1、第三篇 金屬切削加工機床4 典型機床 4.1 金屬切削機床基礎知識4.1.1 機床的分類與型號編制機床的品種和規格繁多。為便于區別、使用和管理，需對機床加以分類和編制型號。我國的機床型號，現在是按1994年頒發的國家標準GB/T 15375-1994金屬切削機床型號編制方法編制的。1機床的分類機床的傳統分類方法，主要是按加工性質和所用的刀具進行分類。根據我國制定的機床型號編制方法。目前將機床分為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機床、鋸床及其它機床。在每一類機床中，又按工藝范圍、布局形式和結構等，分為若干組，每一組又細分為若干系（系列

2、）。在上述基本分類方法的基礎上，還可根據機床的其它特征進一步區分。同類型機床按應用范圍（通用性程度）又可分為：l）普通機床 它可用于加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較強，但結構比較復雜。這種機床主要適用于單件小批生產例如臥式車床、萬能升降臺銑床等。2）專門化機床它的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序如曲軸車床、凸輪軸車床等。3）專用機床它的工藝范圍最窄，只能用于加工某一種零件的某一道特定工序，適用于大批量生產。如機床主軸箱的專用鏜床、車床導軌的專用磨床等。各種組合機床也屬于專用機床。同類型機床按工作精度又可分為：普通精度機床、精密機床和高精度機床。

3、機床還可按自動化程度分為：手動、機動、半自動和自動機床。機床還可按重量與尺寸分為：儀表機床、中型機床（一般機床）、大型機床（10t）、重型機床（大于30t）和超重型機床（大于100t）。按機床主要工作部件的數目可以分為：單軸的、多軸的或單刀的、多刀的機床等。通常機床根據加工性質進行分類，再根據其某些特點進一步描述，如多刀半自動車床、高精度外圓磨床等。隨著機床的發展，其分類方法也將不斷發展?，F代機床正向數控化方向發展。數控機床的功能日趨多樣化，工序更加集中。現在一臺數控機床集中了越來越多的傳統機床的功能。例如，數控車床在臥式車床功能的基礎上又集中了轉塔車床、仿形車床、自動車床等多種車床的功能；車

4、削中心出現以后，在數控車床功能的基礎上，又加入了鉆、銑、鏜等類機床的功能。又如，具有自動換刀功能的鏜銑加工中心機床（習慣上稱為“加工中心”（machining center），集中了鉆、鏜、銑等多種類型機床的功能；有的加工中心的主軸既能立式又能臥式，即集中了立式加工中心和臥式加工中心的功能。可見，機床數控化引起了機床傳統分類方法的變化。這種變化主要表現在機床品種不是越分越細，而應是趨向綜合。2機床型號的編制方法機床的型號用以簡明地表示機床的類型、通用特性和結構特性，以及主要技木參數等。普通機床型號表示方式如圖4.1所示。圖4.1 普通機床型號表示方式 1）機床類、組、系的劃分及其代號 機床的類

5、別用漢語拼音大寫字母表示。例如，“車床”的漢語拼音是“Che chuang”，所以用“C”表示。當需要時，每類又可分為若干分類；分類代號用阿拉伯數字表示，在類代號之前，它居于型號的首位，但第一分類不予表示。例如，磨床類分為M，2M，3M三個分類。機床的類別代號及其讀音如表4.1所示。表4.1 機床的類別代號類別車床銑床刨床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床鉆床鏜床拉床電加工機床切斷機床其它機床代號CXBM2M3MYSZTLDGQ讀音車銑刨磨2磨3磨牙絲鉆鏜拉電割其機床的組別和系別代號用兩位數字表示。每類機床按其結構性能及使用范圍劃分為10個組，用數字09表示。每組機床又分若干個系（系列），系的劃分原

6、則是：主參數相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的及相對的運動特點基本相同，且基本結構及布局型式相同的機床，即劃為同一系。機床的類、組劃分參見標準JB1838-85。2）機床的特性代號 它表示機床所具有的特殊性能，包括通用特性和結構特性。當某類型機床除有普通型外，還具有如表4.2所列的某種通用特性，則在類別代號之后加上相應的特性代號。例如“CK”表示數控車床。如同時具有兩種通用特性，則可用兩個代號同時表示；如“MBG”表示半自動高精度磨床。如某類型機床僅有某種通用特性，而無普通型者，則通用特性不必表示。如Cll07型單軸縱切自動車床，由于這類自動車床沒有“非自動”型，所以不必用“Z”表示通用

7、特性。表4.2 機床通用特性代號通用特性高精度精密自動半自動數字控制自動換刀仿形萬能輕型簡式代號GMZBKHFWQJ讀音高密自半控換仿萬輕簡為了區分主參數相同而結構不同的機床，在型號中用結構特性代號表示。結構代號為漢語拼音字母。例如CA6140型臥式車床型號中的“A”，可理解為這種型號車床在結構上區別于C6l40型車床。結構特性的代號字母是根據各類機床的情況分別規定的，在不同型號中的意義可不一樣。 3）機床主參數、第二主參數和設計順序號機床主參數是代表機床規格的大小一種尺寸參數，在機床型號中，用阿拉伯數字給出主參數的折算值，位于機床組、系代號之后。折算系數一般是1/10或1/100，也有少數是

8、1。例如，CA6140型臥式機床中主參數的折算值為40（折算系數是1/10），其主參數表示在床身導軌面上能車削工件的最大回轉直徑為400mm。各類主要機床的主參數及折算系數見表4.3。某些通用機床，當無法用一個主參數表示時，則用設計順序號來表示。設計順序號由1起始、當設計順序號小于10時，則在設計順序號之前加“0”。第二主參數是對主參數的補充，如主軸數、最大工件長度、最大跨距、工作臺工作面長度等，第二主參數一般不予給出。第二主參數也用折算值表示。 4）機床的重大改進順序號 當機床的性能及結構布局有重大改進，并按新產品重新設計、試制和鑒定時在原機床型號的尾部，加重大改進順序號，以區別于原機床型號

