第2章 普通车床.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 普通车床,1.,车床的作用,车床是采用车刀进行车削加工的机床,主要用于加工内、外回转表面，端平面，螺纹面等。,车削加工中通常,以工件的旋转为主运动，刀具的移动为进给运动,，来完成车削加工。,在普通机械加工设备的总数量中，车床占有很大比重，约占总数量的,1/4,左右，是机械加工中最常用的设备之一。,加工刀具以车刀为主，还可采用各种孔加工刀具（如钻头、扩孔钻、绞刀等）和螺纹刀具（丝锥、板牙等），成形刀具等进行加工。,2.,车床的分类,车床种类很多，按其结构和用途的不同，主要分以下几类：,卧式及落地车床；,立式车床；,转塔车床；,仿形车床及半自动车床；,单轴自动车床；,多轴自动及半自动车床；,多刀车床；,此外，还有各种专门化车床，如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床、轧辊车床、车轮车床等。,在大批量生产中，工厂还采用各种专用车床。,2.1 CA6140,普通车床简介,1,CA6140,车床用途,如图,2-1,所示,CA6140,车床属于通用卧式中型车床，主要用于,:,加工各种轴类、套筒类和盘类零件的,回转表面,，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形面；,车削,端面,及各种常用的公制、英制、模数制和径节制,螺纹,；,采用不同刀具还可做,钻孔、扩孔、铰孔、滚花等,工作。,图,2-1 CA6140,车床加工的典型表面,2,CA6140,车床主要技术参数,床身上最大工件回转直径,400mm,最大工件长度（,4,种规格）,750,；,1000,；,1500,；,2000mm,最大车削长度,650,；,900,；,1400,；,1900mm,刀架上最大工件回转直径,210mm,主轴内孔直径,52mm,溜板及刀架纵向快移速度,4 m/min,公制螺纹,44,种,S=1192 mm,英制螺纹,20,种,a=224,扣,/,英寸,模数螺纹,39,种,m=0.2548 mm,径节螺纹,37,种,DP=196,牙,/,英寸,主电动机,7.5 KW,，,1450 r/min,最大工件长度为,1000mm,的机床轮廓尺寸,:,266810001190 mm,（长,宽,高）,工件长度为,1000mm,的机床净重,:2010 kg,1,主轴箱；,2,刀架；,3,尾座；,4,床身；,5,、,7,床腿；,6,溜板箱；,8,进给箱,图,2-2,CA6140,车床结构外观图,2.1.2 CA 6140,车床总体布局,CA6140,车床总体布局及外形如图,2-2,所示，可概括为“三箱两架一床身”。,主要组成部件及功能如下：,1,主轴箱,2,进给箱,3,溜板箱,4,刀架,5,尾架,6,床身与床腿,照明、切削液、排屑等辅助部分以及液压、电气控制等部分,2,2 CA6140,车床传动系统,2.2.1,主运动传动路线传动链）,1,主传动链,由传动系统图和传动路线表达式可以看出，主轴正转时，利用滑移齿轮轴向位置的各种不同组合，可获得,23,（,1+22,）,=30,种传动主轴的路线。,2.,进给运动路线（传动链）,车床进给运动传动链是使刀架实现纵向和横向运动的传动链，,进给运动传动链的两端件定为主轴与刀架。,进给运动链的传动路线（如下图所示）：,运动由主轴,经过,轴（或,轴），传至,轴，经过挂轮机构传入进给箱中（进给箱中为一系列齿轮变速机构），然后分两条路线：,一条经丝杠带动溜板箱，使刀架做纵向移动用于加工各种螺纹；另一条经光杠带动溜板箱，使刀架做纵向或横向运动用于一般的机动进给。