第一章车床-机械制造装备与设计-西北工业大学

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1、第第一一章章CA6140CA6140普通普通车床床v车床是使用单刃刀具以车削的方法形成工件内、外车床是使用单刃刀具以车削的方法形成工件内、外回转表面为主要功能的机床。回转表面为主要功能的机床。v主要型式有：主要型式有：落地及卧式车床，立式车床，回轮、落地及卧式车床，立式车床，回轮、转塔车床，仿形及多刀车床，自动和半自动车床，转塔车床，仿形及多刀车床，自动和半自动车床，专门化车床及专用车床等。专门化车床及专用车床等。v本章的内容及要求：本章的内容及要求：1 1掌握卧式车床的功能、运动及传动原理图；掌握卧式车床的功能、运动及传动原理图；2 2了解卧式车床的组成和主参数；了解卧式车床的组成和主参数；

2、3 3重点掌握重点掌握CA6140CA6140车床的主传动链及各进给传动的车床的主传动链及各进给传动的 组成、功能、传动路线及运动平衡式；组成、功能、传动路线及运动平衡式；4 4掌握掌握CA6140CA6140车床主要部件的结构及特点；车床主要部件的结构及特点；5 5了解其它类型车床的特点。了解其它类型车床的特点。第一节第一节 卧式车床的工艺范围及其组成卧式车床的工艺范围及其组成一、一、工艺范围 见图11 车车削削内内外外圆圆柱柱面面、圆圆锥锥面面、回回转转体体成成形形面面和和环环形形槽槽，车车削削端端面面和和各各种种螺螺纹纹，还还可可以以进进行行钻钻孔孔、扩扩孔孔、铰铰孔孔、攻攻丝、套丝和滚

3、花等。丝、套丝和滚花等。二、二、组成部件 见图12 主主轴轴箱箱、刀刀架架、尾尾座座、床床身身、光光杆杆、丝丝杆杆、溜溜板板箱箱、进给箱、挂轮变速机构等。进给箱、挂轮变速机构等。三、三、卧式车床的主要参数 见图131 1主参数：床身上最大工件回转直径主参数：床身上最大工件回转直径D D；2 2第第二二主主参参数数：最最大大工工件件长长度度，有有750750，10001000，15001500，20002000mmmm。3 3刀架上最大回转直径刀架上最大回转直径D D1 1 。第二节第二节 CA6140CA6140车床的传动系统车床的传动系统v所需成形运动所需成形运动:见图见图1 11 1v1

4、1 加工圆柱表面或平面：加工圆柱表面或平面：va a工件旋转主运动工件旋转主运动工件旋转主运动工件旋转主运动（简单运动）（简单运动）vb b进给运动：进给运动：vv纵向进给运动纵向进给运动纵向进给运动纵向进给运动或或横向进给运动横向进给运动横向进给运动横向进给运动（简单运动）（简单运动）v2 2 加工螺纹：加工螺纹：vv螺纹进给运动螺纹进给运动螺纹进给运动螺纹进给运动（工件旋转运动与纵向进给运动合成为（工件旋转运动与纵向进给运动合成为一复合运动）一复合运动）v3 3 加工回转体成形面：加工回转体成形面：v（纵向与横向进给运动合成为一复合运动（纵向与横向进给运动合成为一复合运动）v传动原理图：传

5、动原理图：见图见图1 14 4v1 1 主传动链主传动链主传动链主传动链：v主电动机主电动机1 12 2 u u3 34 4主轴（外联系）主轴（外联系）v2 2 纵、横向进给传动链纵、横向进给传动链纵、横向进给传动链纵、横向进给传动链：v主电动机主电动机1 12 2u u3 34 45 5u ux x6 67 7齿轮齿条齿轮齿条刀架（纵向）刀架（纵向）v 8 89 9横向横向进给丝杆刀架（横向）进给丝杆刀架（横向）v3 3 螺纹进给链螺纹进给链螺纹进给链螺纹进给链：v主轴主轴4 45 5u ux x6 68 8丝杆刀架（内联系）丝杆刀架（内联系）v v一、主运动传动链一、主运动传动链 传动系统

