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第10章 机床装配
本章学习要点
1.重点掌握机床装配基础知识、机床装配前的准备工作以及主轴箱、进给箱、溜板箱、床身安装和尾座安装的装配要点。
2.了解金属切削机床的分类及代号、CA6140型卧式车床主轴箱传动系统、摩擦离合器及制动装置工作原理、卧式车床的试车和验收。
10.1 机床传动基础知识
金属切削机床：切削的方法加工成零件。种类多，车床最广泛
按加工性质、刀具分：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床、其它机床等
10.1.1 金属切削机床的表示方法
《 GB1838-85金属切削机床型号编制方法》，举例说明：
【例10-1】 MBG1432型半自动高精度万能磨床。
M——机床类别代号（磨床）
B —— 通用特性代号（半自动）
G ——通用特性代号（高精度）
1 —— 组代号（外磨组）
4 ——系代号（万能型）
32 ——主参数代号（最大磨削直径320 mm）
10.1.2 机构运动简图及其符号
是识别机构和表达机构的简单形式。必要的。
可查阅GB/T 4460—1984。
10.2 机床装配基础知识
10.2.1 装配单元系统图
装配单元包括零件和部件。
零件：是组成产品的最基本单元，将若干零件组成产品的一部分称为部件。
部件：是个统称，部件的划分是多层次的。直接进入产品总装的部件称为组件，直接进入组件装配的部件称为第一级分组件，直接进入第一级分组件装配的部件称为第二级分组件，以此类推。机械产品结构越复杂，分组件的级数就越多。
10.2.2 机床传动系统分析
机床的传动系统图，表示了各传动的结构类型、连接方式和传动路线。阅读机床传动系统图的方法和步骤如下:
（1）找出动力的输入端及输出端。
（2）了解各传动轴和传动齿轮之间的连接和传动关系。
（3）列出传动结构式及运动平衡方程式。
现以CA6140型卧式车床主轴箱传动系统为例，分析其传动关系。
（1）动力输入端为电动机，通过V带轮，V带将动力传递到轴I，再通过一系列的齿轮传动，最后将动力传到主轴（输出端），使其转动。
（2）运动由电动机经V带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有双向多片式摩擦离合器M1，M1的作用是使主轴正转、反转或停止。当M1向左压紧左部的内外摩擦片时，轴I的运动经离合器M1左部摩擦片及啮合齿轮副56/38或51/43传给轴Ⅱ。
当M1向右压紧右部摩擦片时，轴I的运动经M1右部摩擦片及齿轮 z50传给轴Ⅶ上的空套齿轮 z34，再传给轴Ⅱ上的齿轮z30，使轴Ⅱ转动。这时，由于增加了一次外啮合，轴Ⅱ的转向与经M1左部传动时的方向相反。运动经离合器M1左部传动时，可使主轴正转；运动经M1右部传动时，则使主轴反转;当M1在中间位置时，则主轴停转。
轴Ⅱ的运动分别通过轴Ⅲ上的三联滑移齿轮，经三种传动比22/58、30/50或39/41传给轴Ⅲ。
由于主轴上滑移齿轮z50的位置不同，轴Ⅲ到主轴的传动有两种路线。当滑移齿轮z50移到左端位置时，运动经63/50直接传给主轴，主轴实现高速转动;当滑移齿轮z50移到右端位置时，内齿轮离合器M2啮合，于是轴Ⅲ的运动经齿轮20/80或50/50传到轴Ⅳ，再经过20/80或51/50传到轴V及M2，从而传到主轴，使主轴实现中、低挡的转速。
（3）用传动结构式来表示机床传动路线。列出CA6140型卧式车床主轴箱的传动结构式。
（4）主轴以不同转速旋转：
u1 = (20/80)×(20/80) = 1 /16
u2= (20/80)× (51/50)≈1/ 4
u3= (50/ 50)×(20/80) = 1/4
u4 =(50/50)×(50/ 50)=1
只有三种不同的传动比。
主轴共有24级转速。
主轴反转时有12级转速。
（5）将传动结构式加以整理，可以列出计算主轴转速的运动平衡方程式，即
n主=n电×(130/230) u变×η
u变=所有主动齿轮齿数连乘积/所有从动齿轮齿数连乘积
式中 n———主轴转速，r/min;
n电———电动机转速，r/min;
u变———齿轮变速部分的总传动比;
η———带传动的滑动因数，一般取 0.9850。
由此可计算出主轴的各级转速。
10.2.3 机床装配前的准备工作
装配前，应熟悉所装机床的结构特点、工作原理、主要性能、应达到的精度标准和技术条件。
