典型机床工作运动分析

1、第三篇金属切削加工机床4典型机床4.1 金属切削机床基础知识4.1.1 机床的分类与型号编制机床的品种和规格繁多。为便于区别、使用和管理，需对机床加以分类和编制型号。我 国的机床型号，现在是按1994年颁发的国家标准GB/T 15375-1994金属切削机床型号编 制方法编制的。1 .机床的分类机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类。根据我国制定的机床 型号编制方法。目前将机床分为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹 加工机床、铳床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床及其它机床。在每一类机床中， 又按工艺范围、布局形式和结构等，分为若干组，每一组又细分为若干

2、系（系列）。在上述基本分类方法的基础上，还可根据机床的其它特征进一步区分。同类型机床按应用范围（通用性程度）又可分为：1）普通机床它可用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较强，但结构比较复杂。这 种机床主要适用于单件小批生产.例如卧式车床、万能升降台铳床等。2）专门化机床它的工艺范围较窄，专门用于加工某一类或几类零件的某一道（或几道）特定工序.如 曲轴车床、凸轮轴车床等。3）专用机床它的工艺范围最窄，只能用于加工某一种零件的某一道特定工序，适用于大批量生产。 如机床主轴箱的专用镗床、车床导轨的专用磨床等。各种组合机床也属于专用机床。同类型机床按工作精度又可分为：普通精度机床、精密机

3、床和高精度机床。机床还可按自动化程度分为：手动、机动、半自动和自动机床。机床还可按重量与尺寸分为：仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（10t）、重 型机床（大于30t）和超重型机床（大于100t）。按机床主要工作部件的数目可以分为：单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床等。通常机床根据加工性质进行分类，再根据其某些特点进一步描述，如多刀半自动车床、 高精度外圆磨床等。随着机床的发展，其分类方法也将不断发展。现代机床正向数控化方向发展。数控机床 的功能日趋多样化，工序更加集中。现在一台数控机床集中了越来越多的传统机床的功能。 例如，数控车床在卧式车床功能的基础上又集中了转塔车床、仿形车床、自动

4、车床等多种车 床的功能；车削中心出现以后，在数控车床功能的基础上，又加入了钻、铳、镗等类机床的功能。又如，具有自动换刀功能的镗铳加工中心机床（习惯上称为“加工中心”切2疝山里 center）,集中了钻、镗、铳等多种类型机床的功能；有的加工中心的主轴既能立式又能卧 式，即集中了立式加工中心和卧式加工中心的功能。可见，机床数控化引起了机床传统分类 方法的变化。这种变化主要表现在机床品种不是越分越细，而应是趋向综合。2 .机床型号的编制方法机床的型号用以简明地表示机床的类型、通用特性和结构特性，以及主要技木参数等。 普通机床型号表示方式如图4.1所示。图4.1普通机床型号表示方式1）机床类、组、系的

5、划分及其代号机床的类别用汉语拼音大写字母表示。例如，“车床”的汉语拼音是“Che chuang”，所 以用“C”表示。当需要时，每类又可分为若干分类；分类代号用阿拉伯数字表示，在类代 号之前，它居于型号的首位，但第一分类不予表示。例如，磨床类分为M, 2M, 3M三个 分类。机床的类别代号及其读音如表4.1所示。类别代号读音车床铳 床刨 床磨床齿轮 加工 机床螺纹 加工 机床钻床镗 床拉 床电加 工机 床切 断 机 床CXBM2M3MYSZTLDG车铳刨磨2磨3磨牙丝钻镗拉电割表4.1机床的类别代号其它机床机床的组别和系别代号用两位数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10 个组，用数

6、字09表示。每组机床又分若干个系（系列），系的划分原则是：主参数相同， 并按一定公比排列，工件和刀具本身的及相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局型式 相同的机床，即划为同一系。机床的类、组划分参见标准JB1838-85。2）机床的特性代号它表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性。当某类型机床除有普通型外， 还具有如表4.2所列的某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。例如“CK” 表示数控车床。如同时具有两种通用特性，则可用两个代号同时表示；如“MBG”表示半自 动高精度磨床。如某类型机床仅有某种通用特性，而无普通型者，则通用特性不必表示。如 C1107型单轴纵切自动车

7、床，由于这类自动车床没有“非自动”型，所以不必用“Z”表示 通用特性。通用特性高精 度精密自 动表4.2半自 动机床通用特性代号仿形万能轻 型简式数字控制自动换刀代号GMZBKHFWQJ读音高密自半控换仿万轻简为了区分主参数相同而结构不同的机床，在型号中用结构特性代号表示。结构代号为汉语拼音字母。例如CA6140型卧式车床型号中的“A”，可理解为这种型号车床在结构上区别于C6140型车床。结构特性的代号字母是根据各类机床的情况分别规定的，在不同型号中 的意义可不一样。3）机床主参数、第二主参数和设计顺序号机床主参数是代表机床规格的大小一种尺寸参数，在机床型号中，用阿拉伯数字给出 主参数的折算值