6、图传动系统图1-61-6 v1 1传动路线：传动路线：1(反)-v 动机1(正)-2-(主轴)v 56/38v 1(正)-主电机-130/230-51/43 -1(反)50/34-34/30 39/41 -63/50-30/50 -50/50 51/51 22/58 -26/58 20/80 20/80 主运动的传动链结构式主运动的传动链结构式v2 2主轴的转速级数与转速计算主轴的转速级数与转速计算(传动系统图传动系统图)v因因 u u1 1=50=5050515051501 501 v u u2 2=50=505020502080801 14 4 v u u3 3=20=2080518051

7、5015014 4 v u u4 4=20=208020802080801 116 16 v故主轴正转的转速级数：故主轴正转的转速级数：v2 2 3 1+3 1+（2 22 21 1）2424级级 v主轴反转的转速级数：主轴反转的转速级数：v3 3 1+1+（2 22 21 1）1212级级 v运动平衡式计算：运动平衡式计算：vn n主主14501450130130230230(1-(1-)u)uu u-u u-传动系统图传动系统图1运动平衡式运动平衡式:n主主=1450130/2300.9851/4322/58 63/50=450(r/min)传动系统图传动系统图2运动平衡式运动平衡式:n主

8、主=1450130/2300.9851/4322/58 20/80 20/8026/58=10(r/min)3.转速图转速图:二进给运动传动系统二进给运动传动系统（传动系统图1）1CA6140CA6140车床刀架传动系统组成如下车床刀架传动系统组成如下 CA6140车床可车削标准螺纹公制公制(44种种)、英制、英制(20种种)、模数制模数制(39种种)及径节制及径节制(37种种)四种标准螺纹，还可车削大大导程、非标准和较精密导程、非标准和较精密的螺纹,一般切削刀架纵横向进给(各64种)u基基有有8种，成等差数列，称种，成等差数列，称基本组基本组。见图见图 u基1 26/28=6.5/7 u基2

9、 28/28=7/7 u基3 32/28=8/7 u基4 36/28=9/7 u基5 19/14=9.5/7 u基6 20/14=10/7 u基7 33/21=11/7 u基8 36/14=12/7 u倍有倍有4种，按倍数关系排列，称种，按倍数关系排列，称增倍组增倍组。见图见图u倍128/3535/28=1 u倍328/3515/48=1/4 u倍218/4535/28=1/2 u倍418/4515/48=1/8 反向机构反向机构 (见图见图1 1）33/3333/33右螺纹右螺纹 33/25-25/33 33/25-25/33左螺纹左螺纹 结构图结构图挂轮挂轮:加工公制和英螺纹时加工公制和英

10、螺纹时:U:U挂挂=(63/100)(100/75)=(63/100)(100/75)加工模数制和径节螺纹时加工模数制和径节螺纹时:U:U挂挂=(64/100)(100/97)=(64/100)(100/97)加工非标准或较精密螺纹加工非标准或较精密螺纹:U:U挂挂=(a/b)(c/d)=(a/b)(c/d)公英制变换公英制变换(见图见图)公制和模数螺纹公制和模数螺纹：英制和径节螺纹：英制和径节螺纹：XV XV25/36 U基 25/36 M3合 1/U基 基本组 .X 36/25 36/25 XXCA6140车床加工螺纹的传动链结构式:（一）螺纹车削传动链螺纹车削传动链 运动平衡式：运动平衡

11、式：1主u总 P丝 kP工工mm (见加工原理图见加工原理图)螺纹种类螺纹种类 螺距参数螺距参数 螺距螺距mmmm 导程导程mmmm公公 制制 螺距螺距P Pmmmm P P L=L=kPkP模模 数制数制 模数模数m mmmmm P Pm m=m m L Lm m=k=km m 英英 制制 每英寸牙数每英寸牙数 a/(a/(牙牙.in.in-1-1)P Pa a=25.4/a=25.4/a L La a=25.4k/a=25.4k/a径径 节节 制制 径节径节DP/(DP/(牙牙.in.in-1 1)P PDPDP=25.4/DP=25.4/DP L LDPDP=25.4k=25.4k/DP