9、。序號按A，B，C，字母的順序選用。5）其它特性代號與企業代號 其它特性代號用以反映各類機床的特性，如對數控機床，可用來反映不同的數控系統；對于一般機床可用以反映同一型號機床的變型等。其它特性代號可用漢語拼音字母或阿拉伯數字或二者的組合來表示。企業代號與其它特性代號表示方法相同，位于機床型號尾部，用“”與其它特性代號分開，讀作“至”。若機床型號中無其它特性代號，僅有企業代號時，則不加“”，企業代號直接寫在“/”后面。表4.3各類主要機床的主參數和折算系數機床主參數名稱折算系數臥式車床床身上最大回轉直徑1/10立式車床最大車削直徑1/100搖臂鉆床最大鉆孔直徑1/1臥式鏜床鏜軸直徑1/10坐標鏜

10、床工作臺面寬度1/10外圓磨床最大磨削直徑1/10內圓磨床最大磨削孔徑1/10矩臺平面磨床工作臺面寬度1/10齒輪加工機床最大工件直徑1/10龍門銑床工作臺面寬度1/100升降臺銑床工作臺面寬度1/10龍門刨床最大刨削寬度1/100插床及牛頭刨床最大插削及刨削長度1/10拉床額定拉力(噸)1/1綜合上述普通機床型號的編制方法，舉例如下：主參數（最大車削直徑400mm）系別代號（臥式車床系）組別代號（落地及臥式車床組）結構特性代號（結構不同）類別代號（車床類）C A 6 1 40例4.1 CA6140型臥式車床例4-2 MG1432A型高精度萬能外圓磨床主參數（最大磨削直徑320mm）系別代號（

11、萬能外圓磨床系）組別代號（外圓磨床組）通用特性代號（高精度）類別代號（磨床類）M G 1 4 32 A重大改進順序號（第一次重大改進）4.1.2 零件表面的切削加工成形方法和機床的運動 1.零件表面的切削加工成形方法在切削加工過程中，機床上的刀具和工件按一定的規律作相對運動，通過刀具對工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余金屬，從而得到所要求的零件表面形狀。機械零件的任何表面都可以看作是一條線（稱為母線）沿另一條線（稱為導線）運動的軌跡。如圖4.2所示，平面是由一條直線（母線）沿另一條直線（導線）運動而形成的；圓柱面和圓錐面是由一條直線（母線）沿著一個圓（導線）運動而形成的；普通螺紋的螺旋面是由“

12、”形線（母線）沿螺旋線（導線）運動而形成的；直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓表面是漸開線（母線）沿直線（導線）運動而形成的等等。圖4.2零件表面成形運動的組成母線和導線統稱為發生線。切削加工中發生線是由刀具的切削刃與工件間的相對運動得到的。一般情況下，由切削刃本身或與工件相對運動配合形成一條發生線（一般是母線），而另一條發生線則完全是由刀具和工件之間的相對運動得到的。這里，刀具和工件之間的相對運動都是由機床來提供。2.機床的運動機床在加工過程中，必須形成一定形狀的發生線（母線和導線），才能獲取所需的工件表面形狀。因此，機床必須完成一定的運動，這種運動稱為表面成形運動。此外，還有多種輔助運動。1）表面成

13、形運動 表面成形運動按其組成情況不同，可分為簡單成形運動和復合成形運動兩種。如果一個獨立的成形運動是單獨的旋轉運動或直線運動構成的，則此成形運動稱為簡單成形運動。例如，用車刀車削外圓柱面時（見圖4.3a）工件的旋轉運動B1產生圓導線，刀具縱向直線運動A2產生直線母線，即加工出圓柱面。運動B1和A2是兩個相互獨立的表面成形運動，因此，用車刀車削外圓柱時屬于簡單成形運動。如果一個獨立的成形運動，是由兩個以上的旋轉運動或直線運動或兩種運動兼有，按某種確定的運動關系組合而成，則此成形運動稱為復合成形運動。例如，用螺紋車刀車削螺紋表面時（見圖4.3b），工件的旋轉運動Bj1和車刀的直線運動A12按規定作

14、相對運動，形成螺旋線導線，三角形母線（由刀刃形成，不需成形運動）沿螺旋線運動，形成了螺旋面。形成螺旋線導線的兩個簡單運動Bj1和A12，由于螺紋導程限定而不能彼此獨立，它們必須保持嚴格的運動關系，從而Bj1和A12這兩個簡單運動組成了一個復合成形運動。又如，用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪時（見圖4.3c）它需要一個復合成形運動Bj1、B12（范成運動），形成漸開線母線，又需要一個簡單直線成形運動A2，才能得到整個漸開線齒面。成形運動中各單元運動根據其在切削中所起的作用不同，又可為主運動和進給運動（見第二篇第2章）。圖4.3 成形運動的組成2）輔助運動 機床上除表面成形運動外，還需要輔助運動以實現機

15、床的各種輔助動作。輔助動作的種類很多，主要包括以下幾種： 各種空行程運動 空行程運動是指進給前后的快速運動和各種調位運動。例如，在裝卸工件時，為避免碰傷操作者，刀具與工件應相對退離。在進給開始之前快速引進，使刀具與工件接近。進給結束后應快退。再如，車床的刀架或銑床的工作臺，在進給前后都有快進或快退運動。調位運動是在調整機床的過程中，把機床的有關部件移到要求的位置。例如搖臂鉆床，為使鉆頭對準被加工孔的中心，可轉動搖臂和使主軸箱在搖臂上移動。又如龍門式機床，為適應工件的不同高度，可使橫梁升降。這些都是調位運動。 切入運動 使刀具由待加工表面漸漸切入工件到給定切削位置。 分度運動 加工若干個完全相同