（1）仔细查看装配图及主要零件图。
（2）阅读机床说明书、技术文件、场地的整理，熟悉装配、检验方法。
10.2.4 总装前的准备工作
总装前的准备工作如下:
（1）直接进入总装的合格部件到位待装。
（2）对直接进入总装的零件或分组件进行清理上油，编好零件号或分组件号，依次放入料架上，在零件编号或分组件编号牌上记上件数和每台需装数。
（3）做好部分零件进入总装前的修锉、钻孔等加工，如两齿条接头处的修锉等。
（4）总装中必要工艺装备的准备工作。
（5）对总装图样进行装配尺寸链分析，确定总装顺序及装配方法。
10.3 CA6140型卧式车床的主要技术参数及传动系统
10.3.1 主要技术参数
主要技术参数如下:
床身上最大工件回转直径: 400 mm
最大工件长度:750 mm，1000 mm，1500 mm，2000 mm
最大车削长度:650 mm，900 mm，1400 mm，1900 mm
刀架上最大工件回转直径: 210 mm
主轴中心至床身平面导轨距离（中心高）:205 mm
10.3.2 传动系统
见教材上的图。
10.4 CA6140型卧式车床的主轴箱结构及其装配
主轴箱的结构、双向多片式摩擦离合器、制动器及其操纵机构见教材上的图。
10.4.4 主轴变速操纵机构
曲柄4和凸轮2有六个变速位置，顺次转动手柄，每次转60°。当杠杆3的滚子在凸轮曲线的2位时，轴Ⅱ上的二联齿轮滑块A处于左端位置，轴Ⅲ上的三联齿轮滑块B处在中间位置。若将轴I逆时针方向转过60°，杠杆3的滚子由2位到3位，仍在大半径圆弧内，轴Ⅱ上的二联齿轮滑块A在左端不动，曲柄4转过60°，则使轴Ⅲ上的三联齿轮滑块B移到右端位置。按此顺序地转动凸轮轴至各个变速位置，就可使轴Ⅱ上的二联齿轮滑块A和轴Ⅲ上的三联齿轮滑块B的轴向位置实现六种不同的组合，轴Ⅲ便获得六种不同的转速。
10.4.5 主轴箱装配工艺要点
主轴箱装配工艺要点如下:
（1）熟悉主轴箱内各机构的相互关系、工作原理及装配要求。
（2）做好各组件装配前的清洁、准备工作。
（3）掌握组件各装配零件的作用、装配方法及技术要求（注意零件的配合要求）。
（4）注意组件中各零件的装配位置及方向。如推力球轴承紧环、松环的装配位置和方向，双联齿轮及三联齿轮的装配方向等。
（5）对不能直接进入总装的组件需要进行预装，进入总装时需拆卸装入。
（6）装配顺序一般应由内向外、由下往上，以不影响下一步的装配工作为原则。
（7）滑移齿轮的装配，在用操纵机构操作时应拨动灵活，轴向定位准确、可靠。
（8）装配中的各项调整工作。各传动轴的轴向定位，各齿轮相互啮合接触宽度位置的调整，轴I摩擦片接触松紧的调整、制动带松紧的调整，主轴前、后轴承间隙的调整等。
（9）润滑管路的检查及各主要润滑部分润滑情况的检查。
（10）部件空运转试车、检验、调整。
10.5 CA6140型卧式车床进给箱
传动路线：运动从主轴VI经轴IX（或再经轴XI上的中间齿轮 z25）传至轴X，再经过挂轮（交换齿轮传至轴VⅢ），然后传入进给箱。从进给箱传出的运动，一条传动路线是经丝杠XIX，通过对开螺母带动溜板箱，使刀架纵向运动，进行螺纹切削；另一条传动路线是经光杠XX和溜板箱内一系列传动机构，带动刀架做纵向或横向自动进给运动。
进给箱的装配特点：
ü 箱体与前盖、后盖均分开。
ü 箱体上各传动轴均为平行轴，各轴线在一个平面上。
ü 所有的操纵机构都装在前盖上。
10.6 CA6140型卧式车床溜板箱
10.6.1 溜板箱的结构
见教材上的CA6140型卧式车床溜板箱展开图。
溜板箱的作用是将进给箱的运动传给刀架，并做纵、横向机动进给及车螺纹运动的选择，同时有过载保护作用。
10.6.2 溜板箱的装配要点
（1）开合螺母与丝杠配合间隙的调整、定位;开合螺母的轴线与溜板箱上平面和侧平面的平行度，也就是配刮燕尾导轨与溜板箱上平面的垂直度。开合螺母在燕尾导轨中移动应灵活，无松动现象。
（2）由于箱体是窄长整体式，为便于装配，应从下向上装配。
（3）手柄扳动灵活，定位正确。
（4）试车、调整。
10.7 CA6140型卧式车床的总装
10.7.1 床身安装
要点：
（1）床身与床脚连接面要求平整、连接牢靠，并在连接面间垫上1～2 mm厚纸垫以防漏油。
（2）床身安装要水平。
（3）检测床身导轨面：垂直平面内的直线度、水平面内的直线度及导轨的平行度。
10.7.2 纵滑板按床身导轨配刮
（1）在此之前，先保证燕尾导轨对横向进给丝杠中心在垂直和水平两个方向的平行度，其方法如下:
