哈工大工程材料课件

机床的运动分析X6132型升降台铣床的传动系统及主要结构CA6140型车床的传动系统及主要结构机床运动分析过程：“表面——运动——传动——机构——调整”认识和分析机床的基本方法。3.1机床的运动分析3.1.1工件加工表面的形成1、几何表面的形成原理任何一个表面都可以看是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。2．发生线的形成工件加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的。（1）轨迹法（描述法）（2）成型法（仿形法）（3）相切法（旋切法）（4）范成法（滚切法）1n需要刀具和工件之间有一个相对运动轨迹法f1n不需要刀具和工件之间的相对运动成型法n1刀具和工件之间需要一个相对运动（范成运动）12fn1n2范成法3．加工表面的形成方法

母线形成方法和导线形成方法的组合。

3.1.2机床的运动表面成形运动非表面成形运动主运动进给运动（纵、横、斜向）切入运动分度运动辅助运动控制运动接近退刀返回校正运动2.非表面成形运动非表面成形运动与表面成形无关图3-5圆柱面的车削加工方式3.1.3机床的传动1.机床传动的组成（1）执行件（末端件）：主轴、刀架、工作台等（2）运动源（3）传动装置（传动件）：齿轮、链轮、带轮、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副等。2.机床的传动联系和传动链（1）外联系传动链（2）内联系传动链3.传动原理图图3-6传动原理图常用的部分符号图3-7卧式车床传动原理图图3-8数控车床的传动原理2.机床运动的调整计算（1）确定个传动链两端的末端件（2）确定计算位移量：两末端件的相对运动量（3）列出相应的运动平衡式外联系传动链：n电·u1·uv·u2=n主内联系传动链：1r(主轴)·u3·ux·u4·t＝S（4）导出传动链的置换公式，求出变速机构的传动比外联系传动链：内联系传动链：用途：车床是主要用车刀进行切削加工的机床。内、外旋转表面加工内、外螺纹面端平面3.2CA6140型车床的传动系统及主要结构3.2.1概述分类：卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床、多刀车床、多轴半自动车床、单轴自动车床和多轴自动车床、各种专门化车床和专用车床等。CW61100B单柱立式车床落地车床卡盘车床最大加工直径4.3米，最大加工长度18米，最大工件重量250吨，加工精度误差小于7微米。创加工工件直径、承载重量两项亚洲第一。CA6140卧式车床属通用的中型车床。其外型及组成部件如图所示。其主要组成部件可概括为“三箱刀架尾座床身”。CA6140主轴箱溜板箱进给箱尾座刀架床腿床身功能：加工内、外圆柱面、圆锥面及成形旋转表面；切环形槽及滚花；车削端面；车削常用的公制、英制、模数和径节螺纹；钻孔、扩孔、铰孔。图3-10最大车削直径精度：普通精度，加工的圆柱度、圆度的精度为0.01mm，表面粗糙度度Ra1.25～2.5um。加工能力：最大回转直径为400mm。在刀架上最大回转直径为210mm。最大工件长度有2000mm，主轴内孔直径为48mm。主电动机功率为7.5kW。

一、主传动主轴的传动——主传动传动系统刀架的传动3.2.2CA6140型车床的传动系统主运动传动链进给运动传动链503080445020515034395143385680265850635020265858445058412233333325230VIVIVVIIVⅢIⅡⅢⅨM1M2

主传动从电动机开始到主轴为止。1.主运动传动链传动路线表达式、传动系统图是传动系统的两种不同表达方式。都可以用来计算转速级数和各级转速的大小。根据传动系统图或传动路线表达式，该机床主轴正转应有级数为：2×3＋2×3×2×2＝30（种）反转应有级数为：

3＋3×2×2＝15（种）

间的4条传动路线传动比是：其中所以实际只有3种传动比．因此主轴正转实有级数为2×

3+2×

3×

（2×

2-1）=24主轴反转实有级数为：3+3×（2×

2-1）=12Ⅲ轴到Ⅳ轴之间的传动比每种转速均可由传动平衡式计算出来，如主轴正转的最低转速：标准螺距数列（mm）组别螺距值差值111.251.51.7522.250.2522.533.544.555.50.5367891011121414161820222425283236404448465664728088968711212814416017619216

2.进给运动传动链等差数列等比数列强度标准结构简单齿轮级联刀架传动系统的组成主轴扩大螺距传动组变换左右螺距传动组挂轮传动组基本变速组增倍变速组换移机构安全机构丝杠光杠超越机构安全机构换向机构齿条刀架丝杠横进纵进车螺纹主轴箱进给箱溜板箱(1)扩大螺距传动组503080445020515034395143385680265850635020265858445058412233333325230VIVIVVIIVⅢIⅡⅢⅨM1M2(2)变换左右螺纹传动组56451815283525363236282633362019369710075636433253358582620506350582680abcd25M3142128282536M4284828M5ⅨⅪⅩⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧ(3)挂轮传动组(4)基本变速组(5)增倍变速组车螺纹时刀架的传动CA6140车床能车削：标准螺距的螺纹；非标准螺距的螺纹；较精确的螺纹。车削螺纹时，主轴至刀架的传动链称为螺距传动链，属内联系传动链。螺纹的种类：公制螺纹；模数螺纹英制螺纹；径节螺纹车削螺纹时的运动平衡式表3-44种螺纹的传动特征螺距表示方法uxM3M4M5Z35齿轮位置公制螺纹mm63/100100/75开开合右位模数螺纹mm(模数)64/100100/97开开合右位英制螺纹扣/英寸63/100100/75合开合左位径节螺纹牙/英寸（DP）64/100100/97合开合左位（1）车削公制螺纹CA6140车床上可加工公制螺纹的标准螺距如表由上表可以看出，公制螺纹标准螺距数列是按分段等差级数排列，各段等差数列的公差成倍数关系。标准螺距数列（mm）组别螺距值差值111.251.51.7522.250.2522.533.544.555.50.53678910111214141618202224252832364044484656647280889687112128144160176192166.57899.51011120.8125非标0.875非标1.125非标1.1875非标1.375非标1.625非标2.375非标2.75非标3.25非标4.75非标6.5非标9.5非标车削公制螺纹时的刀架传动平衡式：4种32种非标12个20种44种扩大螺距传动组重复、非标（2）车削模数螺纹——公制蜗杆模数螺纹用模数m表示螺距的大小。螺距m标准值也是分段等差数列。CA6140车床能加工m＝0.5~48的常用模数螺纹。为了保证上式平衡，要求等号左边的u值中也能包含因子所以在加工模数螺纹的传动路线中挂轮使用了，以造成的因子。其他和车削公制螺纹传动路线相同。

