL7 进给箱中的进给箱中的基本变速组基本变速组是双轴滑移齿轮变速机构，是双轴滑移齿轮变速机构，轴上的四个轴上的四个滑移齿轮可分别与滑移齿轮可分别与轴上邻近的两个固定齿轮相啮合，共有轴上邻近的两个固定齿轮相啮合，共有8 8

25、种传动种传动比：比： 75.628261基u7728282基u7928364基u7828323基u75.914195基u71014206基u71121337基u71221368基u除了除了u u基基1 1和和u u基基5 5外，其余各传动比用分数表示时，分子按等差数列排列外，其余各传动比用分数表示时，分子按等差数列排列。 增倍变速组增倍变速组由轴由轴间的三轴滑移间的三轴滑移齿轮机构组成。可变换四种传动比：齿轮机构组成。可变换四种传动比： 它们之间依次相差它们之间依次相差2倍，其作用是将基本组的传倍，其作用是将基本组的传动比成倍地增加或缩小，从而可以加工出不同螺距动比成倍地增加或缩小，从而可以加

26、工出不同螺距的螺纹。变换的螺纹。变换u基和基和u倍的值，就可得到倍的值，就可得到32种导程值，种导程值，其中标准的有其中标准的有20种。种。(米制螺纹表米制螺纹表）81481545181倍u41481535282倍u21283545183倍u1283535284倍u扩大导程传动路线扩大导程传动路线）（接正常导程传动路线（正常导程）（扩大导程）主轴5858582644442080505020802658 从传动路线表达式可知，扩大螺纹导程时，主轴从传动路线表达式可知，扩大螺纹导程时，主轴到轴到轴的传动比为的传动比为 ： 当主轴转速为当主轴转速为40-125r/min40-125r/min时，时，

27、 4582644445050208026581扩u 当主轴转速为当主轴转速为10-32r/min 10-32r/min 时时， 而正常螺纹导程时，主轴而正常螺纹导程时，主轴到轴到轴的传动比为：的传动比为： 所以，通过扩大导程传动路线可将正常螺纹导程所以，通过扩大导程传动路线可将正常螺纹导程扩大扩大4 4倍或倍或1616倍。倍。CA6140CA6140型车床车削大导程米制螺型车床车削大导程米制螺纹时，最大螺纹导程为纹时，最大螺纹导程为192mm。16582644442080208026582扩u15858u ) ) 车削英制螺纹车削英制螺纹 英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣数英制螺纹以每英寸长度上

28、的螺纹扣数(扣扣/in)/in)表示，表示，其标准值也按分段等差数列的规律排列其标准值也按分段等差数列的规律排列。 英制螺纹的导程英制螺纹的导程 ：L=1/(in) 由于由于CA6140CA6140型车床的丝杠是米制螺纹，被加工的英制型车床的丝杠是米制螺纹，被加工的英制螺纹也应换算成以毫米为单位的相应导程值，即螺纹也应换算成以毫米为单位的相应导程值，即 ：)(4.25)(1mminL 英制螺纹传动路线英制螺纹传动路线与米制螺纹路线相比有以下调整：与米制螺纹路线相比有以下调整：v改变传动链中部分传动副的传动比，使其包含特殊因子改变传动链中部分传动副的传动比，使其包含特殊因子 25.4； v将基本

29、组两轴的主、被动关系对调，以便使分母为等差级数。将基本组两轴的主、被动关系对调，以便使分母为等差级数。 其余部分的传动路线与车削米制螺纹时相同。其余部分的传动路线与车削米制螺纹时相同。 运动平衡式为运动平衡式为 ： 将将L=25.4/代入上式，得：代入上式，得： 变换变换u基基和和u倍倍的值，就可得到各种标准的英制螺纹。的值，就可得到各种标准的英制螺纹。倍基倍基主轴uuuuL14.257412253617510010063333358581)()/47inuu（扣倍基) )车削模数螺纹车削模数螺纹 模数螺纹主要用在米制蜗杆中，用模数模数螺纹主要用在米制蜗杆中，用模数m m表示螺距的大表示螺距的

30、大小。螺距与模数的关系为小。螺距与模数的关系为 ：p pm m=m(mm)=m(mm)模数螺纹的导程为：模数螺纹的导程为：L Lm m=k m(mm) =k m(mm) （kk螺纹的头数螺纹的头数 ） 模数螺纹的标准模数模数螺纹的标准模数m m也是分段等差数列。车削时的传也是分段等差数列。车削时的传动路线与车削米制螺纹的传动路线基本相同。由于模数螺动路线与车削米制螺纹的传动路线基本相同。由于模数螺纹的螺距中含有纹的螺距中含有因子，因此车削模数螺纹时所用的挂轮因子，因此车削模数螺纹时所用的挂轮为为 。9710010064 运动平衡式为：运动平衡式为： 式中式中 化简后得化简后得 只要变换只要变换

31、u u基和基和u u倍，就可车削各种不同模数的螺纹倍，就可车削各种不同模数的螺纹 122536362536259710010064333358581(倍基主轴）uuLm48736259710010064， 倍基uukm47 ) )车削径节螺纹车削径节螺纹 径节螺纹主要用于同英制蜗轮相配合，即为英制蜗杆。其标径节螺纹主要用于同英制蜗轮相配合，即为英制蜗杆。其标准参数为径节，用准参数为径节，用DPDP表示，其定义为：对于英制蜗轮，将其总表示，其定义为：对于英制蜗轮，将其总齿数折算到每一英寸分度圆直径上所得的齿数值，称为径节。齿数折算到每一英寸分度圆直径上所得的齿数值，称为径节。根据径节的定义可得蜗轮齿距为：根据径节的定义可得蜗轮齿距为： 式中式中 zz蜗轮的齿数蜗轮的齿数 ， DD蜗轮的分度圆直径（蜗轮的分度圆直径（inin）。）。 只有英制蜗杆的轴向齿距只有英制蜗杆的轴向齿距P PDPDP与蜗轮齿距与蜗轮齿距/DP/DP相等才能正确啮合，相等才能正确啮合，而径节制螺纹的导程为英制蜗杆的轴向齿距为：而径节制螺纹的导程为英制蜗杆的轴向齿距为： 标准径节的数列也是分段等差数列。标准径节的数列也是分段等差数