CA6140车床介绍

第二章 车床 车床实物图 第一节 车床的用途、运动和分类用 途 ： 主 要 用 于 加 工 各 种 回 转 表 面 ，如内 外 圆 柱 面 ， 圆 锥 面 及 成 形回 转 表 面 和 回 转 体 的 端 面 等 ， 有 些 车 床 可 以 加 工 螺 纹 面 。运 动 ： 1.表 面 成 形 运 动 (1)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 。 (2)刀 具 的 移 动 ： 车 床 的 进 给 运 动 。 2.辅 助 运 动：切 入 运 动 ， 刀 架 纵 、 横 向 的 机 动 快 移 。分 类：按 其 用 途 和 结 构 的 不 同 ， 主 要 分 为 ： 卧 式 车 床 及 落 地 车 床 、立 式 车 床 、 转 塔 车 床 、 仪 表 车 床 、 单 轴 自 动 和 半 自 动 车 床 、 多 轴 自 动 和 半 自 动 车 床 、 彷 形 车 床 及 车 床 、 多 刀 专 门 化 车 床 第二节 CA6140A型卧式车床一.机床的工艺范围 它 适 用 于 加 工 各 种 轴 类 ， 套 筒 类 和 盘 类 零 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 钻 孔 、 扩 孔 、 铰 孔 和 滚 花 等 工 艺 。 卧式车床所能加工的经典表面 二. 机床的总布局 机 床 的 总 布 局 就 是 机 床 各 主 要 部 件 之 间 的 相 互 位 置 关 系 ， 及它 们 之 间 的 运 动 关 系 。 CA6140的 主 要 组 成 部 分 如 下 ：1） 主 轴 箱 （ Headstock） 固 定 在 床 身 左 上 端 ， 内 装 有 主 轴 及 换 向 、变 速 机 构 。 2） 刀 架 部 件 （ Tool slide） 沿 床 身 导 轨 作 纵 向 移 动 ， 使 车 刀 作 纵 向、 横 向 或 斜 向 运 动 。3） 尾 座 （ Tailstock） 顶 尖 伸 出 用 于 支 承 工 件 。 同 时 尾 架 还 可 以 安装 钻 头 等 孔 加 工 刀 具 ， 进 行 孔 加 工 。 4） 进 给 箱 （ Feedbox） 通 过 不 同 齿 轮 啮 合 以 改 变 机 动 进 给 的 进 给 量和 加 工 螺 纹 的 导 程 ， 实 现 不 同 的 进 给 速 度 。 5） 溜 板 箱 （ Apron） 溜 板 箱 实 现 刀 架 纵 向 或 横 向 进 给 、 快 速 移 动 或车 螺 纹 ， 通 过 溜 板 箱 上 的 手 柄 和 按 钮 来 操 控 机 床 。6） 床 身 （ Bed） 主 要 起 支 承 作 用 ， 床 身 一 般 为 铸 铁 材 料 ， 耐 压 不 受拉 。 尾座主轴箱安装工件获旋转运动刀架安装刀具直线移动进给箱溜板箱提供所需运动床身决定布局导轨动力 CA6140 型卧式车床外形图 三、CA6140主要技术性能床 身 上 最 大 工 件 回 转 直 径 :400mm最 大 工 件 长 度 :750； 1000； 1500； 2000mm刀 架 上 最 大 工 件 回 转 直 径 :210mm主 轴 转 速 ： 正 转 24级 10 1400r/min 反 转 12级 14 1580r/min进 给 量 ： 纵 向 64级 0.028 6.33mm/r 横 向 64级 0.014 3.16mm/r车 削 螺 纹 范 围 ： 米 制 螺 纹 44种 P=1 192mm 英 制 螺 纹 20种 =2 24牙 /in 模 数 螺 纹 39种 m=0.25 48mm 径 节 螺 纹 37种 DP=1 96牙 /in 主 电 动 机 功 率 ： 7.5kW 第三节 CA6140A型卧式车床的传动系统 （一）机床传动系统图 CA6140车床传动系统图 主 运 动 传 动 链 : 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 。 a)传 动 路 线 电 动 机 (7.5kw， 1450r/min)V带 轮 主 轴 箱 中 的 轴 I双 向 多 片 摩 擦 离 分 器 M1。 接 下 来 有 三 种 传 动 路 线 ： 1.压 紧 离 合 器 M1左 部 的 摩 擦 片 ， 轴 I轴（ 正 转 ） ； 2.压 紧 离 合 器 M 1右 部 的 摩 擦 片 ， 轴 I轴（ 反 转 ） ； 3.离 合 器 M1 处 于 中 间 位 置 ， 主 轴 停 转 。两 末 端 件 ： 主 电 动 机 主 轴 传 动 路 线 表 达 式 :（主轴）合右左电机（ 5063 )(M258265150802050508020 58225030413930343450)M1( 41533658)M1(230130 r/min) 7.5kw,1450 注 :) 在 轴上 装 有 双 向 多 片 摩 擦 离 合 器 M1， 使 主 轴 正 转 、 反 转 或停 止 。 