①刮研横滑板下平面2，纵滑板上燕尾导轨平面5，并注意与横向丝杠定位孔在垂直方向的平行度，直至达到刮点要求。
②按角度平尺修刮燕尾导轨面6，并注意与横向丝杠定位孔在水平方向的平行度，直至达到刮点要求。
③按角度平尺修刮燕尾导轨面7，并保证燕尾导轨两面的平行度。
④横滑板燕尾导轨斜面按纵滑板燕尾导轨刮配。
（2）以床身导轨为基准，修刮纵滑板下导轨面，直至达到接触点为10～12点/（25 mm× 25 mm），同时要求达到与相关面的几何精度。
①纵滑板下导轨与横向燕尾导轨垂直度的测量方法：先移动纵滑板，校正置于床头的90°角尺的一侧与纵滑板移动方向平行，然后再用指示表检测横滑板移动时对90°角尺另一面的平行度。
②溜板箱在纵滑板上的安装面纵向与床身导轨的平行度。测量方法是将纵滑板指示表触头顶在纵滑板溜板箱安装面上，移动纵滑板便可测量出来。
③溜板箱在纵滑板上的安装面与进给箱在床身上的安装面的垂直度要求。
④配刮及调整纵滑板内、外侧下压板，要求接触点为6～8点/（25 mm× 25 mm），全部螺钉经调整、拧紧后，要求推、拉纵滑板时无阻滞现象。将纵滑板上抬应无明显间隙，如拉动时有明显松旷现象，可检查床身上下导轨面的平行度。
10.7.3 安装溜板箱
将溜板箱与纵滑板结合时应注意下列问题:
（1）溜板箱依靠框形夹具固定在纵滑板结合面上，如图10-15所示，在溜板箱的开合螺母内卡紧一检验丝杠样棒，校正丝杠样棒与床身导轨在垂直方向和水平方向的平行度。
（2）调整好纵滑板横向进给传动齿轮副的啮合侧隙。以0.08 mm厚纸压印后，以将未破的状态为准，依靠改变溜板箱与纵滑板沿导轨方向的位移来调整齿轮副的啮合侧隙。
（3）溜板箱前、后方向的最后定位要按进给箱安装面到丝杠传动轴中心的尺寸来定。因此，溜板箱在纵滑板上的螺孔及销孔暂不能加工。
10.7.4 安装齿条
1.啮合侧隙
注意保证溜板箱纵向进给小齿轮与齿条的正常啮合和一定的间隙量，一般控制啮合侧隙在0.08～0.14 mm，可通过修磨齿条顶面来保证。啮合侧隙的变化量与齿轮中心距的变化量对齿形角为20°的渐开线齿轮来说有如下关系:
【例10-1】 齿轮与齿条的啮合侧隙为0.02 mm，要求啮合侧隙为0.1 mm，求齿条顶面修磨量ΔA。
解 ΔA =(0.1-0.02)/ 0.684=0.12 mm
2.齿条对接方法及要求
齿条对接校正，间隙0.1～0.2 mm。之后才能做初定位。
3.安装齿条
用螺钉将齿条固定在床身上，摇动纵向进给手柄，无松旷、阻滞、灵活。定位。
10.7.6 主轴箱安装
ü 以底平面和凸块侧面与床身接触保证安装位置。
ü 修刮主轴箱底面达到主轴轴线与床身导轨在垂直方向的平行度。
ü 修刮凸块来达到主轴轴线与床身导轨在水平方向的平行度。
ü 检测法：主轴锥孔中插入检验棒，百分表检验精度。主轴旋转180°，两次测量，求平均值。
10.7.7 尾座的安装
主要通过刮研尾座底板与床身导轨的接触底面，达到三方面精度要求。
ü 尾座顶尖套筒伸出尾座体100 mm锁紧后，测其对床身导轨在垂直和水平两个方向的平行度。
ü 测定尾座锥孔中心对床身导轨平行度。主轴旋转180°，两次测量，求平均值。
ü 尾座锥孔中心与主轴中心的等高度允差为0.04 mm，只允许尾座高。装配修理时，用两直径同的检验棒，等高度精度的检验，两顶尖间装上长检验棒。
10.7.8 安装刀架部件
方刀架装配在斜滑板上，斜滑板座安装在横滑板上，横滑板通过横向进给丝杠带动，使刀架在纵滑板上做横向运动。
安装要求：
ü 横滑板横向移动方向与主轴轴线垂直，要求在300 mm直径上所车平面的平面度误差为0.02 mm，只允许中凹。
ü 斜滑板移动时对主轴轴线平行度误差在300 mm长度上为0.04 mm。
ü 横、斜滑板在摇动丝杠手柄时无松旷、阻滞现象，摇动灵活，但无明显间隙。
10.8 卧式车床的试车和验收
10.8.1 试车准备
对机床各运动件、操纵机构、润滑系统等进行全面仔细的检查，为试车作准备。
10.8.2 空运转试验
注意启动时转速由最低逐级提高，各级运转时间不少于5 min，在最高转速时持续运转时间不少于30 min。同时，对机床的进给机构也要进行低、中、高进给量的空运转，并检查润滑油泵输油情况。
10.8.3 机床的切削试验
1.负荷试验
2.精车外圆试验
3.精车端面试验
4.切槽试验
5.精车螺纹试验
10.8.4 精度检验
在完成上述各项试验后，在车床热平衡状态下，按卧式车床精度标准GB/T 4020— 1997的规定逐项进行精度检验，并做好记录。