第七章车床完整机械制造技术A

第七章车床

车床的用途及分类

（1）

车床的用途——加工各种回转表面及其端面、螺纹。

录象图7-1卧式车床加工的典型表面（2）车床的分类

1）卧式车床

2）立式车床

3）转塔车床

4）回转车床

5）仿形车床

6）单轴自动车床

7）多轴自动及半自动车床立式车床单柱立式车床双柱立式车床转塔车床回转车床仿形车床一、概况1.组成：1-主轴箱；2-进给箱；3-前床腿；4-溜板箱；5-刀架；6-尾座；7-床身；

8-丝杠；9-光杠；10-后床脚；12345687910§7-1CA6140型卧式车床“三箱尾座一床身，床身上面有刀架”一、CA6140型卧式车床的传动系统

传动原理（一）传动原理

主运动传动路线：

主电机——1——2——uv——3——4——主轴

螺纹进给传动路线：

主轴——4——5——uf——6——8——丝杆——刀架

纵向和横向进给传动路线：

主轴—4—5—uf—6—7—光杆—齿轮齿条—刀架（纵进）

—8—9—横向进给丝杆—刀架（横进）进给传动路线（一）传动原理

主运动传动路线：

主电机——1——2——uv——3——4——主轴

ufuv螺纹进给传动路线：

主轴——4——5——uf——6——8——丝杆——刀架

ufuv纵向和横向进给传动路线：

主轴—4—5—uf—6—7—光杆—齿轮齿条—刀架（纵进）

-8—9—横向进给丝杆—刀架（横进）uvuf传动系统图的特点：1、表达在能反映机床外形与各重要部件关系的投影面内；2、按传动次序展开；各传动轴的编号按传动次序用大写罗马数字标注（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ等）；3、若无法表达传动副的传动关系时用大括弧或虚线连接；4、只表达传动关系，不代表元件的实际尺寸和位置。CA6140传动系统图实际结构一、CA6140型卧式车床的传动系统

传动原理分析方法：“抓两端，连中间”结构图传动副及符号（一）主运动传动链

主运动传动链的两末端件是电动机与主轴。

1.传动路线M1M2主轴箱传动系统图(主运动传动链)Ⅲ7.5KW1450r/minⅦ传动路线表达式：（M2左移）（M2右移）M22.主轴的转速级数与转速值计算正转时，主轴得到Z=2×3×(1+2×2)=30级转速，由于U2≈U3，所以主轴实际上获得的正转级数为

Z=2×3×[1+（2×2-1）]=24级但轴Ⅲ~Ⅴ之间的四种转动比为：同理：反转时，Z′=1×3×[1+(2×2-1)]=12级低速？高速？2×32×3×（2×2-1）主轴的各级转速值可按下列运动平衡式计算：

n主=1450×（130/230）×UⅠ-Ⅵ图中主轴转速值：1、CA6140的工艺范围有哪些？2、CA6140的主运动和进给运动各是什么3、CA6140车床反转时的转速级数为多少?作业：（二）进给运动传动链传动原理实现螺纹进给运动的螺纹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螺纹进给传动路线：

主轴——4——5——uf——6——8——丝杆——刀架

纵向和横向进给传动路线：

主轴—4—5—uf—6—7—（光杆）—齿轮齿条—刀架（纵进）

—8—9—横向进给丝杆—刀架（横进）ufuv两端件：主轴---刀架任务:1)联系主轴和刀架纵向进给；

2)保证工件和刀具之间的严格运动关系；

3)通过调整换置机构uf，加工出不同种类、不同导程的各种螺纹。内联系传动链1.车削螺纹母线（螺纹的截面）—成形法，不需要成形运动。导线（螺旋线）—轨迹法，需要一个复合的成形运动。