M1左 部 压 紧 时 ， 正 转 ； M1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 ； )主 轴 上 的 滑 移 齿 轮 50移 至 右 端 ， 使 其 与 主 轴 上 的 齿 式 离 合 器 M2啮合 。 主 轴 获 得 11.2r/min 560r/min的 低 转 速 ；)齿 式 离 合 器 M2啮 合 脱 开 ， 运 动 由 轴直 接 传 给 主 轴 ， 得 到 6级 高转 速 ， 500r/min 1600r/min。 运 动 平 衡 式 计 算 电主 uuunn )1(230130 V带 轮 的 滑 动 系 数 ， 可 取 =0.02； u -为 轴 I和 轴 间 的 可 变 传 动 比 ， 其 余 类 推 。 b)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 2 3 （2 2-1） =18级 转 速 ， 加 上 由 高 速 传 动 路 线 获 得 的 6级 转 速 ， 主轴 共 可 获 得 24级 正 转 转 速 。 主 轴 反 转 时 ， 有 3 1+（ 2 2-1） =12级 转 速 。 主 轴 各 级 转 速 按 运 动 平 衡 式 计 算 。 例 如 ： 某 级 转 速 为 ： min/5005063582241532301301450 rn 主注 ： 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 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 。 CA6140A型卧式车床主传动系统转速图 进 给 运 动 传 动 链 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 。 两 个 末 端 件 ： 主 轴 刀 架 （ 丝 杠 ） a) 车 螺 纹 进 给 运 动 传 动 链 CA6140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 ， 可 以 车 削 大 导 程 、 非 标 准 和 较 精 密 的 螺 纹 。 它 可 以 车 削 右旋 螺 纹 ， 也 可 以 车 削 左 旋 螺 纹 。 计 算 位 移 ： 主 轴 1r刀 架 移 动加 工 螺 纹 的 一 个 导 程 L工 (mm) 运 动 平 衡 方 程 式 : u 从 主 轴 到 丝 杠 之 间 的 总 传 动 比 ； L丝 机 床 丝 杠 的 导 程 ， CA6140型 车 床 的 L丝 =12mm； L工 被 加 工 螺 纹 的 导 程 （ mm )。 工丝主轴LLu1 )车削米制螺纹 传 动 路 线 ：刀架（丝杠）（啮合）（左螺纹）（右螺纹）主轴 倍 536252536 3625751001006333252533 33335858基 Muu 运 动 平 衡 式 ：化 简 后 得 ：u基 、 u倍 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 u基 和 u倍 值 ， 就 可 得 到 米 制 螺 纹 导 程 L 的 各 值 （ 1 12mm） 。 mmuuL 122536362536257510010063333358581 )( 倍基主轴倍基uuL 7 进 给 箱 中 的 基 本 变 速 组 是 双 轴 滑 移 齿 轮 变 速 机 构 ， V轴 上的 四 个 滑 移 齿 轮 可 分 别 与 轴 上 邻 近 的 两 个 固 定 齿 轮 相 啮 合 ，共 有 8种 传 动 比 ： 75.628261 基u 7728282 基u 792836 4 基u 7828323 基u 75.914195 基u 71014206 基u 71121337 基u 7122136 8 基u 增 倍 变 速 组 由 轴 间 的 三 轴 滑 移 齿 轮 机 构 组 成 。 可 变换 四 种 传 动 比 ：它 们 之 间 依 次 相 差 2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 的 螺 纹 。 变 换 u 基 和 u倍 的 值 ， 就 可 得 到32种 导 程 值 ， 其 中 标 准 的 有 20种 。81481545181 倍u 41481535282 倍u 21283545183 倍u 1283535284 倍u 扩 大 导 程 传 动 路 线 从 传 动 路 线 表 达 式 可 知 ， 扩 大 螺 纹 导 程 时 ， 主 轴到 轴的传 动 比 为 ： 当 主 轴 转 速 为 45-140r/min时 ， ）（接正常导程传动路线（正常导程）（扩大导程）主轴 5858 582644442080505020802658 458264444505020802658 1 扩u 当 主 轴 转 速 为 11.2-35.5r/min 时，而 正 常 螺 纹 导 程 时 ， 主 轴 到 轴 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 扩 大 4倍 或 16倍 。