16、的均勻分布的表面時，為使表面成形運動得以周期地繼續進行的運動稱為分度運動。如車削多頭螺紋在車完一條螺紋后，工件相對于刀具要回轉1K轉（K螺紋頭數）才能車削另一條螺紋表面，這個工件相對于刀具的旋轉運動就是分度運動。多工位機床的多工位工作臺或多工位刀架也需要分度運動。操縱和控制運動 操縱和控制運動包括啟動、停止、變速、換向、部件與工件的夾緊、松開、轉位以及自動換刀、自動測量、自動補償等。4.2 臥式車床的工藝范圍及其組成4.2.1 車床的分類與運動1.車床的分類 為適應不同的加工要求，車床分為很多種類。按其結構和用途不同，可分為：臥式車床（圖4.4）、立式車床（圖4.5）、轉塔車床、回輪車床、落地

17、車床、液壓仿形及多刀自動和半自動車床、各種專用車床（如曲軸車床、凸輪車床等）、數控車床和車削加工中心等。圖4.4 CA6140型臥式車床外形 a)單立柱式立式車床 b)雙柱式立式車床圖4.5 立式車床2.車床的用途車床類機床主要用于加工各種回轉表面，如內外圓柱表面、圓錐表面、成形回轉表面和回轉體的端面等，有些車床還能加工螺紋面。由于多數機器零件具有回轉表面，車床的通用性又較廣，因此在機器制造廠中，車床的應用極為廣泛，在金屬切削機床中所占的比重最大，約占機床總臺數的2035。在車床上使用的刀具，主要是各種車刀，有些車床還可以采用各種孔加工刀具如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等，或者使用螺紋刀具如絲錐、

18、板牙進行內、外螺紋加工等。3.車床的運動車床刀具和工件的主要運動有表面成形運動和輔助運動。1）表面成形運動工件的旋轉運動。這是車床的主運動，其轉速較高，消耗機床功率的主要部分。刀具的移動。這是車床的進給運動。刀具可作平行于工件旋轉軸線的縱向進給運動（車圓柱表面）或作垂直于工件旋轉軸線的橫向進給運動（車端面），也可作與工件旋轉軸線傾斜一定角度的斜向運動（車圓錐表西）或作曲線運動（車成形回轉表面）。進給量f常以主軸每轉刀具的移動量計，即 mmr。車削螺紋時，只有一個復合的主運動：螺旋運動。它可以被分解為兩部分：主軸的旋轉和刀具的移動。2）輔助運動為了將毛坯加工到所需要的尺寸，車床還應有切入運動，有

19、的還有刀架縱、橫向的機動快移。重型車床還有尾架的機動快移等。4.2.2 臥式車床加工的典型表面及部件組成1） 臥式車床加工的典型表面臥式車床的工藝范圍很廣，能適用于各種回轉表面的加工。其加工的典型表面如圖4.6所示。圖4.6 臥式車床所能加工的典型表面 2）臥式車床的組成部件臥式車床的外形圖如圖4.4所示，其主要組成部分及功用如下：1.主軸箱主軸箱1固定在床身4的左端，內部裝有主軸和變速及傳動機構。工件通過卡盤等夾具裝夾在主軸前端。主軸箱的功用是支承主軸并把動力經變速傳動機構傳給主軸，使主軸帶動工件按規定的轉速旋轉，以實現主運動。2刀架刀架2可沿床身4上的運動導軌作縱向移動。刀架部件由幾層組成

20、，它的功用是裝夾車刀，實現縱向、橫向或斜向運動。3尾座尾座3妥裝在床身毛右端的尾座導軌上可沿導軌縱向調整其位置，它的功用是用后頂尖支承長工件也可以安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進行孔加工。4進給箱進給箱10固定在床身4的左端前側。進給箱內裝有進給運動的變換機構，用于改變機動進給的進給量或所加工螺紋的導程。5溜板箱溜板箱8與刀架2的最下層縱向溜板相連。與刀架一起作縱向運動，功用是把進給箱傳來的運動傳遞給刀架，使刀架實現縱向和橫向進給或快速移動或車螺紋。溜板箱上裝有各種操縱手柄和按鈕。6床身床身4固定在左、右床腿9和5上。在床身上安裝著車床的各個主要部件，使它們在工作時保持準確的相對位置或運動軌跡。4

21、.3 臥式車床的傳動與結構4.3.1 臥式車床的傳動系統圖現以CA6140型臥式車床為例，分析普通臥式車床的傳動系統圖如圖4.7所示。圖中各種傳動元件用簡單的規定符號代表，各齒輪所標數字表示齒數。規定符號詳見國家標準GB4460-1984機械制圖機構運動簡圖符號。機床的傳動系統圖畫在一個能反映機床基本外形和各主要部件相互位置的平面上，并盡可能繪制在機床外形的輪廓線內。各傳動元件應盡可能按運動傳遞的順序安排。該圖只表示傳動關系，不代表各傳動元件的實際尺寸和空間位置。4.3.2 CA6140型臥式車床傳動系統分析 1.主運動傳動鏈1）傳動路線CA6140型臥式車床主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機和

22、主軸。運動由電動機（7.5kw，1450rmin）經V型帶輪傳動副130mm230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦離合器M1，使主軸正轉、反轉或停止。當壓緊離合器M1左部的摩擦片時，軸I的運動經齒輪副5638或5143傳給軸，使軸獲得兩種轉速。壓緊右部摩擦片時，經齒輪50、軸上的空套齒輪34傳給軸上的固定齒輪30。這時軸I至軸間多一個中間齒輪34，故軸的轉向與經M1左部傳動時相反。軸反轉轉速只有一種。當離合器處于中間位置時，左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸的運動不能傳至軸，主軸停轉。 軸的運動可通過軸、軸間三對齒輪的任一對傳至軸，故軸正轉共有2×36種轉速。運動由軸傳往主

