CA6140型卧式车床

第三章CA6140型卧式车床 卧式车床是机械制造业中应用很广泛、种类较多的一种机床,其中CA6140型卧式车床是我国自行设计、制造的机床。该机床万能性大,适用于 加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。如图3-1所示,可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削内外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。 图3-1车削加工的基本内容 CA6140型卧式车床因加工范围广、结构复杂、自动化程度不高,所以一般用于单件、小批生产。其外形如图3-2所示,组成机床的部件有床身4、主轴箱1、进给箱10、溜板箱8、交换齿轮变速机构11、刀架2、尾座3、丝杠7、光杠6、右床腿5、左床腿9等。 图3-2CA6140型卧式车床外形1主轴箱2刀架3尾座4床身5右床腿6光杠7丝杠8溜板箱9左床腿10进给箱11交换齿轮变速机构 CA6140型卧式车床的主轴中心线在床身导轨面上的高度(中心高)约为200mm,所以加工盘类零件的最大工件回转直径为400mm。当加工轴类零件时,由于工件在滑板上通过,而横向滑板的上平面位于床身导轨之上,因而刀架滑板上的最大车削直径受到限制,只有210mm,如图3-3所示。 图3-3卧式车床的中心高与最大车削直径 CA6140型卧式车床为普通精度级机床,根据卧式车床的精度检验标准,新机床应达到的工作精度为:精车外圆的圆度 0.01 mm0.06mm/300 mm精车表面的粗糙度 R a1.6 m 第一节机床的传动系统机床的传动系统由主运动传动链、车削螺纹运动传动链、纵向和横向进给运动传动链、快速空程运动传动链组成。 一、主运动传动链车床的主运动是主轴带动工件的旋转运动。 u1=;u2= u3= ;u4= 1其中,u3 u2,所以在中、低转速传动路线中,主轴获得的实际转速只有23(22-1)=18级正转转速,即通过两条传动路线主轴可获得正转转速24级,反转转速12级。u-、u-、u-、u-分别为轴-、-、-、-间的可变传动比。 将不同的传动比值代入以上两式,并乘以带传动副的滑动系数,可得低、中挡转速18级:10、12.5、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400、500 r/min和6级高转速:450、560、710、900、1120、1400 r/min。 图3-5CA6410型卧式车床主运动传动链(正转)转速图 二、车削螺纹运动传动链CA6140型卧式车床可车削米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹,还可以车削大导程螺纹、非标准螺纹和较精密的螺纹。CA6140型卧式车床既可以车削各种右螺纹,又可以车削各种左螺纹。车削螺纹运动传动链的两端件是主轴和刀架。Ph丝机床纵向丝杠导程,CA6140型卧式车床Ph丝=12mm; Ph工被加工工件螺纹导程(mm)。CA6140型卧式车床纵向丝杠为米制螺纹,因此加工其他不同种类的螺纹时,应将不同参数换算成相应的螺距值。换算关系式见表3-1。表3-1螺距参数及其螺距、导程的换算关系 1.车削螺纹运动分析主轴的旋转运动经齿轮副传至轴,再经或变向机构传至轴和交换齿轮传动机构。 2.车削螺纹运动传动链的传动路线表达式 3.车削螺纹运动传动链的调整计算(1) 米制螺纹米制螺纹是我国常用的螺纹,其螺距值已标准化,标准螺距值按分段的等差级数排列。 表3-2CA6140型卧式车床车削米制螺纹螺距表 表3-2CA6140型卧式车床车削米制螺纹螺距表 1主轴u基u倍12=Ph工=kP将上式化简后得:Pm=mPhm=kPm=km车削模数制螺纹时,因等差数列“m”与米制螺纹螺距P(或导程P h)都在分子上,所以应走与米制螺纹相同的传动路线,使基本组的传动比仍为u基(即分子呈等差数列),而采用更换交换齿轮的方法来抵 消特殊因子“”。1主轴u基u倍12=km=Phm=kPm式中 。 表3-3CA6140型卧式车床车削模数制螺纹模数表m(mm) 表3-3CA6140型卧式车床车削模数制螺纹模数表m(mm) Pha=kPa=k 式中有特殊因子“25.4”,而且英制螺纹的导程参数分母为分段的等差数列(即每英寸牙数a在分母上),因此在CA6140型卧式车床上车削英制螺纹时应在传动链中设置抵消特殊因子“25.4”的传动比,并改变传动路线的走向,使u 基转换为,以获得分母为等差数列的基本值。 = u倍12显然,因选用交换齿轮与相配合,得 ,从而抵消了特殊因子“25.4”(注:25.4的误差为0.00006)。CA6140型卧式车床可车削的英制螺纹见表3-4。 表3-4CA6140型卧式车床车削英制螺纹每英寸牙数表 表3-4CA6140型卧式车床车削英制螺纹每英寸牙数表 表3-5CA6140型卧式车床车削径节制螺纹径节表 表3-5CA6140型卧式车床车削径节制螺纹径节表 图3-6直联丝杠传动路线 1主轴u挂12=Ph=kP将上式化简后得交换齿轮传动比的换置公式:三、纵向和横向进给运动传动链进行普通车削时,刀架可作机动的纵向或横向进给运动。 从主轴至进给箱中轴的一段传动路线与螺纹传动链公用。1.传动路线 CA6140型卧式车床纵向机动进给量有64种,并由4种类型的传动路线来获得。(1) 纵向常用进给量纵向常用进给量共有40种,由常用螺距螺纹的米制传动路线获得32种,英制传动路线获得8种。2.纵向进给量的计算 表3-6CA6140型卧式车床纵向进给量表(mm/r) 表3-6CA6140型卧式车床纵向进给量表(mm/r) 表3-6CA6140型卧式车床纵向进给量表(mm/r) 3.横向进给量按纵向进给量相同的传动路线与计算方法也可获得64级横向进给量。 四、刀架的快速移动传动链溜板箱内装有250W、2800 r/min的快速移动电动机,当接通纵向或横向机动进给时,起动快速电动机,通过齿轮副使轴快速转动,运动经蜗轮蜗杆传动副沿工作进给相同的传动路线实现刀架的纵向或横向快速移动。 第二节机床的主要部件结构一、主轴箱主轴箱的功用是支承主轴和传递旋转运动,并实现其起动、停止、变速、变向等。 图3-7CA6140型卧式车床主轴箱左视图 1.卸荷式带装置(见图3-8)主电动机经V带传动带轮230,使轴旋转。2.制动器轴上装有双向片式摩擦离合器M 1,用于实现主轴的起动、停止及换向。 图3-9制动器1箱体2齿条轴3轴4制动杠杆5调节螺钉6制动带7制动轮 3.主轴开、停及制动操纵机构制动器和离合器M1的工作是相互配合的,用一套操纵机构实现其联动。4.六速变速操纵机构主轴箱中,通过变换轴上的双联滑移齿轮、轴上的三联滑移齿轮的工作位置,可使 图3-10CA6140型卧式车床主轴开、停及制动操纵机构1双联齿轮2齿轮3元宝形摆块4滑环5制动杠杆6制动带7操纵手柄8操纵杆9偏心凸轮10接杆11偏心块12立轴13扇形齿轮14齿条轴15拨叉16推杆17a、17b调整螺母18压套19推销20轴销21外摩擦片22内摩擦片 图3-11六速变速操纵机构 表3-7 轴上六级变速的组合情况 5.主轴部件结构和轴承的调整(见图3-8)CA6140型卧式车床主轴是一空心阶梯轴,有一直径为48mm的通孔,用以穿过47mm以下的棒料,主轴前端为莫氏6号锥孔,用来安装顶尖或心轴。主轴轴端为短锥法兰型结构,用于安装卡盘或夹具。主轴为三支承结构,前支承由一个LNN3021K/P5双列短圆柱滚子轴承44和两个双列推力球轴承41组成,分别用于承受径向力和左、右两个方向的轴向力。 6.主轴箱中各传动件的润滑为保证机床正常工作和减少零件的磨损,主轴箱中的轴承、齿轮、离合器等都必须进行良好的润滑。 图3-12主轴箱润滑系统1网式滤油器2回油管3液压泵4、6、7、9、10油管5过滤器8分油器11油标 二、进给箱进给箱的功用是变换加工螺纹的种类和导程,并获得所需要的各种进给量。1.基本变速组及其操纵机构图3-13是基本变速组为双轴滑移齿轮变速机构,由轴及轴上的4个滑移齿轮、轴及其上的8个固定齿轮组成,可获得8个按严格规律排列的传动比。 2.米制、英制传动路线转换及光杠、丝杠传动的操纵机构如图3-15所示,杠杆4、5、6用于操纵两个z25齿轮实现米制、英制传动路线的转换。 图3-15螺纹种类移换及丝杠、光杠传动操纵机构1杠杆2盘形凸轮3空心轴(在空心孔内装有另一操纵轴)4、5、6杠杆 表3-8米制、英制传动路线,丝杠、光杠转换情况 三、溜板箱溜板箱固定安装在沿床身导轨移动的纵向溜板下面,其主要作用是将光杠和丝杠传来的旋转运动转换为刀架的直线移动,实现刀架的快慢速转换,并控制刀架运动的接通、断开、换向以及实现过载保护、刀架的手动操纵。 图3-16溜板箱操纵图1纵向移动手轮2手拉油泵手柄3开合螺母手柄4纵、横向机动进给手柄5主轴开停制动手柄 1.开合螺母机构如图3-17所示,为开合螺母机构结构。 图3-17开合螺母机构1手柄2轴3轴承套4下半螺母5上半螺母6圆柱销7圆盘8平镶条9螺钉10定位钢球11螺钉12销钉 2.纵向、横向进给操纵机构如图3-18所示,为纵、横向机动进给操纵机构。3.