CA6140型 车 床 车 削 大 导 程 米 制 螺 纹 时 ， 最 大 螺 纹 导 程 为 192mm。16582644442080208026582 扩u 1 5858 u CA6140型 车 床 公 制 螺 纹 表 (L/mm) ) 车 削 英 制 螺 纹 英 制 螺 纹 以 每 英 寸 长 度 上 的 螺 纹 扣 数 (扣 /in)表 示 ， 其 标准 值 也 按 分 段 等 差 数 列 的 规 律 排 列。 英 制 螺 纹 的 导 程 ： L=1/(in) 由 于 CA6140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 ： )(4.25)(1 mminL 英 制 螺 纹 传 动 路 线 与 米 制 螺 纹 路 线 相 比 有 以 下 调 整 ：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； 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 。运 动 平 衡 式 为 ： 将 L=25.4/代 入 上 式 ， 得 ： 变 换 u 基 和 u倍 的 值 ， 就 可 得 到 各 种 标 准 的 英 制 螺 纹 。倍基倍基主轴uu uuL 14.2574 12253617510010063333358581 )( )/47 inuu（扣倍基 CA6140型 车 床 英 制 螺 纹 表 (k=1时 ， a/牙 .in-1) )车削模数螺纹 模 数 螺 纹 主 要 用 在 米 制 蜗 杆 中 ， 用 模 数 m表 示 螺 距 的 大 小 。螺 距 与 模 数 的 关 系 为 ： pm= m(mm) 模 数 螺 纹 的 导 程 为 ： Lm=k m(mm) （ k螺 纹 的 头 数 ） 模 数 螺 纹 的 标 准 模 数 m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 纹 的 螺 距 中含 有 因 子 ， 因 此 车 削 模 数 螺 纹 时 所 用 的 挂 轮 为9710010064 运 动 平 衡 式 为 ： 式 中 化 简 后 得 只 要 变 换 u基 和 u倍 ， 就 可 车 削 各 种 不 同 模 数 的 螺 纹 。 122536362536259710010064333358581( 倍基主轴）uuLm 48736259710010064 倍基uukm 47 CA6140型 车 床 模 数 螺 纹 表 (k=1时 ， m/mm) )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 准 参 数 为 径 节 ， 用 DP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 。 根据 径 节 的 定 义 可 得 蜗 轮 齿 距 为 ： 式 中 z蜗 轮 的 齿 数 ， D蜗 轮 的 分 度 圆 直 径 （ in） 。 只 有 英 制 蜗 杆 的 轴 向 齿 距 PDP与 蜗 轮 齿 距 /DP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 ： 标 准 径 节 的 数 列 也 是 分 段 等 差 数 列 。 inDPDzzDp 蜗轮齿距mmDPkinDPP DP 4.25 车 削 径 节 螺 纹 时 ， 可 采 用 英 制 螺 纹 的 传 动 路 线 ， 但 挂 轮 需换 为 ： 运 动 平 衡 式 : 化 简 得： 变 换 u基 和 u倍 可 得 常 用 的 24种 径 节 螺 纹 。 12253619710010064333358581 倍基（主轴）uuLDP9710010064 倍基uukDP 7 CA6140型 车 床 径 节 螺 纹 表 (k=1时 ， a/牙 .in-1) ) 车 削 非 标 准 螺 纹 和 精 密 螺 纹 所 谓 非 标 准 螺 纹 是 指 利 用 上 述 传 动 路 线 无 法 得 到 的 螺 纹 。 传 动 路 线 ： 离 合 器 M3、 M4和 M5全 部 啮 合 ， 被 加 工 螺 纹 的 导 程 L工依 靠 调 整 挂 轮 的 传 动 比 u挂 来 实 现 。 运 动 平 衡 式 ： 换 置 公 式 ： 由 于 传 动 链 短 ， 误 差 小 ， 若 选 择 高 精 度 的 齿 轮 作 挂 轮 ， 则 可 加 工精 密 螺 纹 。 