23、軸有兩條路線：高速傳動路線。主軸上的滑移齒輪50移至左端，使之與軸上右端的齒輪63嚙合。運動由軸經齒輪副6350直接傳給主軸，得到4501400rmin的6種高轉速。低速傳動路線。主軸上的滑移齒輪 50移至右端，使主軸上的齒式離合器 M2嚙合。軸的運動經齒輪副2080或5050傳給軸，又經齒輪副2080或5150傳給軸V，再經齒輪副2658和齒式離合器M2傳至主軸，使主軸獲得10500rmin的低轉速。傳動系統可用傳動路線表達式表示如下：圖4.7 CA6140型臥式車床的傳動系統圖式中，2和3基本相同，所以實際上只有3種不同的傳動比。因此，運動經由低速傳動路線時，主軸實際上只能得到2×

24、; 3×（2× 21）18級轉速。加上由高速路線傳動獲得的6級轉速，主軸總共可獲得2× 3× 1（2× 21） = 6 +18 24級轉速。同理，主軸反轉時，有3× l（2× 21）12級轉速。主抽的各級轉速，可根據各滑移齒輪的嚙合狀態求得。如圖4-3中所示的嚙合位置時，主軸的轉速為： 同理，可以計算出主軸正轉時的24級轉速為101400r/nin；反轉時的12級轉速為141580rmin。主軸反轉通常不是用于切削，而是用于車削螺紋時，切削完一刀后使車刀沿螺旋線退回，所以轉速較高以節約輔助時間。3）主傳動系統的轉速圖轉速圖可

25、以表達主軸的每一級轉速是通過哪些傳動副得到的這些傳動副之間的關系如何，各傳動軸的轉速等。圖4.8是CA6140型臥式車床主傳動系統的轉速圖。轉速圖由以下三個部分組成：距離相等的一組豎線代表各軸。軸號寫在上面。豎線間的距離不代表中心距。距離相等的一組水平線代表各級轉速回與各豎線的交點代表各軸的轉速、由于分級變使機構的轉速一般是按等比數列排列的，故轉速采用了對數坐標。相鄰兩水平線之間的間隔為lg（其中為相鄰兩級轉速之比，稱為公比）。為了簡單起見，轉速圖中省略了對數符號。50/5063/5051/5014001120900710635605004504003202502001601251008050

26、4032202516121039/4156/38130/230軸1450電機軸軸軸軸軸30/5022/5820/8026/58ABD20/80C51/43圖4.8 CA6140型臥式車床主運動傳動鏈的轉速圖各軸之間連線的傾斜方式代表了傳動副的傳動比，升速時向上傾斜，降速時向下傾斜。斜線向上傾斜x格表示傳動副的實際傳動比為Z主Z被x；斜線向下傾斜x格表示傳動副的實際傳動比為Z主/Z被-x。例如：CA6140型車床的公比1.26，在軸與軸之間的傳動比30/501/2，基本下降2格；2258l4，基本下降4格。2.進給運動傳動鏈進給傳動鏈是實現刀具縱向或橫向移動的傳動鏈。臥式車床在切削螺紋時，進給傳

27、動鏈是內聯系傳動鏈。主軸轉1轉刀架的移動量應等于螺紋的導程。在切削圓柱面和端面時，進給傳動鏈是外聯系傳動鏈。進給量也以工件每轉刀架的移動量計。因此，在分析進給鏈時，都把主軸和刀架當作傳動鏈的兩端。運動從主軸VI開始，經軸傳至軸X，可經一對齒輪直接傳遞，也可經軸上的惰輪傳遞。這是進給換向機構。然后，經掛輪架至進給箱。從進給箱傳出的運動，一條路線經絲杠XIX帶動溜板箱，使刀架作縱向運動，這是車削螺紋傳動鏈；另一條路線經光杠XX和溜板箱，帶動刀架作縱向或橫向的機動進給，這是進給傳動鏈。l）車削螺紋CA6140型車床可車削米制、英制、模數制和徑節制四種標準的常用螺紋，此外還可以車削大導程、非標準和較精

28、密的螺紋。既可以車削右螺紋，也可以車削左螺紋。進給傳動鏈的作用，在于能得到上述四種標準螺紋。車螺紋時的運動平衡式為：式中：為從主軸到絲杠之間的總傳動比；t為機床絲杠的導程，mm，CA6140型車床的t=12mm；S為被加工螺紋的導程，mm。改變傳動比，就可得到這4種標準螺紋中的任意一種。米制螺紋米制螺紋導程的國家標準見表4.4。可以看出，表中的每一行都是按等差數列排列的，行與行之間成倍數關系。 表4.4 標準米制螺紋導程 mm11. 251.51. 7522.252. 533.544.555.56789101112車削米制螺紋時，進給箱中的離合器M3和M4脫開，M接合。掛輪架齒數為 63-10

29、0-75。運動進入進給箱后，經移換機構的齒輪副25/36傳至軸，再經過雙軸滑移變速機構的齒輪副19/14，20/14，36/21，33/21，26/28，28/28，36/28，32/28中的任一對傳至軸，然后再由移換機構的齒輪副25/36×36/25傳至軸肌，接下去再經軸 間的兩組滑移變速機構，最后經離合器M傳至絲杠。溜板箱中的開合螺母閉合，帶動刀架。車削米制螺紋時傳動鏈的傳動路線表達式如下: 其中，軸軸之間的變速機構可變換8種不同的傳動比： 即i基j=Sj/7，Sj=6.5，7，8，9，9.5，10，11，12。這些傳動比的分母相同，分子則除6.5和9.5用于其他種類的螺紋外，其