8、，位于机床组、系代号之后。折算系数一般是1/10或1/100，也有少数是1。 例如，CA6140型卧式机床中主参数的折算值为40（折算系数是1/10），其主参数表示在床 身导轨面上能车削工件的最大回转直径为400mm。各类主要机床的主参数及折算系数见表4.3。某些通用机床，当无法用一个主参数表示时，则用设计顺序号来表示。设计顺序号由1 起始、当设计顺序号小于10时，则在设计顺序号之前加“0”。第二主参数是对主参数的补充，如主轴数、最大工件长度、最大跨距、工作台工作面长 度等，第二主参数一般不予给出。第二主参数也用折算值表示。4）机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重

9、新设计、试制和鉴定时.在原机床 型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别于原机床型号。序号按A, B, C,字母的顺 序选用。5）其它特性代号与企业代号其它特性代号用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统; 对于一般机床可用以反映同一型号机床的变型等。其它特性代号可用汉语拼音字母或阿拉伯 数字或二者的组合来表示。企业代号与其它特性代号表示方法相同，位于机床型号尾部，用“一”与其它特性代 号分开，读作“至”。若机床型号中无其它特性代号，仅有企业代号时，则不加“一”企业代号直接写在“/”后面。表4.3各类主要机床的主参数和折算系数机床主参数名称折算系数卧式车床床身上最大回转直径1

10、/10立式车床最大车削直径1/100摇臂钻床最大钻孔直径1/1卧式镗床镗轴直径1/10坐标镗床工作台面宽度1/10外圆磨床最大磨削直径1/10内圆磨床最大磨削孔径1/10矩台平面磨床工作台面宽度1/10齿轮加工机床最大工件直径1/10龙门铳床工作台面宽度1/100升降台铳床工作台面宽度1/10龙门刨床最大刨削宽度1/100插床及牛头刨床最大插削及刨削长度1/10拉床额定拉力（吨）1/1综合上述普通机床型号的编制方法，举例如下:例4.1CA6140型卧式车床C A 6140类别代号（车床类）T T -结构特性代号（结构不同）组别代号（落地及卧式车床组）系别代号（卧式车床系）1主参数（最大车削直径

11、400mm）例4-2 MG1432A型高精度万能外圆磨床M G 1432 A-r -r r r r r类别代号（磨床类）一1通用特性代号（高精度）组别代号（外圆磨床组）系别代号（万能外圆磨床系）主参数（最大磨削直径320mm）重大改进顺序号（第一次重大改进）4.1.2 零件表面的切削加工成形方法和机床的运动1 .零件表面的切削加工成形方法在切削加工过程中，机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具对工件 毛坯的切削作用，切除毛坯上多余金属，从而得到所要求的零件表面形状。机械零件的任何表面都可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动 的轨迹。如图4,2所示，平面是由一条直线（

12、母线）沿另一条直线（导线）运动而形成的； 圆柱面和圆锥面是由一条直线（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“八”形线（母线）沿螺旋线（导线）运动而形成的；直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表 面是渐开线（母线）沿直线（导线）运动而形成的等等。1）C）导线 母线d）e）图4.2零件表面成形运动的组成母线和导线统称为发生线。切削加工中发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得 到的。一般情况下，由切削刃本身或与工件相对运动配合形成一条发生线（一般是母线）， 而另一条发生线则完全是由刀具和工件之间的相对运动得到的。这里，刀具和工件之间的相 对运动都是由机床来提供。2 .机床的运动机床在

13、加工过程中，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），才能获取所需的工件 表面形状。因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种 辅助运动。1 ）表面成形运动表面成形运动按其组成情况不同，可分为简单成形运动和复合成形运动两种。如果一个独立的成形运动是单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单 成形运动。例如，用车刀车削外圆柱面时（见图4.3a）工件的旋转运动B1产生圆导线，刀 具纵向直线运动A2产生直线母线，即加工出圆柱面。运动B1和A2是两个相互独立的表面成 形运动，因此，用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。如果一个独立的成形运动，是由两个以上的旋转运动或直

14、线运动或两种运动兼有，按某 种确定的运动关系组合而成，则此成形运动称为复合成形运动。例如，用螺纹车刀车削螺纹 表面时（见图4.3b）,工件的旋转运动彳和车刀的直线运动A12按规定作相对运动，形成螺 旋线导线，三角形母线（由刀刃形成，不需成形运动）沿螺旋线运动，形成了螺旋面。形成 螺旋线导线的两个简单运动Bj和A12,由于螺纹导程限定而不能彼此独立，它们必须保持严 格的运动关系，从而E和A12J这两个简单运动组成了一个复合成形运动。又如，用齿轮滚刀 加工直齿圆柱齿轮时（见图4.3c）它需要一个复合成形运动彳1、B12 （范成运动），形成渐开 线母线，又需要一个简单直线成形运动a2,才能得到整个渐

15、开线齿面。成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同，又可为主运动和进给运动（见 弟*扁第2早）。图4.3成形运动的组成2）辅助运动机床上除表面成形运动外，还需要辅助运动以实现机床的各种辅助动作。辅助动作的种 类很多，主要包括以下几种：各种空行程运动 空行程运动是指进给前后的快速运动和各种调位运动。例如，在装 卸工件时，为避免碰伤操作者，刀具与工件应相对退离。在进给开始之前快速引进，使刀具 与工件接近。进给结束后应快退。再如，车床的刀架或铳床的工作台，在进给前后都有快进 或快退运动。调位运动是在调整机床的过程中，把机床的有关部件移到要求的位置。例如摇 臂钻床，为使钻头对准被加工孔的中心，