mmuL 12333358581 挂（主轴）工12工 挂Ldcbau 纵 向 和 横 向 进 给 传 动 链 机 动 进 给 传 动 链 主 要 是 用 来 加 工 圆 柱 面 和 端 面 ， 为 了 减 少 螺纹 传 动 链 丝 杠 及 开 合 螺 母 磨 损 ， 保 证 螺 纹 传 动 链 的 精 度 ， 机 动 进给 是 由 光 杠 经 溜 扳 箱 传 动 的 。 a) 纵 向 机 动 进 给 传 动 链 两 末 端 件 ： 主 轴 1r-刀 架 f(mm) 运 动 平 衡 式 ：rmm uuf /125.2802848303040294 5632323656282536362536257510010063333358581 倍基（主轴）纵 化 简 后 得 ：正 常 螺 距 的 米 制 螺 纹 加 工 路 线 得 到 进 给 量 0.08-1.22mm/r（ 32种 ）正 常 螺 距 的 英 制 螺 纹 加 工 路 线 得 到 进 给 量 0.86-1.59mm/r（ 8种 ）扩 大 螺 距 的 米 螺 纹 加 工 路 线 得 到 进 给 量 0.028-0.54mm/r（ 8种 ）扩 大 螺 距 英 制 螺 纹 加 工 路 线 得 到 进 给 量 1.71-6.33mm/r(16种 ） 倍基纵uuf 71.0 b) 横 向 机 动 进 给 传 动 链 -M6- - I-M8- II - - -M7- - (横 ） 当 横 向 机 动 进 给 与 纵 向 进 给 的 传 动 路 线 一 致 时 ， 2f横 =f纵 ， 横 向与 纵 向 进 给 量 的 种 数 相 同 （ 64种 ） 。 C)刀 架 快 速 移 动 为 了 缩 短 辅 助 时 间 ， 提 高 生 产 效 率 ， CA6140型 卧 式 车 床 的 刀架 可 实 现 快 速 机 动 移 动 。 刀 架 的 纵 向 和 横 向 快 速 移 动 由 快 速 移 动电 动 机 (P=0.25kw， n=1360r min)传 动 ， 经 齿 轮 副 18/24使 轴 高 速 转 动 ， 再 经 蜗 轮 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 由 溜 板 箱 中 双 向 离 合 器 M6和 M7控 制 。 传 动 路 线 表 达 式 为 : 刀 架 快 速 纵 向 右 移 的 速 度 横向纵向快速移动电动机 762942418 MMmin/76.4125.280284830304029424181360 mv 纵右（快） 车床主传动系统图 分析图示的传动系统，写出传动路线表达式；求主轴的转速级数；计算主轴的最高、最低转速 CA6140型卧式车床的主要结构1主 轴 箱 主 轴 箱 是 车 床 的 主 要 部 件 ， 其 主 要 功 能 是 支 承 主 轴 ， 实 现 其开 、 停 、 换 向 、 制 动 和 变 速 ， 把 进 给 运 动 从 主 轴 传 向 进 给 系 统 。 a)卸 荷 带 轮 把 径 向 载 荷 卸 给 箱 体 ， 即 避 免 因 V型 带 的 拉 力 而 使 轴 产 生弯 曲 变 形 ， 提 高 了 传 动 的 平 稳 性 。 卸 荷 路 径 ： F径 向 （ 带 轮 2） 螺 钉 花 键 套 1深 沟 球 轴 承 法 兰 3箱 体 4 b)双 向 多 片 式 摩 擦 离 合 器 、 制 动 器 及 其 操 纵 机 构 摩 擦 离 合 器 除 传 递 运 动 和 动 力 ， 使 主 轴 实 现 正 、 反 转 、 停 车外 ， 还 能 起 过 载 保 险 装 置 的 作 用 。 CA6140型卧式主轴箱展开图 CA6140型 卧 式 车 床 主 轴 箱 侧 面 图 主轴箱的向视图 主轴箱的剖面图 摩擦离合器与制动器 双向片式摩擦离合器机构(CA6140)1双联齿轮 2外摩擦片 3内摩擦片 4a、4b螺母5圆销 6弹簧销 7拉杆 8滑套 9销轴10羊角形摆块、11、12止推片 13齿轮 14压套 c)主 轴 组 件 主 轴 是 主 轴 箱 中 的 主 要 组 成 部 分 ， 主 轴 、 主 轴 上 齿 轮 、 轴 承等 一 系 列 零 件 组 成 主 轴 组 件 。 主轴前端短锥法兰式结构1螺钉 2锁紧盘 3主轴 4卡盘座 5螺栓 6螺母 变速操纵机构示意图(CA6140)1双联齿轮 2三联齿轮 3拨叉 4拨销 5曲轴 6盘形凸轮7轴 8链条 9变速手柄 10圆销 11杠杆 12拨叉、传动轴 d)变 速 操 纵 机 构 2进 给 箱 进 给 箱 的 功 用 是 变 换 被 加 工 螺 纹 的 种 类 和 导 程 ， 以 及 获 得 所需 的 各 种 机 动 进 给 量 。 进 给 箱 由 以 下 几 部 分 组 成 ： 变 换 螺 纹 导 程和 进 给 量 的 变 速 机 构 （ 包 括 基 本 组 1和 增 倍 组 2） 、 变 换 螺 纹 种 类的 移 换 机 构 4、 丝 杠 和 光 杠 的 转 换 机 构 3以 及 操 纵 机 构 等 。 