30、余按等差數列排列，相當于米制螺紋導程標準的最后一行。這套變速機構稱為基本組。軸XVI-軸XV間的變速機構可變換4種傳動比： 它們用以實現螺紋導程標準中行與行間的倍數關系，稱為增倍組?；窘M、增倍組和移換機構組成進給變速機構。它和掛輪一起組成換置機構。車削米制(右旋)螺紋的運動平衡式為：式中：i基為基本組的傳動比；i倍為增倍組的傳動比。 將上式簡化后可得選擇i基和i倍之值，就可以得到各種標準米制螺紋的導程S。Sj最大為12，U倍最大為1，故能加工的最大螺紋導程為S=12 mm。如需車削導程更大的螺紋，可將軸上的滑移齒輪58向右移，與軸上的齒輪26嚙合。這是一條擴大導程的傳動路線。軸以后的傳動路線

31、與前文傳動路線表達式所述相同。從主軸軸之間的傳動比為 在正常螺紋導程時，主軸與軸間的傳動比為i=58/58=1。 擴大螺紋導程機構的傳動齒輪就是主運動的傳動齒輪，所以：a.只有當主軸上的 M2合上，即主軸處于低速狀態時，才能用擴大導程。b.當軸一一之間的傳動比為50/50×20/80=1/4時，i擴1=4，導程擴大了倍；當傳動比為20/80×20/80=1/16時，i擴1=16，導程擴大了倍。因此，當主軸轉速確定后，螺紋導程能擴大的倍數也就確定了。c.當主軸一一之間的傳動比為50/50×50/51時，并不準確地等于1，所以不能用于擴大導程。 模數螺紋 模數螺紋主要

32、是米制蝸桿，有時某些特殊絲杠的導程也是模數制的。米制蝸桿的齒距為=m，所以模數螺紋的導程為 =zp =Zm ，這里z為螺紋的線數。模數m的標準值也是按分段等差數列的規律排列的。與米制螺紋不同的是，在模數螺紋導程Sm=Zm中含有特殊因子。為此，車削模數螺紋時，掛輪需換為64/100×100/97。其余部分的傳動路線與車削米制螺紋時完全相同。運動平衡式為：式中，。代入化簡后得因為，從而得改變i基和i倍時，就可以車削出各種標準模數螺紋。如應用擴大螺紋導程機構，也可以車削出大導程的模數螺紋。英制螺紋英制螺紋在采用英制的國家(如英、美、加拿大等)中應用廣泛。我國的部分管螺紋目前也采用英制螺紋。

33、英制螺紋以每英寸長度上的螺紋扣數（扣/in)表示，因此英制螺紋的導程Sa =1/a。由于CA6140車床的絲杠是米制螺紋，被加工的英制螺紋也應換算成以毫米為單位的相應導程值，即a的標準值也是按分段等差數列的規律排列的，所以英制螺紋導程的分母為分段等差級數。此外，還有特殊因子25.4。車削英制螺紋時，應對傳動路線作如下兩點變動：將基本組兩軸(軸和)的主、被動關系對調，使軸變為主動軸，軸變為被動軸， 就可使分母為等差級數。在傳動鏈中實現特殊因子25.4。為此，將進給箱中的離合器M3和Ms接合，M4脫開，軸左端的滑移齒輪25移至左面位置，與固定在軸上的齒輪36相嚙合。運動由軸XIII經M3先傳到軸，

34、然后傳至軸，再經齒輪副36/35傳至軸。其余部分的傳動路線與車削米制螺紋時相同。車削英制螺紋時傳動路線表達式讀者可自行寫出，其運動平衡式為其中，故 改變i基和i倍，就可以車削出各種標準的英制螺紋。 徑節螺紋 徑節螺紋主要是英制蝸桿。它是用徑節DP來表示的。徑節DP=(z為齒輪齒數；D為分度圓直徑，in) ，即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數。英制蝸桿的軸向齒距即徑節螺紋的導程為徑節DP也是按分段等差數列的規律排列的。徑節螺紋導程排列的規律與英制螺紋相同，只是含有特殊因子25.4。車削徑節螺紋時，傳動路線與車削英制螺紋時完全同，但掛輪需換為64/100×100/97，它和移換機

35、構軸間的齒輪副3625組合，得到傳動比值：綜上所述：a.車削米制和模數螺紋時，使軸主動，軸被動；車削英制和徑節螺紋時，使軸 主動，軸被動。主動軸與被動軸的對調是通過軸左端齒輪25 (向左與軸上的齒輪36嚙合，向右則與軸左端的M3形成內、外齒輪離合器)和軸左端齒輪25的移動(分別與軸右端的兩個齒輪36嚙合)來實現的。這兩個齒輪由同一個操縱機構控制，使它們反向聯動，以保證其中一個在左面位置時，另一個在右面位置。軸間的齒輪副 25/36、離合器M3、軸XV-間的齒輪253625(這個齒輪36是空套在軸上的) 和軸間的36/25(這個齒輪36是固定在軸上的)稱為移換機構。b.車削米制和英制螺紋時，掛輪

36、架齒輪為63-100-75；車削模數和徑節螺紋(米制和英制蝸桿)時，掛輪架齒輪為64-100-97。 非標準螺紋車削非標準螺紋時，不能用進給變速機構。這時，可將離合器M3，M4和M全部嚙合，把軸，XV ，XVIII和絲杠連成一體，使運動由掛輪直接傳動絲杠。被加工螺紋的導程S依靠調整掛輪架的傳動比掛來實現。為了綜合分析和比較車削上述各種螺紋時的傳動路線，把CA6140型車床進給傳動鏈中加工螺紋時的傳動路線表達式歸納總結如下：2）車削圓柱面和端面傳動路線為了減少絲杠的磨損和便于操縱，機動進給是由光杠經溜板箱傳動的。這時，將進給中的離合器脫開，使軸的齒輪28與軸左端的56相嚙合。運動由進給箱傳至光桿