,、,离合器脱开，,接合进给运动链的传动路线,(2),车削英制螺纹,英制螺纹主要是在采用英制的国家中（如英、美等）广泛使用，我国目前一些管螺纹也采用英制螺纹。英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣（牙）数表示（扣,/,英寸），是按分段等差数列排列的，,CA6140,普通车床能加工的值为：,2,、,3,、,3.25,、,3.5,、,4,、,4.5,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,、,10,、,11,、,12,、,14,、,16,、,18,、,19,、,20,、,24,扣,/,英寸。,英制螺纹的螺距为,:,由于丝杠的螺距单位为“,mm”,为使传动计算方便，我们将“英寸”用“,mm”,来表示,:,因此应对公制螺纹路线做如下变动：,改变部分传动副的传动比，使其含有因子,25.4,；,为实现螺距按分段调和排列，将基本组中的主动轴与被动轴传动关系对调，形成：,u,基,1,=7:6.5,；,u,基,2,=7:7,；,u,基,3,=7:8,；,u,基,4,=7:9,；,英制螺纹的螺距为分段调和数列。为了加工出英制螺纹，就必须使机床丝杠满足要求,:,(3),车模数螺纹,模数螺纹主要用于公制蜗杆中。模数螺纹用模数,m,表示螺距的大小，螺距为：,国家标准中已规定了的标准值，,CA6140,车床可加工,m=0.5,48mm,的各种常用模数螺纹。模数螺纹传动路线与公制螺纹路线基本相同，差别在于将挂轮换成,以凑出传动比中的特殊因子,。,运动平衡式为：,加工模数螺纹时，如应用扩大螺距机构，也可以车削出大导程的模数螺纹。,(4),车削径节螺纹,径节螺纹用于英制蜗杆中，用径节,DP,（牙,/,英寸）表示。径节,DP,=Z/D(z:,齿数，,D,：分度圆直径，英寸,),，也是按分段等差数列排列的。车床能加工径节为,1,96,牙,/,英寸的螺纹。螺距为：,车削径节螺纹时进给箱中的传动路线与车英制螺纹时相同，挂轮选为齿轮副,可满足螺距中出现的特殊因子,与,25.4,的要求。,2.,车削圆柱面与端面,圆柱面与端面的加工由光杠输入溜板箱，经转换机构带动刀架实现纵向和横向切削。,（,1,）车削圆柱面,传动路线表达式如下：,2.3 CA6140,车床主要结构,2.3.1,主轴箱,主轴箱是,CA6140,车床的重要组成部分，结构复杂，主要有主轴及变速机构。,CA6140,主轴箱展开图如图,2-4,所示，它是沿轴,、,、,、,（,）、,、,、,、,的轴线剖开。,展开图主要是按运动传递的先后顺序，将各轴及齿轮画在同一张平面图中，展开图只表示运动传递的先后关系，并不表示各部件实际的空间位置。因次实际接触的传动齿轮在展开图中有时并不画在一起，需用虚线连接,.,1.,双向多片式摩擦离合器、制动器及操纵机构,1-,齿轮；,2-,外摩擦片；,3-,内摩擦片；,4-,弹簧销；,5-,长圆柱销；,6-,元宝销；,7-,拉杆；,8-,压块；,9-螺母；,10,、,11-,止推片；,12-,滑套；,13-,调节螺钉；,14-,杠杆；,15-,制动带；,16-,制动盘；,17-,扇形齿轮；,18-,手柄；,19,、,21-,曲柄；,20-,拉杆；,22-,齿条轴；,23-,拔叉,图,2-5,双向多片式,摩擦离合器与制动器,双向摩擦离合器装在轴,上，如图,2-5,所示。摩擦离合器由内摩擦片,3,、外摩擦片,2,、止推片,10,及,11,、压块,8,及空套齿轮,1,等组成。,离合器分左右两部分，机构相同，图,2-5,（,a,）表示的是左离合器（右离合器部分末画）。,左离合器用于传动主轴正转，传递的转矩也较大，所以摩擦片的片数较多。,右离合器用于传动主轴反转，主要用于退刀、转矩不大的场合，摩擦片数也较少。,图,2-5,（,a,）中内摩擦片,3,装在轴,的花键上，与轴,一起旋转。