CA6140型卧式车床进给箱 3溜 板 箱 溜 板 箱 的 功 用 是 将 丝 杆 或 光 杆 传 来 的 旋 转 运 动 变 为 直 线 运 动并 带 动 刀 架 进 给 ， 控 制 刀 架 运 动 的 接 通 、 断 开 和 换 向 、 机 床 过 载保 护 ， 手 动 操 纵 刀 架 移 动 和 实 现 快 速 移 动 。 它 主 要 由 双 向 牙 嵌 式离 合 器 ， 纵 、 横 向 机 动 进 给 和 快 速 移 动 的 操 纵 机 构 ， 开 合 螺 母 及其 操 纵 机 构 ， 互 锁 机 构 ， 超 越 离 合 器 和 安 全 离 合 器 等 组 成 。 超越离合器1、8弹簧2离合器右半部3离合器左半部4星形体5外环6圆柱滚子7柱销 安全离合器的工作原理图a)正常机动进给b)过载时推开离合器右半部c)传动链断开1弹簧2离合器右半部3离合器左半部 溜板箱操纵机构立体图 互锁机构的工作原理图 第三节 其他车床简介一 .车 床 自 动 化 的 发 展 普 通 卧 式 车 床 的 优 点 ： 使 用 范 围 广 ， 灵 活 性 大 。 普 通 卧 式 车 床 的 局 限 性 ： 能 安 装 的 刀 具 较 少 ， 自 动 化 程 度 低， 只 适 用 于 单 件 小 批 生 产 和 修 理 车 间 。 由 于 普 通 卧 式 车 床 的 辅 助 运 动 主 要 靠 工 人 操 纵 ， 当 加 工 形 状比 较 复 杂 ， 特 别 是 带 有 内 外 螺 纹 的 工 件 时 ， 工 人 必 须 多 次 装 卸 刀具 ， 移 动 尾 座 以 及 频 繁 对 刀 、 试 切 和 测 量 尺 寸 等 ， 生 产 率 低 。 计算 机 数 控 砖 塔 车 床 正 是 随 着 车 床 自 动 化 和 柔 性 化 的 需 要 而 发 展 起来 的 。 转 塔 车 床 与 卧 式 车 床 在 结 构 上 最 主 要 的 区 别 是 ， 它 没 有 尾 座和 丝 杠 ， 而 在 尾 座 的 位 置 安 装 一 个 可 纵 向 移 动 的 多 工 位 刀 架 ， 刀架 上 安 装 多 把 刀 具 。 它 具 有 一 个 可 绕 垂 直 轴 线 转 位 的 六 角 转 塔 刀架 ， 在 六 个 面 上 各 可 安 装 一 把 或 一 组 刀 具 ， 通 常 ， 转 塔 刀 架 由 溜板 箱 驱 动 ， 只 能 作 纵 向 进 给 运 动 ， 用 于 车 削 内 外 圆 柱 面 、 钻 、 扩， 铰 孔 及 攻 螺 纹 和 套 螺 纹 等 。 转 塔 车 床 还 有 一 个 前 刀 架 ， 这 个 刀架 既 可 以 在 床 身 的 导 轨 上 作 纵 向 进 给 ， 切 削 大 直 径 的 外 圆 柱 面 ，还 可 以 作 横 向 进 给 加 工 内 ， 外 端 面 和 沟 槽 。 转 塔 刀 架 上 还 设 有 定程 机 构 。 主 轴 箱 和 进 给 箱 装 在 机 床 的 左 部 ， 这 与 卧 式 车 床 的 布 局相 同 。 CK 3263B型 数 控 转 塔 车 床 CK3263B型 计 算 机 数 控 转 塔 车 床 是 沈 阳 第 三 机 床 广 在 引 进 国内 外 先 进 技 术 的 基 础 上 开 发 的 新 产 品 ， 具 有 驱 动 功 率 大 、 加 工 精度 高 、 适 应 性 强 和 便 于 现 代 化 生 产 管 理 等 许 多 特 点 。 该 产 品 在 我国 最 先 通 过 了 数 控 机 床 的 可 靠 性 考 核 ， 在 数 控 车 床 产 品 中 具 有 一定 的 代 表 性 。 CK3263B型 计 算 机 数 控 转 塔 车 床 综 合 了 卧 式 车 床 、 转 塔 车 床、 仿 形 车 床 和 多 刀 半 自 动 车 床 的 功 能 ， 是 一 种 柔 性 、 高 效 自 动 化的 现 代 机 床 。 转塔车床的加工实例1.挡块限送料长度； 2.双刀同时车外圆； 3.车外圆及倒角；4.打中心孔； 5.钻孔； 6.套车外螺纹； 7.前刀架刀切槽；8.前刀架刀倒角； 9.前刀架刀滚花； 10.切断刀切下工件 在 转 塔 车 床 上 加 工 时 ， 须 根 据 工 件 加 工 工 艺 过 程 ， 预 先 将 所用 的 全 部 刀 具 部 安 装 在 刀 架 上 ， 并 根 据 工 件 加 工 尺 寸 调 整 好 位 置， 同 时 调 整 好 定 程 机 构 上 的 挡 块 ， 以 控 制 每 组 刀 具 的 行 程 终 点 位置 。 加 工 时 这 些 刀 具 依 次 转 到 加 工 位 且 顺 序 地 对 工 件 进 行 加 工 。上 图 是 转 塔 车 床 的 加 工 实 例 。 被 加 工 毛 坯 为 圆 棒 料 ， 加 工 过 程 共分 9个 工 步 ：1)送 料 至 送 料 挡 块 ， 棒 料 夹 紧 后 ， 转 塔 刀 架 退 回 并 转 位 ；2)钻 中 心 孔 ； 3)车 外 圆 、 倒 角 及 钻 孔 ； 4)钻 孔 ； 5)铰 孔 ；6)用 板 牙 套 外 螺 纹 ；7)用 前 刀 架 上 的 车 刀 成 形 车 削 ；8)用 前 刀 架 上 的 滚 花 滚 子 滚 花 ；9)用 前 刀 架 上 的 切 断 刀 切 断 。 