37、，再經溜板箱中的齒輪副(36/32) × (32/56)、超越離合器及安全離合器M、軸、蝸桿蝸輪副4/29傳至軸。運動由軸經齒輪副40/48或(40/30) X (30/48)、雙向離合器M6.軸、齒輪副28/80、軸傳至小齒輪12。小齒輪12與固定在床身上的齒條相嚙合。小齒輪轉動時，就使刀架作縱向機動進給以車削圓柱面。若運動由軸經齒輪副40/48或40/30 × 30/48、雙向離合器M7、軸及齒輪副48/48 X 59/18傳至橫向進給絲杠，就使橫刀架作橫向機動進給以車削端面。其傳動路線表達式如下：縱向機動進給量CA6140型車床縱向機動進給量有64種。當運動由主軸經正

38、常導程的米制螺紋傳動路線時，可獲得正常進給量。這時的運動平衡式為化簡后可得改變i基和i倍可得到從0.081.22mm/r的32種正常進給量。其余32種進給量可分別通過英制螺紋傳動路線和擴大螺紋導程機構得到。橫向機動進給量通過傳動計算可知，橫向機動進給量是縱向的一半。3）刀架的快速移動為了減輕工人勞動強度和縮短輔助時間，刀架可以實現縱向和橫向機動快速移動。按下快速移動按鈕，快速移動電動機(370W，2600r/min)經齒輪副13/29使軸高速轉動，再經蝸桿副4/29、溜板箱內的轉換機構，使刀架實現縱向或橫向的快速移動?？煲品较蛉杂闪锇逑渲须p向離合器M6和M7控制。刀架快速移動時，不必脫開進給傳

39、動鏈。為了避免仍在轉動的光杠和快速電動機同時傳動軸，在齒輪與軸之間裝有超越離合器M8。4.3.3 CA6140型臥式車床主要結構 1.主軸箱CA6140型車床主軸箱內有：主軸部件、主傳動變速及操縱機構、摩擦離合器及制動器、主軸到交換齒輪間的傳動與換向機構以及潤滑裝置等。如圖4.9所示，為主軸箱的展開圖。該圖是按照傳動路線中各傳動軸的先后傳動順序，沿軸-(V )-VI-XI-X的軸線剖切，展開在一個平面上而得到的。展開圖是把立體展開在一個平面上，因而其中有些軸之間的距離拉開，使原來相互嚙合的齒輪副分開了，如軸和軸、軸V之間，因此，展開圖不表示各軸的實際空間位置。展開圖上的軸向尺寸和各軸上所有的零

40、件是按尺寸比例繪出的，圖中表示了主軸箱內全部傳動件、支承件及有關結構。為了表示出各軸的空間相互位置和各變速操縱機構的實際情況，還需要有主軸箱的向視圖和橫剖面圖。 1）卸荷式帶輪電動機經V帶將運動傳至軸左端的帶輪上(圖4.9)。帶輪與花鍵套筒用螺釘聯接成一體，支承在支承套內孔中的兩個深溝球軸承上。支承套固定在主軸箱體上。作用在帶輪上的傳動帶拉力，通過花鍵套筒、滾動軸承和支承套，最后傳給主軸箱體。而轉矩則由帶輪經過花鍵套筒傳給軸。這樣，軸只傳遞轉矩而避免了由傳動帶拉力產生的彎曲變形。這種帶輪起到了卸荷的作用。2）雙向片式摩擦離合器及其操縱機構軸上裝有雙向片式摩擦離合器，其主要作用是實現主傳動的換向

41、。如圖4.10所示，摩擦離合器由內摩擦片、外摩擦片、定位片，壓緊塊及調整螺母組成。左、右兩邊的雙聯齒輪和單聯齒輪分別空套在軸上，當電動機起動后，經傳動帶帶動軸旋轉，這時并不能直接帶動上述兩個齒輪轉動，而要通過摩擦離合器的內、外片的接合才能轉動。 圖4.9 CA6140型臥式車床主軸箱展開圖圖4.10a表示的是左離合器的結構。離合器的內、外兩組摩擦片依次相間安裝，外摩擦片2外圓周上有4個凸起，正好嵌在雙聯空套齒輪罩殼的缺口中，外片的內孔大于軸上的花鍵。內摩擦片外圓無凸起略小于齒輪罩殼的內徑，內孔是花鍵孔，裝在軸的花鍵上并同軸一起旋轉。當拉桿通過銷子向左推動壓緊塊時，使內、外摩擦片互相壓緊。軸的轉

42、矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳給空套齒輪，使主軸正轉。兩定位片起限制摩擦片軸向位置的作用。同理，當壓緊塊向右推時，使主軸反轉。壓緊塊處于中間位置時，左、右離合器均脫開，主軸及軸以后其他各軸傳動停轉。右摩擦離合器結構與左摩擦離合器結構原理相同，就是摩擦片數少一些。圖4.10 摩擦離合器及其操縱機構離合器接合和脫開的操縱，由溜板箱右側的開關杠上的手柄完成（圖4.10b）。當向上扳動手柄時，通過杠桿機構使扇形齒輪順時針轉動，帶動齒條向右移動，其上的撥叉撥動軸右端的滑套右移?；子乙茣r，將元寶銷(杠桿)的右角壓下，元寶銷繞其回轉中心順時針轉動，下端的凸緣推動裝在軸內孔中的拉桿左移，并通過銷子帶動壓緊塊向