外摩擦片,2,空套在轴,上，,2,的外部有四个凸起装在空套齿轮,1,的缺口槽中。内、外摩擦片相间安装，在未被压紧时，内、外摩擦片互不联系。,当杆,7,通过销子,5,向左推动压块,8,时，使内片,3,与外片,2,相互压紧，通过多组摩擦片之间的摩擦力将轴,的运动传递给齿轮,1,，使主轴正转。,同理，当压块,8,向右压紧时，运动传给轴,的右侧齿轮，使主轴反转。,当压块,8,处于中间位置时，左右离合器处于脱开状态，这时虽然轴,转动，但离合器不传递运动，主轴处于停止状态。,制动器（刹车）安装在轴,上，它的作用是在摩擦离合器脱开时立刻制动主轴，以缩短辅助时间。,当左右摩擦离合器均脱开时，齿条,22,处于中间位置，这时，齿条轴,22,上的凸起正处于与杠杆,14,下端相接触的位置，使杠杆,14,向逆时针方向转动，将制动带拉紧，使轴,和主轴迅速停止转动。,齿条轴,22,凸起的两端为向下的凹槽，当齿条,22,处于其他位置时，杠杆,14,下端与齿条凹槽部位接触，使杠杆,14,顺时针转动，制动带被放松，主轴处于旋转状态。,2,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。,CA6140,车床主轴结构为一空心的阶梯轴，前端直径大，后端小，主轴采用中空件，主要是为加工时通过长棒料、穿入钢棒打出顶尖或通过气动、液压、电气等夹紧装置。同时中空的结构还可减轻主轴重量，提高主轴抗弯强度。,主轴前端有莫氏,6,号锥度的锥孔，用于安装前顶尖或心轴，锥面配合方便装卸，锥面摩擦力可靠，可直接带动心轴或工件旋转，如图,2-6,所示。,1,、,5-,前调整螺母（径向间隙）；,12,、,14-,后调整螺母（径向与轴向间隙）；,2-,双列圆柱滚子轴承；,3,、,9-,轴套；,4,、,13-,锁紧螺钉；,6,、,7,、,8-,齿轮；,10-,推力球轴承；,11-,角接触球轴承；,15-,主轴,图,2-6,主轴组件,主轴旋转过程中，主轴漂移与振动等现象直接影响加工精度，这主要与轴承间隙有关，因此，,主轴组件应在结构上能保证调整轴承间隙。,前轴承径向间隙的调整方法如下：,首先松开主轴前端螺母,1,，并松开前支撑左端调整螺母,5,上的锁紧螺钉,4,。拧动螺母,5,，通过轴套,3,，推动,D3182121,轴承内环沿主轴锥面作轴向移动，由于内环很薄，而且内环也有,1,：,12,的锥度，因此内环在轴向移动时会发生径向膨胀，从而调整轴承的径向间隙和预紧程度。调完后，再将前端螺母,1,和前支承左端调整螺母,5,上的锁紧螺钉,4,拧紧。,后支承轴承,11,的径向间隙与轴承,10,的轴向间隙的调整由螺母,14,同时完成，其方法如下：,松开调整螺母,14上的锁紧螺钉,13,，拧动螺母,14,，推动螺母,12,、轴承,11,的内环和滚珠，从而消除轴承,11,的间隙。拧动螺母,14,的同时，将主轴,15,及轴套,9,同时向后拉，来调整轴承,10,的轴向间隙。,3,变速操纵机构,主轴箱中共有,7,个滑动齿轮，其中,5,个用于改变主轴转速，一个用于车削左、右螺纹的变换，一个用于正常导程与扩大导程的变换。,（,1,）,轴和,轴滑动齿轮变速操纵机构,轴,和轴,上的滑动齿轮用一个手柄来操纵，如图,2-8,所示。,1,、,6-,拔叉；,2-,曲轴；,3-,凸轮；,4-,操纵轴；,5-,械杆,图,2-7,、,轴变速操纵机构,轴,和轴,上的两个滑动齿轮用一个手柄来操纵，如图,2-7,所示。,扳动手柄通过链传动使轴,4,转动，轴,4,上固定有盘形凸轮,3,和曲柄,2,，凸轮,3,上开有一条封闭的曲线槽，由两段不同半径的圆弧和直线组成，使凸轮有,6,个不同的位置，凸轮旋转时带动杠杆,5,摆动，从而操纵轴,上的双联滑移齿轮。