转塔车床上加工的典型零件 二 .机 床 的 用 途 和 运 动(一 )机 床 的 用 途 和 布 局 CK3263B型 计 算 机 数 控 转 塔 车 床 是 两 坐 标 (x向 和 z向 )连 续 控制 的 (CNC)车 床 ， 可 完 成 外 圆 、 内 孔 、 端 面 、 成 形 回 转 表 面 、 车槽 、 倒 角 、 内 外 螺 纹 ， 多 头 螺 纹 ， 锥 螺 纹 等 多 道 工 序 的 加 工 ， 适合 于 精 度 要 求 较 高 、 形 状 复 杂 的 阶 梯 轴 类 ， 盘 类 和 套 类 零 件 的 加工 。 对 多 品 种 小 批 量 或 单 件 生 产 均 可 获 得 较 高 的 技 术 经 济 效 益 。 机 床 外 形 如 图 所 示 。 倾 斜 的 床 身 5装 在 底 座 1上 。 床 身 导 轨 面与 水 平 面 的 夹 角 为 75 ， 利 于 排 屑 ， 操 作 ， 调 整 方 便 。 床 身 导 轨 6镶 钢 淬 硬 ， 并 经 过 精 密 磨 削 ， 具 有 较 高 的 几 何 精 度 和 精 度 保 持 性。 床 身 左 端 固 定 有 主 轴 箱 ， 图 中 被 盖 板 挡 住 ， 未 示 出 ， 床 身 中 部为 刀 架 溜 板 4， 分 为 两 层 。 底 层 为 纵 向 溜 板 ， 可 沿 床 身 导 轨 面 5作纵 向 (z向 )移 动 ， 上 层 为 横 向 溜 板 ， 可 沿 纵 向 溜 板 的 上 导 轨 面 作 横向 (沿 床 身 倾 斜 方 向 ， 即 x向 )移 动 。 刀 架 溜 板 上 装 有 转 塔 刀 架 3，刀 架 具 有 8个 工 位 ， 可 装 12把 刀 具 ， 在 加 工 过 程 中 ， 可 按 照 零 件 加工 程 序 ， 自 动 转 位 ， 将 所 需 的 刀 具 转 到 加 工 位 置 。 CK3263B型数控车床外形图 (二 )机 床 的 运 动1.表 面 成 形 运 动 数 控 车 床 的 表 面 成 形 运 动 与 卧 式 车 床 相 同 ， 但 在 传动 联 系 上 却 有 明 显 的 区 别 。 其 传 动 原 理 图 如 下 图 所 示 。 数控车床的螺纹链和进给链 在 数 控 车 床 上 ， 主 轴 的 旋 转 运 动 B1、 刀 架 的 纵 向 移 动 A2和 横向 移 动 A3用 主 轴 脉 冲 发 生 器 P联 系 起 来 ， 这 种 联 系 不 是 机 械 联 系， 而 是 电 （ 脉 冲 ） 联 系 ， 依 靠 这 种 联 系 可 以 实 现 两 坐 标 （ Z轴 和 X轴 ， 即 A2和 A3） 联 动 。 (1)工 件 的 旋 转 运 动 这 是 数 控 车 床 的 主 运 动 ， 运 动 由 主 电 动 机 ，经 定 比 与 变 化 传 动 机 构 传 至 主 轴 ， 使 工 件 获 得 旋 转 运 动 B1。 车 削普 通 表 面 时 ， 工 件 的 旋 转 运 动 是 一 个 简 单 的 成 形 运 动 ， 车 削 螺 纹时 ， 工 件 旋 转 运 动 是 复 合 成 形 运 动 的 一 个 组 成 部 分 ， 它 和 刀 架 的移 动 共 同 形 成 螺 旋 线 。 (2)刀 架 的 移 动 主 轴 旋 转 时 ， 通 过 定 比 传 动 使 主 轴 脉 冲 发 生 器 发出 脉 冲 信 号 ， 这 种 脉 冲 经 过 数 控 装 置 处 理 后 ， 可 分 别 驱 动 纵 向 或横 向 伺 服 电 动 机 M1和 M2， 从 而 使 刀 架 实 现 纵 向 移 动 A2和 横 向 移动 A3。(二 )辅 助 运 动 CK3263B型 计 算 机 数 控 转 塔 车 床 是 高 度 自 动 化 的 机 床， 除 装 卸 工 件 外 ， 一 切 辅 助 运 动 都 由 机 床 本 身 完 成 。 切 入 运 动 ，快 进 和 快 退 运 动 由 伺 服 电 动 机 完 成 。 转 塔 刀 架 转 位 （ 换 刀 ） 动 作由 液 压 机 驱 动 。 三 .机 床 的 传 动 系 统 CK3263B型数控车床传动系统图1、2、3联轴器4柱销5回转轮6转塔头7凸轮 (一 )主 运 动 传 动 链 主 运 动 传 动 链 的 功 用 是 把 动 源 （ 主 电 机 ） 的 运 动 及 动 力 传 递 给 主 轴， 使 主 轴 带 动 工 件 旋 转 ， 并 满 足 数 控 车 床 变 速 和 换 向 的 要 求 。 1.传 动 路 线 表 达 式 （ 主 轴 ）主 电 机 III64275140II53222946I2660r/min)-252M1(37KW 375170 2.