12、/DP螺距参数及其与螺距、导程的螺距参数及其与螺距、导程的换算关系换算关系(统一为公制单位统一为公制单位)1车公制螺纹车公制螺纹 传动路线传动路线：见图见图主轴换向机构 u基 u倍M5(丝杆)刀架传动链结构式 可加工的标准公制螺纹运动平衡式为：运动平衡式为：158/5833/3363/100100/75 25/36u基 25/3636/25 u倍12kP 7 u基u倍=kPu倍 u基 26/2828/2832/2836/2819/1420/1433/2136/2118/4515/48=1/8 -1 -1.25 -1.528/3515/48=1/4 -1.75 2 2.25 -2.5 -318/

13、4535/28=1/2 -3.5 4 4.5 -5 5.5 628/3535/28=1 -7 8 9 -10 11 122车英制螺纹车英制螺纹螺纹进给传动链必须作如下变动：螺纹进给传动链必须作如下变动：用公英制变换机构将基本组的主、从动传动关系，调整成用公英制变换机构将基本组的主、从动传动关系，调整成与车公制螺纹时相反与车公制螺纹时相反,挂轮同车公制螺纹挂轮同车公制螺纹.见图见图传动路线传动路线:主轴换向机构-1/u基 u倍M5(丝杆)传动链结构式运动平衡式为：运动平衡式为：158/5833/3363/100100/75 1/u基 36/25u倍12=25.4k/a 4/77/463/7536

14、/25u倍/u基=25.4k/a 故 4/7 u倍/u基=k/a CA6140型车床英制螺纹表(k=1时，a/牙.in-1)u u倍倍 u u基基 26/2826/2828/2828/2832/2832/2836/2836/2819/1419/1420/1420/1433/2133/2136/2136/2118/4515/4818/4515/48=1/8=1/8 -1414 1616 1818 1919 2020 -242428/3515/4828/3515/48=1/4=1/4 -7 7 8 8 9 9 -1010 1111 121218/4535/2818/4535/28=1/2=1/23

15、.253.25 3.53.5 4 4 4.5 4.5 -5 5 -6 628/3535/2828/3535/28=1=1 -2 2 -3 33车模数螺纹车模数螺纹传动路线同公制螺纹传动路线同公制螺纹(见图见图)，只将挂轮传动比换成，只将挂轮传动比换成64/100 100/97 传动链结构式传动链结构式 运动平衡式为：运动平衡式为：158/5833/3364/100100/9725/36u基25/3636/25 u倍12mk7/44/764/9725/3612u基u倍=mk 故 7/4u基u倍=mku u倍倍 u u基基26/2826/2828/2828/2832/2832/2836/2836/

16、2819/1419/1420/1420/1433/2133/2136/2136/2118/4515/418/4515/48=1/88=1/8 -0.25 0.25 -28/3515/428/3515/48=1/48=1/4 -0.50.5 -18/4535/218/4535/28=1/28=1/2 -1 1 -1.251.25 -1.51.528/3535/228/3535/28=18=1 -1.75 1.75 2 2 2.25 2.25 -2.5 2.5 2.75 2.75 3 34车径节螺纹车径节螺纹 传动路线同车英制传动路线同车英制螺纹螺纹，只将挂轮传动比换成，只将挂轮传动比换成64/1

17、00100/97传动链结构式传动链结构式 运动平衡式为：运动平衡式为：158/5833/3364/100100/97 1/u基36/25u倍1225.4k/DP1/77 64/9736/2512 u倍/u基=25.4k/DP 故1/7 u倍/u基k/DPu倍 u基 26/2828/2832/2836/2819/1420/1433/2136/2118/4515/48=1/8 -56 64 72 80 88 9628/3515/48=1/4 -28 32 36 -40 44 4818/4535/28=1/2 14 16 18 -20 22 2428/3535/28=1 -7 8 9 -10 11

18、12车削四种螺纹时，传动路线特征归纳为表车削四种螺纹时，传动路线特征归纳为表1 17 7。车削螺纹时，车削螺纹时，M M5 5要接合。要接合。表表1 17 7 车削四种螺纹时的传动特征车削四种螺纹时的传动特征n5车大导程螺纹车大导程螺纹 见图见图传动链结构式：传动链结构式：nn主轴主轴50/50 -50/50 -n58/2658/2680/2080/2080/20 -44/44-26/5880/20 -44/44-26/58n正常螺距正常螺距主轴至轴间的传动比u扩为：u扩1582680205050444426584 u扩2 5826802080204444265816 具体地说：主轴转速为10