43、左壓緊，主軸正轉。當手柄向下扳時，右離合器壓緊，主軸反轉。當手柄處于中間位置時，離合器脫開，主軸停轉。為了縮短停車的輔助時間，主軸箱中還裝有閘帶式制動器，該制動器與摩擦離合器操縱機構聯動。當正轉和反轉時，齒條上的凹槽處與杠桿的下端接觸，使杠桿順時針轉動，制動器松開；當停車時(手柄處于中間位置時)，齒條上的凸起處與杠桿接觸，杠桿逆時針轉動，拉緊閘帶，制動器工作，使主軸立即停下來。摩擦離合器除換向和傳遞轉矩外，還可起到斷開傳動鍵的作用。車床往往要頻繁變換主軸轉速，如果利用關停主電動機來停車變速(轉動時變速會損壞齒輪)，電動機頻繁起制動易損壞。利用摩擦離合器的脫開位置，可切斷軸以后的傳動鏈，在主電動

44、機運轉情況下，軸后各軸停轉，即可變速。此外，摩擦離合器還可起到過載保護作用。當機床過載時，摩擦片打滑，主軸停轉，就可避免損壞機床。摩擦片間的壓緊力是可以調整的，調整時，先壓下防止螺母圓松動的彈簧銷，同時擰動壓緊塊上的圓螺母，圓螺母軸向移動，改變摩擦片間的間隙，即可達到調整摩擦力大小的作用，調整后，使彈簧銷重新卡進圓螺母的缺口中，避免螺母松動。3）主軸部件主軸部件由主軸、主軸軸承、主軸上的傳動齒輪以及緊固件組成。由于機床工作時由主軸直接帶動工件旋轉進行切削加工，因此，主軸是機床上的一個關鍵部件。如圖4.9所示，CA6140型車床主軸是一個空心階梯軸。主軸內孔用于通過長的棒料或穿入鋼棒打出頂尖，或

45、通過氣動、液壓或電氣夾緊裝置的管道、導線。主軸前端的莫氏6 號錐孔用于安裝頂尖或心軸，利用錐孔配合的摩擦力直接帶動頂尖或心軸轉動。主軸前端部采用短錐法蘭式定位結構，用于安裝卡盤或撥盤。短錐面與卡盤的錐孔相配合來定位，并由卡板及四個螺釘快速固定，通過圓形撥盤傳遞轉矩。CA6140型車床的主軸組件，近年來采用二支承結構及后端面軸向定位。這種結構的主軸組件完全可以滿足剛度與精度方面的要求，且使結構簡化，降低了成本。主軸的前支承是NN3021K/P5型雙列短圓柱滾子軸承，用于承受徑向力。這種軸承具有剛性好、精度高、尺寸小及承載能力大等優點。 后支承有2個滾動軸承，一個是7025ACJ型角接觸球軸承，大

46、口向外安裝，用于承受徑向力和由后向前的軸向力。后支承還采用了一個 51215型推力球軸承，用于承受由前向后的軸向力。主軸支承對主軸的回轉精度及剛度影響很大，特別是軸承間隙直接影響到加工精度。主軸軸承應在無間隙(或少量過盈)條件下進行運轉，因此，主軸組件應在結構上保證能調整軸承間隙。CA6140型車床主軸前軸承的前后兩端各有一個螺母(后螺母帶有鎖緊裝置，與前軸承之間還有一個隔套) ，用來調整間隙。這兩個螺母可以改變 NN3021K/P5型軸承的軸向位置，當軸承的內環向前移動時，由于軸承內環很薄，且內環孔與主軸是錐面配合，就會引起內環徑向彈性膨脹變形，從而調整軸承徑向間隙或預緊(過盈)程度。后支承

47、外邊的螺母也被用來調整后支承兩個軸承的間隙。 主軸上裝有三個齒輪，從右至左為空套在主軸上的斜齒輪、與主軸花鍵連接的滑移齒和固定在主軸上的進給傳動齒輪。用斜齒輪傳動時，主軸運轉較平穩；且齒輪是左旋的，其傳動時產生的作用力于主軸的軸向力方向向前，與縱向切削力方向相反，可抵消一部分支承所受軸向力。中間的滑移齒輪，在左邊位置時，為高速傳動；在右邊時，作為內齒離合器與斜齒齒輪接合，為低速傳動；在中間位置時，主軸空檔，可較輕快地用于轉動主軸，以便進行調整工作。 4）變速操縱機構 主軸箱中共有三套操縱機構來操縱滑移齒輪進行動作。圖4.11是其中軸和軸上的滑移齒輪操縱機構。 軸上的雙聯滑移齒輪和軸上的三聯滑移

48、齒輪是用一個手柄進行操縱的。變速手柄裝在主軸箱的前壁上，通過鏈傳動使軸轉動，軸上裝有盤形凸輪和曲柄。盤形凸輪上有一條封閉的曲線槽，由兩段半徑不同的圓弧和直線組成，凸輪上有六個變速位置。在位置1、2、3時，杠桿上端的滾子處于凸輪槽曲線的大半徑圓弧處，杠桿經撥叉1將軸上的雙聯滑移齒輪移至左端位置。在位置4、5，6時，雙聯滑移齒輪移至右端位置。另外，曲柄隨軸轉動，帶動撥叉2撥動軸上的三聯滑移齒輪，使其處于左、中、右三個位置。依次轉動手柄，就可以使兩個滑移齒輪得到6種位置組合，即使軸得到6種轉速。 圖4.11 變速操作機構2.進給箱 CA6140型車床進給箱由變換螺紋導程和進給量的變速機構(基本組和增