,当杠杆,5,的滚子中心处于凸轮曲线槽的大半径时，轴,上的齿轮处于左端位置；,当处于小半径处时，齿轮移到右端位置。,曲柄,2,上的圆销嵌在拨叉,1,的长槽中，当曲柄,2,随轴,4,转动时，带动拨叉,1,拨动轴,上的滑移齿轮，使它处于左、中、右三个不同位置。,转动手柄，靠曲柄,2,和凸轮,3,的不同组合，可实现轴,和轴,上两个滑移齿轮的6,种不同组合，轴,有,6,种转速。,齿轮移动到位后，靠钢球定位装置来定位。,2.3.2,溜板箱,溜板箱结构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。,1.,开合螺母机构,开合螺母机构的功用是接通或断开从丝杠传来的运动。车螺纹时，将开合螺母合于丝杠上，丝杠通过开合螺母带动溜板箱及刀架。开合螺母的结构如图,2-10,所示，它由下半螺母,18,和上半螺母,19,组成。半螺母,18,和,19,可沿溜板箱中竖直的燕尾形导轨上下移动。,每个半螺母装有一个圆柱销,20,，它们分别插入固定在手柄轴上的槽盘,21,的两条曲线槽中，车削螺纹时，顺时针扳动手柄,15,，使盘,21,转动，两个圆柱销带动上下半螺母互相靠拢，于是开合螺母就与丝杠啮合。逆时针扳动手柄，则螺母与丝杠脱开。盘,21,上的偏心圆弧槽接近盘中心部分的倾斜角比较小，使开合螺母闭合后能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。螺钉,17,的作用是限定开合螺母的啮合位置。拧动螺钉,17,，可以调整丝杠与螺母间的间隙。,4-,轴；,15-,手柄；,17-,调隙螺钉；,18-,下半螺母；,19-,上半螺母；,20-,圆柱销；,21-,槽盘,图,2-8,开合螺母结构,2.,纵向、横向机动进给及快速移动操纵机构,从机床的传动系统图分析中我们可知，溜板箱的纵、横向机动进给及快速移动，主要是通过控制牙嵌式离合器,M6,、,M7,的不同方向的啮合来实现的，其结构如图,2-11,所示。,图,2-9,溜板箱,机动进给及快速移动操纵机构,图,2-9,溜板箱机动进给,及快速移动操纵机构,溜板箱的纵、横向机动进给及快移是由同一个手柄操纵的，当需要纵向移动刀架时，扳动手柄,1,向相应方向（向左或向右），由于轴,14,用台阶及卡环轴向固定在箱体上，因此手柄,1,只能绕销,a,摆动。于是手柄,1,下部的开口槽就拨动轴,3,轴向移动。轴,3,通过杠杆,7,及推杆,8,使凸轮,9,转动。凸轮,9,表面上开有曲线槽，凸轮转动时带动拨叉,10,横向移动，于是便操纵轴,上的牙嵌式离合器向相应方向移动，进行啮合。这是，如果光杠转动，就可使刀架作纵向机动进给。,如按下手柄,1,上的快移按钮，快移电机就被启动，刀架就可向相应方向快速移动。直到松开快速移动按钮时为止。如向前或向后扳动手柄,1,时，可使轴,14,带动凸轮,13,转动，凸轮,13,的表面上开有曲线槽，凸轮转动时带动杠杆,12,摆动，杠杆,12,又通过拨叉,11,拨动牙嵌式离合器向相应方向移动，进行啮合。,这时，如果接通光杠或快移电机，就可使刀架作横向机动进给或快速移动。,如手柄,1,处于中间位置时，离合器和均脱开。机动进给或快移运动就断开。,3.,互锁机构,机床传动系统中，刀架的纵、横向机动进给或快移可由光杠或丝杠分别带动。为避免光杠与丝杠同时传动而将机床损坏，机床设有互锁机构，通过开合螺母来控制。,接通机动进给或快移时，开合螺母张开。,反之，开合螺母闭合。结构如图,2-10,所示。