19、32r/min，导程可扩大16倍；主轴转速为40125r/min，导程可扩大4倍；主轴转速更高时，导程不能扩大。另一条传动路线58/2650/51 50/50 44/44 26/50=1传动路线：传动路线：(主轴)-58/26-80/20-(50/50或80/20）-44/44-26/58-常用螺纹传动路线-(丝杆)5车非标准和较精密螺纹车非标准和较精密螺纹 见图见图齿式离合器：，全啮合齿式离合器：，全啮合传动路线传动路线：主轴主轴换向机构换向机构u挂挂M3 M4M5(丝杆丝杆)刀架刀架 这样，传动路线大为缩短，减小了传动件制造和装配误这样，传动路线大为缩短，减小了传动件制造和装配误差对工件螺

20、纹螺距精度的影响。差对工件螺纹螺距精度的影响。运动平衡式为：运动平衡式为：158/5833/33u挂12 kp化简为:u挂=a/bc/d=kp/12(二)一般车削纵向和横向进给传动链纵向和横向进给传动链传动路线：传动路线：见图见图换向机构：换向机构：双向牙嵌式离合器双向牙嵌式离合器M8、M9和齿轮副和齿轮副40/48、40/30 30/48组成两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给组成两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同的传动路线，可获得纵、横向进给量各动链的

21、不同的传动路线，可获得纵、横向进给量各64种。种。现以现以纵向进给纵向进给为例说明为例说明:当运动经车常用公制螺纹传动路线传动时，可得到当运动经车常用公制螺纹传动路线传动时，可得到0.081.22mm/r的的32种正常进给量。种正常进给量。见图见图 f纵=158/5833/3363/100100/7525/36u基25/3636/25u28/5636/3232/564/2940/48 28/802.5 12化简整理得化简整理得:f纵=0.71u基u倍 当运动经车常用英制螺纹传动路线传动时，当运动经车常用英制螺纹传动路线传动时，见图见图类似有：类似有：f纵纵=1.474u倍倍/u基基 使使u倍倍

22、=1，变换，变换u基基，可得到，可得到0.861.59mm/r的的8种较大进种较大进给量。给量。当主轴为当主轴为10125r/min时，运动经扩大螺距机构及英时，运动经扩大螺距机构及英制螺纹传动路线，可获得制螺纹传动路线，可获得16种供强力切削或宽刀精车用的种供强力切削或宽刀精车用的加大进给量，加大进给量，见图见图 其范围为其范围为1.71 6.33mm/r。N主主=1032r/min，u扩扩=16，N主主=45125r/min，u扩扩=4，当主轴为当主轴为4501400r/min时（其中时（其中500r/min除外）除外）见见图图传动路线：由传动路线：由(主轴主轴)5063-4444-26/

23、58-公制螺纹传动路线公制螺纹传动路线 当当u倍倍1/8时，可获得时，可获得8种供高速精车时的细进给量，种供高速精车时的细进给量，其范围为其范围为0.0280.054mm/r。横向进给横向进给与纵向进给的传动路线基本一致，只是从溜板与纵向进给的传动路线基本一致，只是从溜板箱箱X到刀架的传动路线到刀架的传动路线不同不同f f横横f f纵纵（48/4848/4859/18)/(28/802.512)=1/2故相应的故相应的f横横=1/2f纵。纵。（三）（三）刀架快速移动传动链刀架快速移动传动链 见图见图传动路线：快速电动机（传动路线：快速电动机（2800r/min）-13/29-与机与机动进给相同