49、倍組)、變換螺紋種類的移換機構、絲杠和光杠的轉換機構以及操縱機構等組成。 進給箱中的滑移齒輪和離合器也用三個集中變速機構來操縱?；窘M的4個滑移齒輪由一個手柄操縱；增倍組的兩個滑移齒輪用一個手柄操縱；移換機構和絲、光杠轉換機構由一個手柄操縱。進給箱中精度要求較高的是與絲桿聯接的軸，其回轉精度和軸向竄動會直接影響車削螺紋的精度，因此，該軸使用了兩個D級推力球軸承。3.溜板箱溜板箱內有開合螺母機構、縱向和橫向機動進給傳動及操縱機構、螺紋進給與機動進給間的互鎖機構以及超越離合器和安全離合器等安全保險機構等。圖4.12是溜板箱中的主要機構圖。1）開合螺母機構 車螺紋時，進給箱的運動由絲桿傳出，合上溜板

50、箱中的開合螺母，就可通過絲杠螺母副帶動溜板箱及刀架運動。機動進給時，打開開合螺母，就可切斷與絲杠的聯系。 開合螺母的結構見圖4.12中的A-A剖視，由下半螺母18和上半螺母19組成，它們都可沿溜板箱后壁上的豎直燕尾形導軌上下移動。每個半螺母上各裝有一個圓柱銷20，它們分別插入槽盤21的兩條曲線槽d中(見B-B視圖)。車削螺紋時，轉動手柄15，使軸4及與之一體的槽盤21轉動。槽中的兩個圓柱銷在曲線的作用下帶動上下半螺母互相靠攏，使得開合螺母與絲杠嚙合。盤21上的偏心圓弧槽d接近盤中心部分的傾斜角比較小，使得開合螺母閉合后能自鎖。限位螺釘17用來調節螺母與絲杠的間隙。 2)縱、橫向機動進給及快速移

51、動操縱機構縱、橫向機動進給及快速移動是由一個四向操縱手柄1集中操縱的，如圖4.12和圖4.13所示。該手柄向左或向右扳動，可使刀架向左或向右作縱向進給運動；向前或向后扳動，則可使刀架向前或向后作橫向進給運動。若按下手柄1上端的快速按鈕，快速電動機起動，刀架就可朝手柄扳動的相應方向作快速運動，松開快速按鈕，則快速運動停止，同時自動地恢復相應的機動進給運動。向左或向右扳動手柄時，由于軸的軸向位置固定，故手柄1繞銷軸擺動，通過其下部的開口槽帶動軸向右或向左移動，再經過杠桿及推桿，使圓柱形凸輪順時針或逆時針方向轉動，凸輪9上的曲線槽推動撥叉向后或向前移動，帶動雙向牙嵌離合器M6 (見圖4.13)向相應

52、的方向嚙合，使刀架作向左或向右的縱向機動進給。向前或向后扳動手柄時，軸和固定在軸左端的圓柱凸輪轉動，通過凸輪上的曲線槽使杠桿繞其安裝軸擺動，再通過撥叉撥動軸上的雙向牙嵌離合器M7向相應的方向嚙合，使刀架作向前或向后的橫向機動進給。 快速移動由安裝在溜板箱右壁上與軸右端相聯的快速電動機實現(圖4.13)。快速 電動機起動后，驅動軸快速轉動，然后由機動送給路線使刀架快速移動。此時，由進給傳動鏈的齒輪傳給軸的較慢的運動并不用切斷，因為在蝸桿軸的左端裝有超越離合器。超越離合器可保證兩運動同時傳給軸而不產生矛盾。當手柄處于中間位置時，離合器M6和M7都脫開，機動進給停止，快速移動也不能進行。手柄下部的蓋

53、上開有十字形槽，使操縱手柄不能同時接合縱向和橫向進給運動，起到互鎖作用。此外，為了避免損壞機床，在接通機動進給或快速移動時，開合螺母不應閉合；反之合上開合螺母時，就不允許接通機動進給或快速移動。因此，在溜板箱中還設置了互鎖機構(件與軸、軸)來實現這一互鎖功能。當進給力過大或刀架移動受到阻礙時，也很有可能損壞機床。因此，在溜板箱的軸與超越離合器之間還設置有靠彈簧預緊的螺旋形端面齒安全離合器。當刀架過載時，該離合器兩部分之間產生相對滑動，運動不再由蝸輪傳出， 而自動切斷機動進給。圖 4.12 溜板箱圖4.13溜板箱操縱機構4.4機床主要附件4.4.1卡盤和頂尖1.三爪卡盤裝夾工件三爪卡盤的構造如圖

54、4.14所示。將夾緊扳手的方頭插入小傘齒輪的方孔，使小傘齒輪帶動大傘齒輪轉動。大傘齒輪背后有平面螺紋(形狀好似一盤蚊香)，3個卡爪的背面有螺紋與平面螺紋嚙合。因此，當轉動傘齒輪時，3個卡爪在平面螺紋的作用下，同時作向心或離心方向移動，將工件夾緊或放松。用三爪卡盤夾持工件，一般不需校正，3個卡爪能自動定心，使用方便，但定位精度較低。圖4.14 三爪卡盤由于三爪卡盤本身制造誤差、卡盤裝上主軸時的裝配誤差和卡盤使用較長時間后卡爪磨損引起精度逐漸下降等原因，使三爪卡盤3個卡爪的定位面所形成的中心與車 床主軸旋轉中心不完全重合。因此，當被加工零件各加工面位置精度要求較高時，應盡量在一次裝夾中加工出來，以保證精度要求。 卡爪分正爪和反爪，當用正爪夾緊工件時，工件直徑不能太大，一般卡爪伸出量不超過卡爪長度的一半，否則卡爪與平面螺紋只有23牙嚙合，容易使卡爪的牙齒損壞。安裝較大直徑的工件時，可以改用反爪裝夾，如圖4.14 (c)所示。三爪卡盤能自動定心，安裝效率較高，但夾緊力沒有四爪卡盤大。這