16、可转动摇臂和使主轴箱在摇臂上移动。又如龙门式 机床，为适应工件的不同高度，可使横梁升降。这些都是调位运动。切入运动使刀具由待加工表面渐渐切入工件到给定切削位置。分度运动加工若干个完全相同的均匀分布的表面时，为使表面成形运动得以周期地 继续进行的运动称为分度运动。如车削多头螺纹.在车完一条螺纹后，工件相对于刀具要回 转1 / K转（K螺纹头数）才能车削另一条螺纹表面，这个工件相对于刀具的旋转运动就 是分度运动。多工位机床的多工位工作台或多工位刀架也需要分度运动。操纵和控制运动操纵和控制运动包括启动、停止、变速、换向、部件与工件的夹 紧、松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补偿等。4.2 卧式车

17、床的工艺范围及其组成4.2.1 车床的分类与运动1 .车床的分类为适应不同的加工要求，车床分为很多种类。按其结构和用途不同，可分为：卧式车床 （图4.4）、立式车床（图4.5）、转塔车床、回轮车床、落地车床、液压仿形及多刀自动和半 自动车床、各种专用车床（如曲轴车床、凸轮车床等）、数控车床和车削加工中心等。床身图4.4 CA6140型卧式车床外形b）双柱式立式车床a）单立柱式立式车床图4.5立式车床2 .车床的用途车床类机床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱表面、圆锥表面、成形回转表面和 回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹面。由于多数机器零件具有回转表面，车床的通用 性又较广，因此在机器制

18、造厂中，车床的应用极为广泛，在金属切削机床中所占的比重最大， 约占机床总台数的20%35%。在车床上使用的刀具，主要是各种车刀，有些车床还可以采用各种孔加工刀具如钻头、 扩孔钻、铰刀及镗刀等，或者使用螺纹刀具如丝锥、板牙进行内、外螺纹加工等。3 .车床的运动车床刀具和工件的主要运动有表面成形运动和辅助运动。1）表面成形运动工件的旋转运动。这是车床的主运动，其转速较高，消耗机床功率的主要部分。刀具的移动。这是车床的进给运动。刀具可作平行于工件旋转轴线的纵向进给运动（车 圆柱表面）或作垂直于工件旋转轴线的横向进给运动（车端面），也可作与工件旋转轴线倾 斜一定角度的斜向运动（车圆锥表西）或作曲线运动

19、（车成形回转表面）。进给量f常以主 轴每转刀具的移动量计，即mm/r。车削螺纹时，只有一个复合的主运动：螺旋运动。它可以被分解为两部分：主轴的旋转 和刀具的移动。2）辅助运动为了将毛坯加工到所需要的尺寸，车床还应有切入运动，有的还有刀架纵、横向的机动 快移。重型车床还有尾架的机动快移等。4.2.2 卧式车床加工的典型表面及部件组成1）卧式车床加工的典型表面卧式车床的工艺范围很广，能适用于各种回转表面的加工。其加工的典型表面如图4.6 所示。图4.6卧式车床所能加工的典型表面2）卧式车床的组成部件卧式车床的外形图如图4,4所示，其主要组成部分及功用如下：1 .主轴箱主轴箱1固定在床身4的左端，内

20、部装有主轴和变速及传动机构。工件通过卡盘等夹具 装夹在主轴前端。主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速传动机构传给主轴，使主轴带动 工件按规定的转速旋转，以实现主运动。2 .刀架刀架2可沿床身4上的运动导轨作纵向移动。刀架部件由几层组成，它的功用是装夹车 刀，实现纵向、横向或斜向运动。3 .尾座尾座3妥装在床身毛右端的尾座导轨上.可沿导轨纵向调整其位置，它的功用是用后顶 尖支承长工件.也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具进行孔加工。4 .进给箱进给箱10固定在床身4的左端前侧。进给箱内装有进给运动的变换机构，用于改变机 动进给的进给量或所加工螺纹的导程。5 .溜板箱溜板箱8与刀架2的最下层一一纵向溜

21、板相连。与刀架一起作纵向运动，功用是把进给 箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向和横向进给或快速移动或车螺纹。溜板箱上装有 各种操纵手柄和按钮。6 .床身床身4固定在左、右床腿9和5上。在床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工 作时保持准确的相对位置或运动轨迹。4.3 卧式车床的传动与结构4.3.1 卧式车床的传动系统图现以CA6140型卧式车床为例，分析普通卧式车床的传动系统图如图4.7所示。图中各 种传动元件用简单的规定符号代表，各齿轮所标数字表示齿数。规定符号详见国家标准 GB4460-1984机械制图一一机构运动简图符号。机床的传动系统图画在一个能反映机床 基本外形和各主要部件相

22、互位置的平面上，并尽可能绘制在机床外形的轮廓线内。各传动元 件应尽可能按运动传递的顺序安排。该图只表示传动关系，不代表各传动元件的实际尺寸和 空间位置。4.3.2 CA6140型卧式车床传动系统分析1.主运动传动链1 )传动路线CA6140型卧式车床主运动传动链的两末端件是主电动机和主轴。运动由电动机(7.5kw, 1450r / min)经V型带轮传动副130mm/230mm传至主轴箱中的轴I。在轴I上装有双 向多片摩擦离合器M1,使主轴正转、反转或停止。当压紧离合器M1左部的摩擦片时，轴I 的运动经齿轮副56/ 38或51/43传给轴H,使轴H获得两种转速。压紧右部摩擦片时，经 齿轮50、