运动平衡式：U---从主轴到丝杠之间的总传动比；P---机床丝杠的导程，CA6140型车床的P=12mm；S---被加工螺纹的导程（mm）。工件导程S丝杠导程P主轴——4——5——uf——6——8——丝杆——刀架CA6140卧式车床的螺纹进给传动链能保证车削公（米）制、模数制、英制、径节制四种标准螺纹。不同标准的螺纹用不同参数表示其螺距。（1）车削公制螺纹（普通螺纹）导程数列特点：

a）螺纹导程为分段等差数列;b）段与段之间成倍数关系。A、普通螺距的传动路线11.251.51.7522.252.533.544.555.5678910111258M3M4M5ⅩⅨ（离合器M3、M4脱开，M5接合）ⅩⅨⅩⅩM5ⅩⅧ传动链的传动路线表达式：主轴Ⅵ———————ⅨⅪⅩ（右螺纹）（左螺纹）———ⅩⅢ刀架———ⅩⅣU倍ⅩⅤ———ⅩⅥU基—ⅩⅧM5—丝杠ⅩⅨ—M5M5传动链的传动路线表达式：主轴Ⅵ——————————ⅨⅪⅩⅢⅩ刀架（右螺纹）（左螺纹）———ⅩⅣU倍ⅩⅤ———ⅩⅥU基—ⅩⅧM5—丝杠ⅩⅨ—车削公制螺纹的运动平衡式（换置公式）：化简：u基1=26/28=6.5/7u基5=19/14=9.5/7u基2=28/28=7/7u基6=20/14=10/7u基3=32/28=8/7u基7=33/21=11/7u基4=36/28=9/7u基8=36/21=12/7轴ⅩⅣ~ⅩⅤ间变速机构可变换8种不同的传动比：

这套变速机构是获得各种螺纹导程的基本机构，故称基本组。U基u倍1＝28/35×35/28＝1u倍2＝18/45×35/28＝1/2u倍3＝28/35×15/48＝1/4u倍4＝18/45×15/48＝1/8

轴ⅩⅥ～ⅩⅧ间变速机构的可变换4种传动比：

这套变速机构是使螺纹导程值成倍数关系变化，称为增倍机构或增倍组。U倍普通螺距：u倍1＝1u倍2＝1/2u倍3＝1/4u倍4＝1/8u基1=6.5/7u基5=9.5/7u基2=7/7u基6=10/7u基3=8/7u基7=11/7u基4=9/7u基8=12/711.251.51.7522.252.533.544.555.56789101112B、扩大螺距的传动路线A、普通螺距的传动路线讨论：能加工的最大导程是多少？M3M4M5M220515080ⅥⅤⅣⅢⅧⅡⅨⅩⅪⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨ3625281845主轴ⅥⅧⅣ主轴Ⅵ与轴Ⅸ之间的传动路线表达式：ⅤⅢⅨ（正常螺纹导程）（扩大螺纹导程）B、扩大螺距的传动路线主轴ⅥⅧⅣ主轴Ⅵ与轴Ⅸ之间的传动路线表达式：ⅤⅢⅨ（正常螺纹导程）（扩大螺纹导程）从主轴Ⅵ与轴Ⅸ之间的传动比：（2）车削模数螺纹

(主要用于公制蜗杆，而公制蜗杆的齿距为πm)模数螺纹的导程为:

Pm=kπm

k---螺纹的头数观察得：特点：导程为分段等差数列，且段与段之间成倍数关系，且含有特殊因子π。58M3M4M5ⅩⅨ（离合器M3、M4脱开，M5接合）其运动平衡式为：化简后得：

车削模数螺纹仅改变挂轮为。其余部分的传动路线与车削公制螺纹的相同。

Pm=kπm（3）车削英制螺纹导程特点：英制螺纹以每英寸长度上的螺纹牙数a（牙/英寸）表示。螺距：导程：特点：分母为分段等差数列，且含有特殊因子25.4。要求：主轴至刀架传动比的倒数是分段等差数列，且传动比中应包含25.4。英制螺纹进给传动链：