24、的传动路线。动进给相同的传动路线。1第三节第三节 卧式车床的结构卧式车床的结构一、主轴箱一、主轴箱 功用：支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、功用：支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换向等。变速和换向等。1、传动机构：、传动机构：见图见图18（一）（一）卸荷式皮带轮：使轴卸荷式皮带轮：使轴不受轴向力的作用，弯曲变形不受轴向力的作用，弯曲变形 减小，并可提高传动的平稳性。减小，并可提高传动的平稳性。见图见图 传动齿轮：齿轮与传动轴的联接情况有固定的、空套传动齿轮：齿轮与传动轴的联接情况有固定的、空套的和滑移的三种。的和滑移的三种。传动轴的支承结构：由于转速较高，一般采用向

25、心球轴传动轴的支承结构：由于转速较高，一般采用向心球轴承或圆锥滚子轴承，常用双支承结构，也有采用三支承结承或圆锥滚子轴承，常用双支承结构，也有采用三支承结构构。2、主轴及其轴承：、主轴及其轴承：见图见图18(二）二）3、开停及换向装置：、开停及换向装置：双向多片式摩擦离合器。双向多片式摩擦离合器。见图见图1114、制动装置：、制动装置：闸带式制动器。闸带式制动器。见图见图1125、操作机构：、操作机构：集中操作方式集中操作方式:a.主轴开停及制动操纵机构；主轴开停及制动操纵机构；见图见图113 b.主轴变速操纵机构。主轴变速操纵机构。见图见图114二、进给箱二、进给箱 功用：是变换被加工螺纹的

26、种类和导程，以及获得所 需的各种机动进给量。1、变换螺纹导程和进给量的变速机构：、变换螺纹导程和进给量的变速机构：进给箱中的变速机构分为基本螺距机构和增倍机构两部分。增倍机构增倍机构采用滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构。基本螺距基本螺距机构则采用：双轴滑移齿轮机构（双轴滑移齿轮机构（见图见图116）二、溜板箱二、溜板箱 功用：将丝杆或光杆传来的旋转运动变为直线运动并带动功用：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。保护，手动操纵刀架移动和实现快速移动。1

27、、换移公、换移公、英制及转换丝杠、光杠的操纵机构、英制及转换丝杠、光杠的操纵机构(见图见图)2、纵、横向机动进给操纵机构纵、横向机动进给操纵机构（见图见图119）3、开合螺母机构开合螺母机构（见图见图120）4、互锁机构互锁机构（见图见图121）5、过载保险装置过载保险装置（见图见图122及图及图123）6、超越离合器（、超越离合器（见图见图 17）第四节第四节 精密和高精度卧式车床的特点精密和高精度卧式车床的特点 精密和高精度卧式车床主要用在工具、仪表、仪器及精密机械制造厂中，车削精密和高精度的零件。其主要特点：其主要特点：提高机床的几何精度；提高机床的几何精度；主传动链常采用主传动链常采用

28、“分离传动分离传动”的布局形式；的布局形式；主轴上的皮带轮采用卸荷式结构；主轴上的皮带轮采用卸荷式结构；为了减小加工表面粗糙度，某些精密车床前后轴承采为了减小加工表面粗糙度，某些精密车床前后轴承采用高精度滑动轴承。如用高精度滑动轴承。如图图126的的CM6132主轴。主轴。高精度卧式车床还应采用保证高加工精度的传动与结高精度卧式车床还应采用保证高加工精度的传动与结构措施：如采用无级变速传动、缩短螺纹传动链、主轴轴构措施：如采用无级变速传动、缩短螺纹传动链、主轴轴承采用高精度静压轴承。承采用高精度静压轴承。图图127为为CG6125B型高精度卧式车床的传动系统。型高精度卧式车床的传动系统。图图128为锥盘环盘无级变速器的工作原理。为锥盘环盘无级变速器的工作原理。第五节第五节 其它类型车床其它类型车床一、回轮、转塔车床一、回轮、转塔车床 工艺范围：工艺范围：加工形状比较复杂、特别是带有内外螺纹的工件。如加工形状比较复杂、特别是带有内外螺纹的工件。如阶梯小轴、套筒、螺钉、螺母、接头和法兰盘等。见阶梯小轴、套筒、螺钉、螺母、接头和法兰盘等。见图图1291滑鞍转塔车床滑鞍转塔车床 见图见图130、131、1322回轮车床回轮车床 见图见图133二、曲轴连杆颈车床二、曲轴连杆颈车床三、立式车床三、立式车床 1