23、轴皿上的空套齿轮34传给轴H上的固定齿轮30。这时轴I至轴H间多一个中间齿轮34,故轴n的转向与经M1左部传动时相反。轴n反转转速只有一种。当离合器处于中间 位置时，左、右摩擦片都没有被压紧。轴I的运动不能传至轴n,主轴停转。轴n的运动可通过轴n、轴0间三对齿轮的任一对传至轴m,故轴m正转共有2x3=6 种转速。运动由轴m传往主轴有两条路线：高速传动路线。主轴上的滑移齿轮50移至左端，使之与轴m上右端的齿轮63啮合。 运动由轴m经齿轮副63 / 50直接传给主轴，得到450-1400r/ min的6种高转速。低速传动路线。主轴上的滑移齿轮50移至右端，使主轴上的齿式离合器M2啮合。 轴m的运动

24、经齿轮副20/ 80或50/ 50传给轴W,又经齿轮副20/ 80或51/ 50传给轴V, 再经齿轮副26 / 58和齿式离合器M2传至主轴，使主轴获得10500r / min的低转速。,20 201i x=1 80 80 16,20 51 1i2 80 X 50"450 20 1i3 50 X 80 450 51i _ x _ 田 1,20 20180 X 80 16,20 51 1i2 = 80 X 50 " 450 20 1i3 50 X 80 = 450 51i _ x _ x 1图统系动传的床车式卧型 QJOAU 7备_JZZtL J1丁门式中，i2和i3基本相同

25、，所以实际上只有3种不同的传动比。因此，运动经由低速 传动路线时，主轴实际上只能得到2X 3XC2X 2-1) =18级转速。加上由高速路线传动 获得的6级转速，主轴总共可获得2X 3X 1+(2X 2-1) = 6 +18 =24级转速。同理，主轴反转时，有3X l+(2X 2-1) = 12级转速。主轴的转速为:主抽的各级转速，可根据各滑移齿轮的啮合状态求得。如图4-3中所示的啮合位置时，n、二 1450x受x卫x巴巴巴竺.10(r/min) 王 230 43 58 80 80 58同理，可以计算出主轴正转时的24级转速为101400r/nin；反转时的12级转速为141580r/min。

26、主轴反转通常不是用于切削，而是用于车削螺纹时，切削完一刀后使车刀沿螺旋线退回，所以转速较高以节约辅助时间。3)主传动系统的转速图转速图可以表达主轴的每一级转速是通过哪些传动副得到的.这些传动副之间的关系如 何，各传动轴的转速等。图4.8是CA6140型卧式车床主传动系统的转速图。转速图由以下三个部分组成：距离相等的一组竖线代表各轴。轴号写在上面。竖线间的距离不代表中心距。距离相等的一组水平线代表各级转速回与各竖线的交点代表各轴的转速、由于分级 变使机构的转速一般是按等比数列排列的，故转速采用了对数坐标。相邻两水平线之间的间 隔为lgp (其中Q为相邻两级转速之比，称为公比)。为了简单起见，转速

27、图中省略了对数 符号。各轴之间连线的倾斜方式代表了传动副的传动比，升速时向上倾斜，降速时向下倾斜。 斜线向上倾斜X格表示传动副的实际传动比为Z主/ Z被=评斜线向下倾斜x格表示传动副 的实际传动比为Z，被=王例如： CA6140型车床的公比q=1.26,在轴H与轴m之间的传动比30/50" 1/吸 基本 下降2格；22/58"1/q4,基本下降4格。2.进给运动传动链进给传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链。卧式车床在切削螺纹时，进给传动链 是内联系传动链。主轴转1转刀架的移动量应等于螺纹的导程。在切削圆柱面和端面时，进 给传动链是外联系传动链。进给量也以工件每转刀架的移

28、动量计。因此，在分析进给链时， 都把主轴和刀架当作传动链的两端。运动从主轴VI开始，经轴IX传至轴X,可经一对齿轮直接传递，也可经轴XI上的惰轮 传递。这是进给换向机构。然后，经挂轮架至进给箱。从进给箱传出的运动，一条路线经丝 杠XIX带动溜板箱，使刀架作纵向运动，这是车削螺纹传动链；另一条路线经光杠XX和 溜板箱，带动刀架作纵向或横向的机动进给，这是进给传动链。l )车削螺纹CA6140型车床可车削米制、英制、模数制和径节制四种标准的常用螺纹，此外还可以 车削大导程、非标准和较精密的螺纹。既可以车削右螺纹，也可以车削左螺纹。进给传动链 的作用，在于能得到上述四种标准螺纹。车螺纹时的运动平衡式