1.将基本组的主、被动关系颠倒过来，即轴ⅩⅤ为主动，轴ⅩⅣ为被动。

2.改变传动链中部分传动比，使其中含有25.4因子。英制螺纹传动路线：58M3M4M5ⅩⅨM3和M5结合，M4脱开，轴ⅩⅥ左端的滑移齿轮Z25移至左面位置。主轴Ⅵ——————————ⅨⅪⅩⅢⅩ刀架（右螺纹）（左螺纹）———ⅩⅣU倍ⅩⅤ———ⅩⅥU基—ⅩⅧM5—丝杠ⅩⅨ—M31—传动路线表达式：车削英制螺纹的运动平衡式（换置公式）：其中：化简：（4）车削径节螺纹—用于车英制蜗杆径节螺纹的螺距为：特点：分母为分段等差数列，且含有特殊因子25.4和π特殊因子。要求：π--传动路线中的挂轮和模数螺纹相同，其他部分与车削英制螺纹的传动路线相同。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。

挂轮改为:M3和M5结合，M4脱开，同时轴ⅩⅥ左端的滑移齿轮Z25移至左面位置。其他部分同英制螺纹的传动路线：58M3M4M5ⅩⅨM3和M5结合，M4脱开车削径节螺纹的运动平衡式（换置公式）：其中：化简：（5）车削非标准和较精密螺纹

将M3，M4和M5全部接合。缩短了传动路线，螺纹导程S依靠挂轮传动比的变化来调整。传动路线：58M3M4M5ⅩⅨM3、M4、M5全部结合adcb

求挂轮传动比（换置公式）：此时运动平衡式为：车削非标准和较精密螺纹2.

车削圆柱面和端面（纵向和横向进给传动链）传动路线：M5脱开，运动经28/56传光杆，经溜板箱至刀架，使刀架作纵向或横向机动进给。58M3M4M5ⅩⅨⅩⅩM5脱开，运动经28/56传光杆ⅩⅨⅩⅩM5ⅩⅧ36M8ⅩⅪⅩⅫⅩⅩⅢM6M7ⅩⅩⅣⅩⅩⅧⅩⅩⅤ12ⅩⅩⅦⅩⅩⅩⅩⅩⅨ

（公制螺纹传动路线）主轴（Ⅵ）－－ⅩⅧ－28/56－ⅩⅩ－（英制螺纹传动路线）

36/32×32/56－M8（超越离合器及安全离合器)－ⅩⅫ－4/29－ⅩⅩⅢ

40/48-M6—ⅩⅩⅣ—28/80—ⅩⅩⅤ—Z12——齿条—刀架

40/30×30/48-M6（纵向进给）

—40/48-M7—ⅩⅩⅧ—48/48×59/18—ⅩⅩⅩ—刀架

40/30×30/48-M7

（横向进给）传动路线表达式为：

（公制螺纹传动路线）主轴（Ⅵ）－－ⅩⅧ－28/56－ⅩⅩ－（英制螺纹传动路线）

36/32×32/56－M8（超越离合器及安全离合器)－ⅩⅫ－4/29－ⅩⅩⅢ

40/48-M6—ⅩⅩⅣ—28/80—ⅩⅩⅤ—Z12——齿条—刀架

40/30×30/48-M6（纵向进给）

—40/48-M7—ⅩⅩⅧ—48/48×59/18—ⅩⅩⅩ—刀架

40/30×30/48-M7

（横向进给）传动路线表达式为：

利用u基和u倍，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。

f纵=1(主轴)×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/48×28/80×12×π×2.5

化简得：f纵=0.71u基u倍

当运动经正常螺距米制螺纹传动路线传动时，其运动平衡式：3.刀架快速移动传动链ⅩⅩⅢ

3.刀架快速移动传动链（纵向进给）快速电机－13/29－ⅩⅫ－（横向进给）

当快速电机使轴ⅩⅫ快速旋转时，依靠齿轮Z56与轴ⅩⅫ间的超越离合器，可避免与进给箱传来的低速工作进给运动发生干涉。

首先传递低速转动，当与低速转动转向相同的高速转动介入时，将高速转动与低速转动分离开，即不会将高速转动传递到低速端。1-外环2-星形体3-圆柱滚子4-柱销5-弹簧4、分析CA6140车床传动系统的进给传动链，写出车削英制螺纹和车削模数螺纹的传动路线表达式，并推导运动平衡式(换置公式)。5、写出加工螺距P=4，螺纹头数k=2的螺纹运动平衡式.