主 轴 变 速 范 围 和 转 速 值 从 电 动 机 至 轴 III的 机 械 传 动 比 有 4种 ：0794.0642753223751701 u 1476.0514053223751702 u 3034.0642729463751703 u 5640.0514029463751704 u 当 传 动 比 为 u1时 ， 通 过 电 机 无 级 调 速 ， 使 主 轴 得 第 一 档 的 变 速 范 围， 其 最 低 转 速 为 ：第 一 档 的 最 高 转 速 为 ：主 轴 第 一 档 的 变 速 范 围 为 ：同 理 可 得 其 余 各 档 的 主 轴 最 低 、 最 高 转 速 及 其 变 化 范 围 ：min/20252 1min1 run min/2112660 1max1 run min/211201 rR min/39337 2 rR min/807763 rR min/15001424 rR 在 上 述 各 档 变 速 范 围 内 ， 机 床 可 进 行 恒 速 切 削 。 机 床 主 轴 总的 转 速 变 化 范 围 是 n=201500r/min， 在 此 范 围 内 主 轴 无 级 调 速 。当 改 变 主 电 机 旋 转 方 向 时 ， 可 以 得 到 相 同 的 主 轴 正 反 转 速 。(二 )进 给 传 动 链 进 给 传 动 链 的 功 用 是 实 现 刀 具 纵 向 或 横 向 移 动 。 。 主 轴 旋 转时 ， 运 动 通 过 齿 轮 副 79/79传 至 轴， 使 装 在 轴左 端 的 主 轴 脉 冲发 生 器 (P)发 出 脉 冲 信 号 。 主 轴 脉 冲 发 生 器 每 转 发 出 两 组 脉 冲 ， 一组 脉 冲 为 每 转 1024个 脉 冲 ， 另 一 组 脉 冲 为 每 转 1个 脉 冲 。 第 一 组 脉冲 (1024个 ） 通 过 微 机 (数 控 裴 置 )处 理 ， 按 数 控 程 序 所 规 定 的 进 给量 要 求 可 以 均 匀 地 取 出 F(进 给 量 ） 个 脉 冲 ， 然 后 发 出 进 给 指 令 分别 输 送 给 纵 向 伺 服 电 机 或 横 向 伺 服 电 机 ， 从 而 驱 动 纵 向 电 机 ， 或横 向 电 机 。 纵 向 伺 服 电 机 的 旋 转 运 动 通 过 联 轴 器 1传 给 纵 向 滚 珠 丝 杠 V，使 力 架 纵 向 移 动 ， 横 向 伺 服 电 机 的 旋 转 运 动 通 过 联 轴 器 2传 绐 横 向滚 珠 丝 杠 VI， 使 刀 架 横 向 移 动 。 纵 向 移 动 和 横 向 移 动 的 距 离 和 速度 是 按 照 零 件 加 工 程 序 的 规 定 由 微 机 控 制 的 。 脉 冲 发 生 器 发 出 的 另 一 组 脉 冲 是 每 转 一 个 脉 冲 ， 称 为 同 步 脉冲 。 在 螺 纹 加 工 中 ， 同 步 脉 冲 极 为 重 要 。 因 为 在 螺 纹 加 工 中 ， 螺纹 必 须 经 过 多 次 重 复 车 削 ， 为 了 保 证 每 次 走 刀 时 在 螺 纹 同 一 切 削点 加 工 ， 数 控 装 置 必 须 控 制 螺 纹 车 刀 的 切 削 相 位 ， 这 样 就 不 会 产生 螺 纹 “ 乱 扣 ” 的 现 象 。 同 步 脉 冲 是 保 证 螺 纹 加 工 中 不 “ 乱 扣 ”的 唯 一 控 制 信 号 。 (三 )转 塔 刀 架 传 动 链 这 条 传 动 链 的 功 用 是 驱 动 八 工 位 的 转 塔 刀 架 回 转 ， 完 成 换 刀动 作 。 动 力 源 是 液 压 马 达 Y， 它 通 过 联 轴 器 3带 动 凸 轮 轴， 轴 上装 有 圆 柱 凸 轮 7。 凸 轮 转 动 时 ， 它 拨 动 回 转 轮 5上 的 柱 销 4， 使 回 转轮 5、 中 心 轴和 转 塔 头 6旋 转 。 转 塔 头 转 动 的 角 度 是 按 照 零 件 加工 程 序 的 要 求 由 微 机 发 出 指 令 控 制 的 。 四 .机 床 主 要 部 件 的 结 构(一 )主 轴 箱 由 于 数 控 车 床 用 电 动机 无 级 调 速 ， 所 以 它 的主 轴 箱 结 构 比 卧 式 车 床简 单 得 多 。 下 图 是CK3263B型 数 控 车 床 主轴 箱 的 展 开 图 。 CK3263B型数控车床主轴箱展开图1调整螺母2承受轴向力前轴承3垫片4承受径向力前轴承5后轴承 1.主 轴 组 件 主 轴 及 其 轴 承 是 主 轴 箱 最 重 要 的 部 分 。 加 工 时 工 件 夹 持在 主 轴 上 ， 并 由 它 直 接 带 动 旋 转 ， 作 表 面 成 形 运 动 。 主 轴 的 旋 转精 度 、 刚 度 和 抗 振 性 对 工 件 的 加 工 精 度 和 表 面 质 量 有 直 接 影 响 。2.主 轴 变 档 操 纵 通 过 变 换 两 个 双 联 滑 移 齿 轮 在 轴上 的 位 置 ， 可 以实 现 主 轴 的 4档 机 械 变 速 。 滑 移 齿 轮 用 液 压 缸 推 动 。 变 档 过 程 是 自动 操 纵 的 。 主 电 机 接 到 变 档 指 令 后 低 速 摇 摆 ， 以 便 于 齿 轮 啮 合 。