29、为：it( S式中：i为从主轴到丝杠之间的总传动比；品为机床丝杠的导程，mm, CA6140型车床 的tr12mm； S为被加工螺纹的导程，mm。改变传动比i,就可得到这4种标准螺纹中的任意一种。米制螺纹米制螺纹导程的国家标准见表4.4。可以看出，表中的每一行都是按等差数列排列的， 行与行之间成倍数关系。表4.4标准米制螺纹导程mm车削米制螺纹时，进给箱中的离合器M3和M4脱开，M 5接合。挂轮架齿数为63-100-75。 运动进入进给箱后，经移换机构的齿轮副25/36传至轴XIV,再经过双轴滑移变速机构 的齿轮副 19/14， 20/14， 36/21 , 33/21 , 26/28 , 2

30、8/28 , 36/28 , 32/28 中的任一对传至轴XV,然后再由移换机构的齿轮副25/36 X 36/25传至轴肌XW,接下去再经轴XWX 皿间的两组滑移变速机构，最后经离合器M5传至丝杠XIX。溜板箱中的开合螺母闭合， 带动刀架。19/14'20/1436/2133/2125 36一"XVxXVI 26/2836 2528/2828 3535 X 2818 35x - 45 2828 15-x - 35 48, XVIII M5 丝杠 XIX 一刀架车削米制螺纹时传动链的传动路线表达式如下:主轴VI58IX ，一、33 （右螺纹）三；X63x100XIII 25 X

31、IV5833（左螺纹）XI 25.100753636/2832/28.其中，轴XW轴XV之间的变速机构可变换8种不同的传动比:i基1_26_6.5i基5=19= 9.5287"14-7i基2_28_7i基6_20_10287"14i基3_32_8i基7_33_1128i基4_36_9i基8_36_127即q=Sj/7, Sj=6.5, 7, 8, 9, 9.5, 10, 11, 12。这些传动比的分母相同，分子则除6.5和9.5用于其他种类的螺纹外，其余按等差数列排列，相当于米制螺纹导程标准的最后一行。这套变速机构称为基本组。轴XVI-轴XVIII间的变速机构可变换4种传动

32、比：,18 151i "x一"一倍145 488,28 15_ 1i = x 倍2 35 48一418351i "x"一倍3452822835i 二 x=1倍43528它们用以实现螺纹导程标准中行与行间的倍数关系，称为增倍组。基本组、增倍组和移 换机构组成进给变速机构。它和挂轮一起组成换置机构。车削米制（右旋）螺纹的运动平衡式为:U 58336310025.S = x xxx x i25 36x一x x i36 25 倍x 12( mm)式中：i基为基本组的传动比;将上式简化后可得i倍为增倍组的传动比。58331007536基S = 7 i i = 7

33、x Sj i = S i 基倍7倍/倍选择i基和i倍之值，就可以得到各种标准米制螺纹的导程S。斗最大为12, U倍最大为1，故能加工的最大螺纹导程为S=12 mm。如需车削导程更大的螺 纹，可将轴IX上的滑移齿轮58向右移，与轴皿上的齿轮26啮合。这是一条扩大导程的传动路 线。50主轴 VI处V 80 IV 26205080-m-?MU-HTX-20轴X以后的传动路线与前文传动路线表达式所述相同。从主轴W轴X之间的传动比为5880、/50、，4426L XXX X =:42620504458邱X80乂华v26 _二二162620204458在正常螺纹导程时，主轴W与轴X间的传动比为i=58/5

34、8=1 o扩大螺纹导程机构的传动齿轮就是主运动的传动齿轮，所以：a.只有当主轴上的M2合上，即主轴处于低速状态时，才能用扩大导程。b.当轴m-W-V之间的传动比为50/50X20/80=1/4时，i扩产4,导程扩大了4倍；当 传动比为20/80X20/80=1/16时，i扩716,导程扩大了16倍。因此，当主轴转速确定后， 螺纹导程能扩大的倍数也就确定了。c.当主轴m-W-V之间的传动比为50/50X50/51时，并不准确地等于1,所以不能用 于扩大导程。模数螺纹模数螺纹主要是米制蜗杆，有时某些特殊丝杠的导程也是模数制的。米制蜗杆的齿距为 P=n m,所以模数螺纹的导程为8m =zp =Znm

35、，这里z为螺纹的线数。模数m的标准值也是按分段等差数列的规律排列的。与米制螺纹不同的是，在模数螺 纹导程S；Znm中含有特殊因子n。为此，车削模数螺纹时，挂轮需换为64/100X 100/97o 其余部分的传动路线与车削米制螺纹时完全相同。运动平衡式为：Q58 丫 33 丫 64 丫 100 丫 25 y ； v 25 v 36 v vS- = 58 X 33 Xi00X-97X36Xl3sX 36 X 25 XlfflX12(mm)更x些x药心包式中，100 97 36 48。代入化简后得改变i基和i倍时，就可以车削出各种标准模数螺纹。如应用扩大螺纹导程机构，也可以 车削出大导程的模数螺纹。

36、英制螺纹英制螺纹在采用英制的国家（如英、美、加拿大等）中应用广泛。我国的部分管螺纹目前 也采用英制螺纹。英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣数a （扣/in）表示，因此英制螺纹的导程启=1/a。 由于CA6140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Sa （in） = 25* .（mm）aaa的标准值也是按分段等差数列的规律排列的，所以英制螺纹导程的分母为分段等差级 数。此外，还有特殊因子25.4。车削英制螺纹时，应对传动路线作如下两点变动：将基本组两轴（轴XV和XW）的主、被动关系对调，使轴XV变为主动轴，轴XW变 为被动轴，就可使分母为等差级数。在传动链中