6、证明：f纵=2f横。作业：三、CA6140型卧式车床的主要结构（一）主轴箱结构图花键套1带轮2法兰3主轴箱体4螺钉1.卸荷带轮1.卸荷带轮：⑴结构：

①带轮2与花键套1用螺钉连接，并支承在法兰3内的两个轴承上，当带轮转动时，带动花键套一起转动；②法兰3固定在主轴箱体上。⑵胶带拉力的传递线路：

电动机-带轮2-花键套1-轴承-法兰3-箱体⑶卸荷带轮的特点：

使轴Ⅰ的花键只传递扭矩，不承受弯矩，从而避免因胶带拉力造成轴Ⅰ的弯曲变形。2.主轴的变向、制动及其操纵机构⑴摩擦离合器（图7-5）：主要组成：①内摩擦片3：内孔为花键孔，装配在轴Ⅰ的花键上，随轴Ⅰ一起转动；②外摩擦片2：外表面有4个凸起，该凸起卡在空套齿轮的缺口槽内，带动空套齿轮一起转动；内孔为光孔，空套在轴Ⅰ上；③压块8：用于压紧内外摩擦片；④调整螺母9：用于调整内外摩擦片的压紧力；⑤元宝形杠杆6：通过该杠杆的推动，使压块移动压紧摩擦片。组成：摩擦离合器由花键轴Ⅰ、内外摩擦片组成。内摩擦片通过花键孔与花键轴连接，并随轴一起旋转；外摩擦片空套在花键轴上，外表面有4个凸起，该凸起卡在空套齿轮的缺口槽内，带动空套齿轮一起转动；当内外摩擦片挤压在一起且摩擦力足够时，外摩擦片随内摩擦片一起旋转。作用：①传递扭矩②主轴的换向

③过载保护

摩擦离合器视频下面图中的结构在机床中用于什么场合？说出该结构的名称，叙述其组成和工作原理（12分）

（使用场合2分，结构名称1分，内摩擦片结构2分，外摩擦片结构2分，内外摩擦片的结合动作过程及运动传递4分，压紧不同方向1分）答案：图中的结构为摩擦离合器。该结构用于机床中传递扭矩、主轴的换向，还起过载保护作用。离合器中的3为内摩擦片，3通过花键内孔与轴Ⅰ连接，并随轴Ⅰ一起转动；2为外摩擦片，内孔为光孔，外圆上有4个凸起，插入空套齿轮的槽中，带动空套齿轮一起转动，当压块压紧内外摩擦片时，内摩擦片通过摩擦力带动外摩擦片转动，外摩擦片通过外圆上的4个凸起带动空套齿轮转动，因此把轴Ⅰ的转动传给空套齿轮，由此起到传递扭矩的作用。随着摩擦片在不同方向的压紧，可以传递不同方向的运动，从而起到换向作用。⑵制动装置：

组成及各部件的作用：制动轮16，安装在轴Ⅳ上，在制动力的作用下停止转动时带动轴Ⅳ停止运动；制动带15，在杠杆的带动下拉紧制动轮使之停止转动；调节螺钉13，调节制动带的拉紧程度；杠杆14，带动制动带实现拉紧动作。结构图⑵制动装置515161413轴Ⅳ轴Ⅰ17制动装置视频主轴组件：⑴主轴：

空心阶梯轴，前端内孔为莫氏6号锥孔。前端结构为短圆锥法兰结构，以短圆锥做定位面。

短圆锥法兰结构特点：装卸方便、工作可靠、定心精度高、主轴刚性好。锁紧盘卡盘螺钉轴肩⑵主轴支承：①前支承：D级精度3182121型双列圆柱滚子轴承，用于承受径向力。