当 滑 移 齿 轮 在 液 压 缸 的 推 动 下 啮 合 后 压 上 行 程 开 关 ， 命 令 电 机 停止 摇 摆 ， 并 启 动 主 轴 运 转 。3. 主 轴 脉 冲 发 生 器 数 控 车 床 的 主 运 动 链 和 进 给 运 动 链 分 别 有 独 立 的动 源 ， 二 者 之 间 用 主 轴 脉 冲 发 生 器 联 系 起 来 。 主轴脉冲发生器示意图 主 轴 左 端 的 齿 轮 79与 轴 IV上 的 齿 轮 79处 于 经 常 啮 合 的 状态 ， 主 轴 的 旋 转 运 动 1： 1的 传给 轴 IV， 从 而 使 轴 IV左 端 的 主轴 脉 冲 发 生 器 P发 出 一 系 列 脉 冲 。 主 轴 脉 冲 发 生 器 中 有 一 个光 栅 盘 3， 在 盘 的 边 缘 有 间 距 相等 的 明 暗 条 纹 ， 一 般 为 1024条 。由 光 源 1发 出 一 束 散 射 光 ， 经 透镜 聚 焦 成 一 束 平 行 光 线 ， 射 向 光 栅 盘 。 当 光 栅 盘 随 轴 IV一 起 转 动 时 ， 每转 过 一 个 条 纹 就 发 生 一 次 光 线 的 明 暗 变 化 ， 在 光 栅 盘 的 另 一 面 就 产 生 明暗 光 带 ， 这 光 带 通 过 光 栅 板 4射 在 对 应 的 光 敏 元 件 5上 就 产 生 电 信 号 的 强弱 变 化 ， 对 它 进 行 整 形 、 放 大 和 微 分 处 理 后 ， 得 到 脉 冲 输 出 信 号 。 主 轴每 一 转 ， 脉 冲 发 生 器 发 出 1024个 脉 冲 。 在 光 栅 盘 3上 ， 除 边 缘 有 1024条明 暗 条 纹 外 ， 在 其 内 侧 还 有 一 个 条 纹 ， 用 来 产 生 同 步 脉 冲 信 号 。 (二 )转 塔 刀 架 转 塔 刀 架 是 数 控 车 床 的 关 键 部 件 之 一 ， 它 的 精 度 与 可 靠 性 对数 控 车 床 有 着 至 关 重 要 的 影 响 。 数 控 车 床 的 转 塔 刀 架 具 有 自 动 选择 刀 具 的 性 能 ， 技 术 上 要 求 重 复 转 位 精 度 高 刚 性 好 、 可 靠 性 高。 为 了 满 足 换 刀 的 需 要 ， 数 控 转 塔 刀 架 需 要 实 现 升 起 、 转 位 ， 定位 、 落 下 和 夹 紧 等 动 作 ， 并 在 数 控 装 置 的 控 制 下 实 现 这 些 动 作 。 下 图 是 CK3263B型 数 控 车 床 转 塔 刀 架 的 结 构 简 图 ， 刀 架 的 升起 、 转 位 、 夹 紧 等 动 作 都 由 液 压 驱 动 。 当 数 控 装 置 发 出 换 刀 信 号以 后 ， 液 压 油 进 入 液 压 缸 5的 上 腔 ， 由 于 活 塞 17紧 固 在 座 体 15上 ，活 塞 与 座 体 部 是 固 定 不 动 的 ， 因 而 液 压 缸 5上 移 ， 推 动 盖 盘 3并 带动 回 转 头 6抬 起 ， 上 鼠 齿 盘 7紧 固 在 回 转 头 6上 。 当 上 鼠 齿 盘 7与 下 鼠 齿 盘 8完 全 脱 开 时 ， 开 关 1动 作 ， 发 出 转 位信 号 。 这 时 液 压 马 达 9旋 转 ， 驱 动 凸 轮 轴 12、 圆 柱 凸 轮 13旋 转 ， 凸轮 曲 线 槽 拨 动 柱 销 14， 从 而 驱 动 回 转 轮 1、 中 心 轴 4， 盖 盘 3， 回 转头 6转 动 。 当 刀 架 转 至 新 的 预 选 工 位 时 ， 回 转 头 上 的 拨 块 2压 合 均布 的 固 定 开 关 20， 液 压 马 达 立 即 停 止 转 动 。 转 塔 靠 凸 轮 的 直 线 部分 进 行 粗 定 位 ， 随 后 液 压 缸 5的 上 腔 回 油 ， 液 压 油 进 入 液 压 缸 的 下腔 ， 液 压 缸 5、 回 转 头 6下 移 ， 上 鼠 齿 盘 7落 下 ， 与 下 鼠 齿 盘 8啮 合， 完 成 精 定 位 。 靠 液 压 缸 压 紧 力 压 紧 。 此 时 开 关 l动 作 ， 发 出 转 位结 束 信 号 ， 转 塔 转 位 过 程 结 束 。 转 塔 转 位 时 ， 由 滚 针 10和 18承 受径 向 力 ， 止 推 轴 承 16和 19承 受 轴 向 力 。 该 转 塔 刀 架 可 正 反 向 旋 转 ， 自 动 选 择 最 近 的 回 转 路 程 ， 缩 短辅 助 时 间 。 由 于 鼠 齿 盘 的 制 造 与 装 配 质 量 较 高 ， 因 而 转 位 的 分 度精 度 高 。 这 种 结 构 提 高 了 转 塔 刀 架 工 作 的 可 靠 性 。 CK3263B型数控车床转塔刀架的结构简图1开关2拨块3盖盘4中心轴5液压缸6回转头7上鼠齿盘8下鼠齿盘9液压马达10、18滚针11回转轮12凸轮轴13圆柱凸轮14柱销15座体16、19推力轴承17活塞20固定开关