,图,2-10,（,a),溜板箱互锁机构中位,（此时轴,4,可以转动，以便合上开合螺母；轴,14,也可以转动，以便合上,M7,，轴,3,可以轴向移动，以便合上,M6,）,图,2-10,（,b),溜板箱互锁机构,开合螺母合上,（转动轴,4,合上开合螺母；此时轴,14,不能转动，,M7,不能合上,轴,3,不能轴向移动，,M6,不能合上）实现互锁,图,2-10,（,c),溜板箱互锁机构,M6,合上,（轴向移动轴,3,，,M6,合上,轴4,不能转动，开合螺母不能合上，实现互锁）,图,2-10,（,d),溜板箱互锁机构,M7,合上,（转动轴,14,M7,合上,轴,4,不能转动,开合螺母不能合上，实现互锁）,注意：,M6,与,M7,的互锁是由操纵手柄壳上的十字槽实现的,2.4,其它车床简介,2.4.1,立式车床,立式车床的主轴轴心线为竖直（立式）布置，工作台台面处于水平平面内，便于工件的装夹和找正。,由于工件及工作台的重量均匀的作用在工作台导轨或推力轴承上，所以立式车床更能长期的保持工作精度。,立式车床结构复杂，重量较大，适于加工具有大回转直径的工件。,立式车床的布局及外形如图,2-11,所示。,分为单柱式,2-11,（,a,和双柱式,2-11,（,b,）两类。,单柱式立式车床只用于加工直径不太大的工件。,图,2-11,单柱式与双柱式立式车床,2.4.2,转塔车床（转塔六角车床）,为了适应成批生产形状复杂的零件需要，在卧式机床的基础上，发展起来转塔车床。,与卧式车床相比较，在结构上最主要的区别在于：转塔车床没有尾座和丝杠，在尾座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。结构如图,2-14,所示。,其中转塔刀架由六个面组成，每个面上可安装一把或一组刀具，通常，转塔刀架由溜板箱,5,带动，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。,转塔车床还有一个方刀架，可以在床身,4,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。,图,2-12,转塔式车床,2,4,3,凸轮轴车床,凸轮轴车床是加工内燃机凸轮轴的专门化车床。由于凸轮轴细而长，刚性很差，又是非圆表面，所以凸轮轴车床的主要特点是：,加工时工件由两端驱动；,为了能车削出非圆形凸轮表面，,刀架,须根据凸轮的轮廓形状,作仿行运动；,当被加工凸轮转到各个不同的圆周位置时，为使刀具切削角度保持不便，,刀具应,随着工件的周向位置不同而,摆动,。,根据适用的生产规模不同，凸轮轴车床分成多刀架和单刀架两大类。多刀架凸轮轴车床可同时加工出凸轮轴上的全部凸轮和偏心轮，它一般是自动或半自动的，生产率较高适用于成批、大量生产中。单刀架凸轮轴车床是逐个地加工各凸轮表面的，这种机床适用于单件、小批生产中。,2.4.4,单轴仿形半自动车床,单轴仿形半自动车床主要用于加工阶梯轴类或盘类零件。,工件由主轴和液压顶尖支承顶紧并由主轴带动作回转运动。,液压仿形刀架的前端装有自动回转刀夹，能装多把刀具，刀夹可以自动转位换刀进行粗、半精加工。,液压仿形刀架的运动由液压阀和标准轴（或样板）控制。标准轴的外形与工件形状完全一致，液压阀装在刀架上，其阀杆紧靠在标准轴外表面上，仿形刀架从右向左纵向进给的同时随标准轴直径的改变而横向运动，从而加工出所需要的工件表面。,下刀架用来加工沟槽或阶梯端面。由于机床采用单刀加工，切削用量较大，往往比多刀半自动车床的生产效率还要高，所以，近年来有取代多刀半自动车床的趋势。,思考题,2-1,写出,CA6140,卧式车床车削米制螺纹与英制螺纹的传动路线。主轴正转高、低 速为什么有,24,级而不是理论的,30,级,?,2-2,丝杠可否作为既车外圆又车螺纹的传动机构,?,为什么,?,2-3 CA6140,卧式车床快移电动机转动方向（电源）接反了，机床能否正常工作,?,2-4 CA6140,卧式车床溜板箱中开合螺母操纵机构与纵、横向进给操纵机构之间为什么需要互锁,?,2-5,立式车床与卧式车床的用途和机床结构各有什么不同,?,除书中所提到的车床外，你还知道哪些车床,?,