37、实现特殊因子25.4。为此，将进给箱中的离合器M3和Ms接合，M4脱开，轴XW左端的滑移齿轮25移至 左面位置，与固定在轴XW上的齿轮36相啮合。运动由轴XIII经M3先传到轴XV,然后 传至轴XW,再经齿轮副36/35传至轴XW。其余部分的传动路线与车削米制螺纹时相同。 车削英制螺纹时传动路线表达式读者可自行写出，其运动平衡式为其中，1007525 75 2521mm=4X25.4X里(mm)212基 口7基c 25.4Sa =a在4 = X25.4X缜a 7t基a =。义当 扣/in故4 z倍改变i基和i倍，就可以车削出各种标准的英制螺纹。径节螺纹径节螺纹主要是英制蜗杆。它是用径节DP来表

38、示的。径节DP = z / D（z为齿轮齿数； D为分度圆直径，in），即蜗轮或齿轮折算到每英寸分度圆直径上的齿数。英制蜗杆的轴向 齿距即径节螺纹的导程为a 7t /, x 25. 4,jtz 、oDp =历（m） = Dp （mm）径节DP也是按分段等差数列的规律排列的。径节螺纹导程排列的规律与英制螺纹相同， 只是含有特殊因子25.4n车削径节螺纹时，传动路线与车削英制螺纹时完全同，但挂轮需 换为64/100X100/97,它和移换机构轴XWXW间的齿轮副36 / 25组合，得到传动比值： 64 1003625.4k100XX2584-综上所述：a.车削米制和模数螺纹时，使轴XW主动，轴XV

39、被动;车削英制和径节螺纹时，使轴 XV主动，轴XW被动。主动轴与被动轴的对调是通过轴xm左端齿轮25 （向左与轴XW 上的齿轮36啮合，向右则与轴XV左端的M3形成内、外齿轮离合器）和轴XW左端齿轮25 的移动（分别与轴XW右端的两个齿轮36啮合）来实现的。这两个齿轮由同一个操纵机构控 制，使它们反向联动，以保证其中一个在左面位置时，另一个在右面位置。轴xmxw间 的齿轮副25/36、离合器M3、轴XV-XW-XW间的齿轮25 36 25（这个齿轮36是空套 在轴XW上的）和轴XWXW间的36/25（这个齿轮36是固定在轴XW上的）称为移换机 构。b.车削米制和英制螺纹时，挂轮架齿轮为63-1

40、00-75 ；车削模数和径节螺纹（米制和英 制蜗杆）时，挂轮架齿轮为64-100-97。非标准螺纹车削非标准螺纹时，不能用进给变速机构。这时，可将离合器m3, M4和 M5全部啮合， 把轴xm, xv , xviii和丝杠连成一体，使运动由挂轮直接传动丝杠。被加工螺纹的导程s 依靠调整挂轮架的传动比i挂来实现。为了综合分析和比较车削上述各种螺纹时的传动路线，把CA6140型车床进给传动链中 加工螺纹时的传动路线表达式归纳总结如下：58”8026205858（正常导程）（5050333380nr 44 MB 26广皿一77一耀一G44 5a（右螺纹）33 V， 25记一见一费（左螺纹）（扩大导程

41、）63 v1r 1001 荻-刈一石（米、英制螺纹）64100loo - M -、（模数、径节螺纹）,|一 堀 -%一N需一 363b /0（公制及模数螺纹）Mm 合 _ XV _ 工一期 一 |工基Zb（英制及径节螺纹）A XVI - %一色一 £ 一设一M3合一N M,合（非标准螺纹） b aXVI - Ms 合一 XIX2）车削圆柱面和端面传动路线为了减少丝杠的磨损和便于操纵，机动进给是由光杠经溜板箱传动的。这时，将进给中 的离合器M挪开，使轴xvm的齿轮28与轴XX左端的56相啮合。运动由进给箱传至光 ffXX,再经溜板箱中的齿轮副（36/32） X （32/56）、超越离合

42、器及安全离合器M8、轴XX II、蜗杆蜗轮副4/29传至轴XXim。运动由轴XXm经齿轮副40/48或（40/30） X （30/48）、 双向离合器M6轴XXW、齿轮副28/80、轴XXV传至小齿轮12。小齿轮12与固定在床 身上的齿条相啮合。小齿轮转动时，就使刀架作纵向机动进给以车削圆柱面。若运动由轴XXm经齿轮副40/48或40/30 X 30/48、双向离合器M7、轴XXVm及齿轮副48/48 X 59/18珈-|-n-If56传至横向进给丝杠XXX,就使横刀架作横向机动进给以车削端面。其传动路线表达式如下:13快速移动电机（370 W,2600 r/min）-西403030 X 48

43、Jf竺T 48t肥_|1_nv_z】2/齿条, 40 v 30 30X48L_1:相一横向丝杠XXX 40上0纵向机动进给量CA6140型车床纵向机动进给量有64种。当运动由主轴经正常导程的米制螺纹传动路线时，可获得正常进给量。这时的运动平衡式为,58 乂 33 x 6310025x2536x. x2858 X 33 X 100 >< 75 X 36 Xl*X36A25 倍 56跄X迎x生X竺 X双X 祟XttX2. 5X 12(mm/r)X 32 X 56 X 2930 A 48 A 80化简后可得/纵=°，711*基,信改变i基和i倍可得到从0.081.22mm/r的