双列短圆柱滚子轴承特点：刚性好、精度高、尺寸小、承载能力大。②后支承：

D级精度46215型角接触球轴承，承受径向力和由后向前的轴向力；

D级精度的8215型推力球轴承，承受由前向后的轴向力。角接触球轴承螺母20螺母21套筒23螺母24套筒26套筒27③轴承间隙调整：前支承：松开前端螺母20，拧动螺母21，推动套筒23，使D3182121轴承的内环沿轴向移动，由于内环较薄同时有1：12的锥度，所以内环作径向膨胀，从而使轴承的径向间隙得到调整。后支承：首先松开螺母24上的紧定螺钉，然后拧动螺母，推动套筒26，使角接触轴承的间隙得到调整；拧动螺母24的同时，向后拉主轴和套筒，推力轴承右端的套筒27在主轴轴肩的作用下压紧该轴承，使推力轴承的轴向间隙得到调整。螺母20螺母21套筒23螺母24套筒26套筒27⑶主轴上的传动件右端齿轮：左旋斜齿轮，空套在主轴上，传动时可抵消部分切削力。中间齿轮：可在花键上滑移。处于右边位置时，传递低速线路；处于左边位置时，传递高速线路；处于中间位置时，主轴与前面的传动链断开，可以轻快地转动。

左端齿轮：连接进给传动链。M1M2M3M4M5M220515080ⅥⅤⅣⅢⅧⅡⅨⅩⅪⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨ3625281845主轴箱有多少滑移齿轮？变速操纵机构(六速操纵机构)图7-7轴Ⅱ、轴Ⅲ上滑动齿轮的操纵机械1——轴2——盘形凸轮3——杠杆4——曲柄5——拨叉ⅡⅢ滑移齿轮操纵机构工作原理：转动手柄，链条传动轴1转动，轴1通过键连接传动凸轮盘2和曲柄4转动，凸轮盘上的凸轮曲线槽位置随之发生变化，当连接杠杆3的滚子处在凸轮曲线中大曲率半径的位置时，杠杆的摆动通过拨叉拨动双联齿轮A处于左边位置；当连接杠杆3的滚子处在凸轮曲线中小曲率半径的位置时，杠杆的摆动通过拨叉拨动齿轮A处于右边位置。由此操纵双联齿轮A的两个位置。杠杆3的滚子在每一个曲率半径的曲线槽中运动的同时，曲柄4在转动中通过伸出的圆销拨动拨叉5，使之有左、中、右三个不同的位置，并通过拨叉5拨动三联齿轮B。两个曲率半径不同的曲线分别和曲柄4的三个位置组合，可实现6中不同的转速。ⅩⅨⅩⅩM5ⅩⅧ36M8ⅩⅪⅩⅫⅩⅩⅢM6M7ⅩⅩⅣⅩⅩⅧⅩⅩⅤ12ⅩⅩⅦⅩⅩⅩⅩⅩⅨ（二）溜板箱图7-8溜板箱操纵机构bcaⅩⅩⅧⅩⅩⅣ盖15纵向横向下面图中的机构在机床中用于什么场合？说出该机构在机床中进行操作的方法和过程，并说明离合器M6和M7的作用。（12分）（使用场合2分，横向、纵向操纵各4分，M6和M7的作用各1分）

图中为车床的机动进给操纵机构。纵向操纵：纵向板动手柄1，带动连杆3移动，通过连杆带动凸轮转动，凸轮上曲线槽位置的变化迫使离合器M6动作，使离合器中间与轴有运动连接的部分移动到需要的位置，使纵向机动进给在需要工作的位置接通或断开。横向操纵：横向板动手柄1，带动轴14转动，凸轮13随之转动凸轮上曲线槽位置的变化迫使离合器M7动作，使离合器中间与轴有运动连接的部分移动到需要的位置，使横向机动进给在需要工作的位置接通或断开。离合器M6操纵纵向机动进给在不同方向的动作。离合器M7操纵横向机动进给在不同方向的动作。2.互锁机构固定套销子弹