车削模数螺纹的传动平衡式：注：加工模数螺纹同样可使用扩大螺距传动组。（3）车削英制螺纹英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣（牙）数α（扣／英寸）表示。标准α也是分段等差效列。在CA6140车床上能加工α＝（2～24）扣/英寸常用英制螺纹。英制螺纹的螺距为：轴XIII与轴XIV间的齿轮副25/36，齿式离合器M3及轴XVI上的滑移齿轮z25。称为换移机构。其作用是变换传动路线和造成25.4的因子56451815283525363236282633362019369710075636433253358582620506350582680abcd25M3142128282536M4284828M5ⅨⅪⅩⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧ换移机构(4)车削径节螺纹——英制蜗杆径节螺纹以每一英寸分度圆直径上的牙数DP（牙／英寸）来表示。标准径节值也是分段等差数列。CA6140车床能车削DP＝（1~90）牙／英寸的径节螺纹。径节螺纹的螺距为：和英制螺纹一样，径节螺纹的螺距分母是分段等差数列，也包含有25.4的因子。不同的是螺距中还包含有的因子。因此挂轮和模数螺纹相同，其他传动路线和车削英制螺纹相同。

（5）车削非标准螺距螺纹

将齿式离合器M3、M4，M5全部接合，使进给箱中的轴XIII、XV、XVIII与丝杠连成一体，好像一根轴一样。被加工螺纹的导程完全依靠挂轮传动比实现，其传动平衡式为：根据被加工导程T的不同，求得中4个挂轮的齿数a、b、C、d。这时如果选用挂轮较精确，由于传动路线短，就能加工出比一般方法精确的螺纹。3.车圆柱面及端平面的进给传动车削内外圆柱面及端平面时，刀架要分别作纵向或横向进给。为了减少丝杠的磨损，保证螺纹精度，纵向和横向进给运动，从进给箱传出后经光杠到溜板箱，其传动路线表达式如下：4·刀架的快速移动为了减轻工人劳动量缩短辅助运动的时间，CA6140车床设有刀架快速移动机构。其传动路线为：3.2.3CA6140车床的主要结构

下图是车床主轴箱的展开图。展开图是按照各轴的传动顺序，通过其轴心线剖开并展开的图。1．主轴组件(1)主轴的构造CA6140车床主轴是一个空心的阶梯轴，其内孔可用来通过棒料，拆卸顶尖，安装夹紧装置的杆件。主轴前端的锥孔用以安装顶尖或心轴．主轴后端的锥孔是加工主轴时的工艺基面。主轴尾端的外圆柱面可作为安装各种辅具的基面。主轴前端为短圆锥和法兰结构如图。（2）主轴的支承

主轴为两支承结构。前支承为D级精度的3182121型双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。轴承内环与主轴的配合面有1：12的锥度，当内环与主轴相对移动时，内环产生弹性膨胀或收缩，以调整轴承径向间隙或预紧的程度。调整后用螺母锁紧。为了提高机床的动态性能，前支承处装有阻尼套筒，其内会与主轴一起转动，外套固定在主轴箱前支承座孔中，内外套之间有0.2mm的径向间隙，并充满润滑油，能有效地抑制振动，提高加工精度。（3）主轴上的传动齿轮主轴上装有3个齿轮。右端的斜齿轮空套在主轴上。因该齿轮副降速比大，为增加传动平稳性，故采用斜齿常啮合齿轮回。为减少后支承推力轴承所受的轴向载荷，使齿轮工作时作用在主轴上的轴向力与切削分力方向相反，因此斜齿轮的螺旋方向为左旋。中间齿轮为一滑移齿轮，有3个位置。在左位时，运动经第III轴直接传给主轴，得6种高速。在右位时，通过内齿离合器与斜齿轮联在一起，运动由III轴经过IV轴、V轴传到主轴，得18种中、低速。中位为空档位，可便于检测及装夹找正工件时，用手转动主轴。（4）主轴的润滑与密封主轴上前后轴承及传动齿轮的润滑都是由润滑油泵供油。主轴前后两端采用了油沟式密封，油沟为锯齿形截面的环形槽．主轴旋转时，由于离心力的作用，油液就沿着斜面甩回，经回油孔流到箱底，再回到床腿内的油池中。2．主轴变向、制动及其操纵（1）摩擦离合器主轴的正反向由装在I轴上的多片式摩擦离合器实现。摩擦离合器的结构如图。（2）制动装置（3）离合器与制动器的联合操纵3.变速操纵机构

主轴