44、32种正常进给量。其余32种进给量可分别通 过英制螺纹传动路线和扩大螺纹导程机构得到。横向机动进给量通过传动计算可知，横向机动进给量是纵向的一半。3 ）刀架的快速移动为了减轻工人劳动强度和缩短辅助时间，刀架可以实现纵向和横向机动快速移动。按下 快速移动按钮，快速移动电动机（370W 260r/min）经齿轮副13/29使轴XX高速转动，再经 蜗杆副4/29溜板箱内的转换机构，使刀架实现纵向或横向的快速移动。快移方向仍由溜板 箱中双向离合器纥和M7控制。刀架快速移动时，不必脱开进给传动链。为了避免仍在转动的光杠和快速电动机同时传 动轴XXII,在齿轮与轴XXII之间装有超越离合器m8。4.3.3

45、 CA6140型卧式车床主要结构1 .主轴箱CA6140型车床主轴箱内有：主轴部件、主传动变速及操纵机构、摩擦离合器及制动器、 主轴到交换齿轮间的传动与换向机构以及润滑装置等。如图4.9所示，为主轴箱的展开图。该图是按照传动路线中各传动轴的先后传动顺序， 沿轴w i-n-m（v）-vi-xi-x的轴线剖切，展开在一个平面上而得到的。展开图是把立 体展开在一个平面上，因而其中有些轴之间的距离拉开，使原来相互啮合的齿轮副分开了， 如轴w和轴m、轴v之间，因此，展开图不表示各轴的实际空间位置。展开图上的轴向尺寸 和各轴上所有的零件是按尺寸比例绘出的，图中表示了主轴箱内全部传动件、支承件及有 关结构。

46、为了表示出各轴的空间相互位置和各变速操纵机构的实际情况，还需要有主轴箱 的向视图和横剖面图。1）卸荷式带轮电动机经V带将运动传至轴I左端的带轮上（图4.9）。带轮与花键套筒用螺钉联接成一 体，支承在支承套内孔中的两个深沟球轴承上。支承套固定在主轴箱体上。作用在带轮上的 传动带拉力，通过花键套筒、滚动轴承和支承套，最后传给主轴箱体。而转矩则由带轮经过 花键套筒传给轴I。这样，轴I只传递转矩而避免了由传动带拉力产生的弯曲变形。这种带轮起到了卸荷的作用。2）双向片式摩擦离合器及其操纵机构轴I上装有双向片式摩擦离合器，其主要作用是实现主传动的换向。如图4.10所示， 摩擦离合器由内摩擦片、外摩擦片、定

47、位片，压紧块及调整螺母组成。左、右两边的双联齿轮和单联齿轮分别空套在轴I上，当电动机起动后，经传动带带动轴I旋转，这时并不 能直接带动上述两个齿轮转动，而要通过摩擦离合器的内、外片的接合才能转动。图4.9 CA6140型卧式车床主轴箱展开图图4.10a表示的是左离合器的结构。离合器的内、外两组摩擦片依次相间安装，外摩擦 片2外圆周上有4个凸起，正好嵌在双联空套齿轮罩壳的缺口中，外片的内孔大于轴I上的 花键。内摩擦片外圆无凸起略小于齿轮罩壳的内径，内孔是花键孔，装在轴I的花键上并同 轴I 一起旋转。当拉杆通过销子向左推动压紧块时，使内、外摩擦片互相压紧。轴I的转矩便通过摩擦片间的摩擦力矩传给空套

48、齿轮，使主轴正转。两定位片起限制摩擦片轴向位置的 作用。同理，当压紧块向右推时，使主轴反转。压紧块处于中间位置时，左、右离合器均 脱开，主轴及轴n以后其他各轴传动停转。右摩擦离合器结构与左摩擦离合器结构原理相同， 就是摩擦片数少一些。内整擦片图4.10摩擦离合器及其操纵机构离合器接合和脱开的操纵，由溜板箱右侧的开关杠上的手柄完成（图4.10b）。当向上扳 动手柄时，通过杠杆机构使扇形齿轮顺时针转动，带动齿条向右移动，其上的拨叉拨动轴I 右端的滑套右移。滑套右移时，将元宝销（杠杆）的右角压下，元宝销绕其回转中心顺时针转 动，下端的凸缘推动装在轴I内孔中的拉杆左移，并通过销子带动压紧块向左压紧，主

49、轴正 转。当手柄向下扳时，右离合器压紧，主轴反转。当手柄处于中间位置时，离合嬲开，主 轴停转。为了缩短停车的辅助时间，主轴箱中还装有闸带式制动器，该制动器与摩擦离合器操纵 机构联动。当正转和反转时，齿条上的凹槽处与杠杆的下端接触，使杠杆顺时针转动，制 动器松开；当停车时（手柄处于中间位置时），齿条上的凸起处与杠杆接触，杠杆逆时针转动， 拉紧闸带，制动器工作，使主轴立即停下来。摩擦离合器除换向和传递转矩外，还可起到断开传动键的作用。车床往往要频繁变换主 轴转速，如果利用关停主电动机来停车变速（转动时变速会损坏齿轮），电动机频繁起制动易 损坏。利用摩擦离合器的脱开位置，可切断轴I以后的传动链，在主