互锁机构在溜板箱中设置有互锁机构,以保证开合螺母合上时,机动进给不能接通;反之,机动进给接通时,开合螺母不能合上。 图3-18纵向和横向机动进给操纵机构立体示意图1点动按钮2手柄3手柄座4轴销5球头销6转轴7轴8开合螺母操纵手柄 9弹簧销10球头销11杠杆12杠杆支点13连杆14偏心销15、27鼓轮 16销子17轴18拨叉19M820M921拨叉22、24、30轴 23、26销子25杠杆28凸肩29固定套30轴 图3-19互锁机构工作原理6转轴7轴9弹簧销10球头销28凸肩29固定套 30轴 19a所示的位置,手柄2所操纵的轴6、轴7,开合螺母操纵手柄8所操纵的轴30均可自由转动或移动,此时可任意接通某一运动。若合上开合螺母,则轴30转过一定角度,其上的凸肩28旋入轴6的槽中,如图3-19b所示,将轴6卡住,使之不能转动;同时凸肩上V形槽转开使球头销10下移压缩弹簧销9,使球头销10的一部分进入轴7的孔中,而另一半仍在固定套29内,使轴7不能移动。因此,当扳动开合螺母操纵手柄8合上开合螺母后,手柄2被锁住而扳不动,纵、横向机动进给不能接通。当需要接通纵向或横向进给时,必须先将开合螺母打开,使互锁机构恢复图3-19a所示位置,才能扳动手柄2。 若向左拨动手柄2,接通向左的纵向进给运动,则轴7连同其上的弹簧销9左移,使球头销10被轴7的外圆表面顶住不能下移,球头销10的上端卡在凸肩28的V形槽中,因此开合螺母操纵手柄8不能扳动。若向前扳动手柄2,接通向前的横向机动进给,由于轴6转过一定角度,其半圆槽已随之转开,使凸肩28不能转动,因此开合螺母操纵手柄8也不能扳动,从而实现了机动进给与车削螺纹运动的互锁。 第三节机床的电气控制原理一、机床的电气控制原理图机床的电路工作原理用电力拖动系统原理图表示,目前常用的原理图为电气元件展开图。 图3-20CA6140型卧式车床电气原理图 二、机床的电气控制原理分析1.主电动机M1的起动与停止控制合上隔离开关QS1,引入三相交流电源,此时溜板刻度环照明兼电源指示信号灯HL亮,表示机床电路已处于供电状态。2.冷却泵电动机的起动与停止控制主电动机起动后,KM 1(89)闭合,合上隔离开关QS2,中间继电器线圈KA1得电动作,其主触头闭合,接通电动机M2的电源,冷却泵电动 机得电旋转。3.快速移动电动机的起动与停止控制将纵、横向机动进给手柄2(见图3-18)扳至所需方向,按下手柄顶端按钮SB1(图3-18中的1),中间继电器线圈KA2得电吸合,快速移动电动机M 3得电直接起动旋转,拖动刀架向所需方向快速移动。 表3-9CA6140型卧式车床电气元件表 3-1CA6140型卧式车床车削螺纹传动链中有哪些机构?各机构有何作用?3-2在CA6140型卧式车床上,装夹工件后找正时,欲以手轻快地转动主轴,主轴箱中各个滑移齿轮及离合器应处于什么位置?若用手转动主轴带动轴1转动,这些齿轮及离合器又应位于什么位置最省力?3-3CA6140型卧式车床的纵向丝杠为螺距P=12 mm的米制螺纹,为什么可以车削模数制、英制、径节制的螺纹? 3-4在CA6140型卧式车床上车削P=10 mm的米制螺纹和m=10 mm的模数制螺纹。试分别写出四种不同的运动平衡方程式。3-5在CA6140型卧式车床进给箱右端可看出光杠和丝杠是不可能同时接通的,为什么仍在溜板箱中设置互锁机构?是否必要?为什么?3-6在CA6140型卧式车床的主传动系统中,轴上为什么采用双向片式摩擦离合器M1实现主轴的换向?是否可用双向牙嵌离合器代替双向片式摩擦离合器?进给传动系统中的齿轮式离合器M3、M4、M5是否可改为单向牙嵌离合器或单向片式摩擦离合器?为 什么?3-7CA6140型卧式车床车削螺纹时,允许1m长度内的螺距累积误差为l1000=0.015 mm。车削模数制、英制、径节制螺纹时,为抵消特殊因子,分别用=、=、 =代入运动平衡方程式。试判断该车床加工出的三种螺纹是否能满足精度要求? 3-8在CA6140型卧式车床工作中若发生下列现象,试分析其原因并说明解决问题的措施。(1)车削过程中产生“闷车”现象。 3-9在CA6140型卧式车床上车削螺纹,将传动链中各变速机构的传动比和离合器的工作情况填入下表中。3-10根据图3-5、图3-11说明CA6140型卧式车床主轴转速为125 r/min时,拨叉3与12的滚子应处于凸轮曲线槽中的哪一位置? 3-11在CA6140型卧式车床上进行普通车削时,是否可用主轴箱中轴间的滑移齿轮换向机构代替溜板箱中的双向牙嵌离合器M8、M9以实现刀架的前进、后退?3-12CA6140型卧式车床的传动系统用一个电动机拖动,是否可改用两个电动机驱动主运动和进给运动?为什么?