50、电动机运转情况下， 轴n后各轴停转，即可变速。此外，摩擦离合器还可起到过载保护作用。当机床过载时， 摩擦片打滑，主轴停转，就可避免损坏机床。摩擦片间的压紧力是可以调整的，调整时，先 压下防止螺母圆松动的弹簧销，同时拧动压紧块上的圆螺母，圆螺母轴向移动，改变摩擦片 间的间隙，即可达到调整摩擦力大小的作用，调整后，使弹簧销重新卡进圆螺母的缺口中， 避免螺母松动。3）主轴部件主轴部件由主轴、主轴轴承、主轴上的传动齿轮以及紧固件组成。由于机床工作时由主 轴直接带动工件旋转进行切削加工，因此，主轴是机床上的一个关键部件。如图4.9所示，CA6140型车床主轴是一个空心阶梯轴。主轴内孔用于通过长的棒料或

51、穿入钢棒打出顶尖，或通过气动、液压或电气夹紧装置的管道、导线。主轴前端的莫氏6号 锥孔用于安装顶尖或心轴，利用锥孔配合的摩擦力直接带动顶尖或心轴转动。主轴前端部采 用短锥法兰式定位结构，用于安装卡盘或拨盘。短锥面与卡盘的锥孔相配合来定位，并由卡 板及四个螺钉快速固定，通过圆形拨盘传递转矩。CA6140型车床的主轴组件，近年来采用二支承结构及后端面轴向定位。这种结构的主轴 组件完全可以满足刚度与精度方面的要求，且使结构简化，降低了成本。主轴的前支承是 NN3021K/P5型双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。这种轴承具有刚性好、精度高、尺 寸小及承载能力大等优点。后支承有2个滚动轴承，一个是70

52、25ACJ型角接触球轴承，大 向外安装，用于承受径向力和由后向前的轴向力。后支承还采用了一个51215型推力球 轴承，用于承受由前向后的轴向力。主轴支承对主轴的回转精度及刚度影响很大，特别是轴承间隙直接影响到加工精度。 主轴轴承应在无间隙（或少量过盈）条件下进行运转，因此，主轴组件应在结构上保证能调 整轴承间隙。CA6140型车床主轴前轴承的前后两端各有一个螺母（后螺母带有锁紧装置，与 前轴承之间还有一个隔套），用来调整间隙。这两个螺母可以改变NN3021K/P5型轴承的轴 向位置，当轴承的内环向前移动时，由于轴承内环很薄，且内环孔与主轴是锥面配合，就 会引起内环径向弹性膨胀变形，从而调整轴承

53、径向间隙或预紧（过盈）程度。后支承外边的 螺母也被用来调整后支承两个轴承的间隙。主轴上装有三个齿轮，从右至左为空套在主轴上的斜齿轮、与主轴花键连接的滑移齿 和固定在主轴上的进给传动齿轮。用斜齿轮传动时，主轴运转较平稳；且齿轮是左旋的， 其传动时产生的作用力于主轴的轴向力方向向前，与纵向切削力方向相反，可抵消一部分 支承所受轴向力。中间的滑移齿轮，在左边位置时，为高速传动；在右边时，作为内齿离 合器与斜齿齿轮接合，为低速传动；在中间位置时，主轴空档，可较轻快地用于转动主轴， 以便进行调整工作。4）变速操纵机构主轴箱中共有三套操纵机构来操纵滑移齿轮进行动作。图4.11是其中轴n和轴m上的滑 移齿轮

54、操纵机构。轴n上的双联滑移齿轮和轴m上的三联滑移齿轮是用一个手柄进行操纵的。变速手柄 装在主轴箱的前壁上，通过链传动使轴w转动，轴w上装有盘形凸轮和曲柄。盘形凸轮上 有一条封闭的曲线槽，由两段半径不同的圆弧和直线组成，凸轮上有六个变速位置。在位 置1、2、3时，杠杆上端的滚子处于凸轮槽曲线的大半径圆弧处，杠杆经拨叉1将轴n上的 双联滑移齿轮移至左端位置。在位置4、5, 6时，双联滑移齿轮移至右端位置。另外，曲柄 随轴w转动，带动拨叉2拨动轴m上的三联滑移齿轮，使其处于左、中、右三个位置。依次 转动手柄，就可以使两个滑移齿轮得到6种位置组合，即使轴m得到6种转速。凸轮的六个变速位置图4.11变速操作机构2 .进给箱CA6140型车床进给箱由变换螺纹导程和进给量的变速机构（基本组和增倍组）、变换螺 纹种类的移换机构、丝杠和光杠的转换机构以及操纵机构等组成。进给箱中的滑移齿轮和离合器也用三个集中变速机构来操纵。基本组的4个滑移齿轮由 一个手柄操纵；增倍组的两个滑移齿轮用一个手柄操纵；移换机构和丝、光杠转换机构由一 个手柄操纵。进给箱中精度要求较高的是与丝杆联接的轴xvm,其回转精