ca6140車床主軸箱及其操縱機構的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 全。 CA6140型臥式車床傳動框圖如下（圖 2— 1） 江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 6 圖 2— 1 CA6140車床傳動框圖 圖 2— 2 CA6140型臥式車床外形 1 主軸箱 2 刀架 3 尾座 4 床身 5 右床腿 6 光桿 7 絲杠 8 溜班箱 9 左床腿 10 進給箱 11 掛論變速機構 1．主軸箱 主軸箱（ Headstock） 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。 電動機 主換向機構 主變速機構 主軸 刀架 掛輪 進給換向機構 轉換機構 絲桿 光桿 螺母 快速電動機 轉換機構 進給箱變速機構 江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 7 刀架（ Tool slide） 2 可沿床身 4 上的刀架導軌作縱向移動。刀架部件由幾層組成，它的功用是裝夾車刀，實現縱向、橫向或斜向運動。 尾座（ Tailstock） 3 安裝在床身 4 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，也可安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進行孔加工。 進給箱（ Feedbox） 8 固定在床身 4 的左端前面。進給箱內裝有進給運動的變換機構，用于改變進給的進給量或所加工螺紋的導程。 溜板箱（ Apron） 6 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。 床身（ Bed） 4 固定在左右床腿 7 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。 電動機經主換向機構，主變速機構拖動主軸。主換向機構主要用于切削螺紋。進給鏈從主軸開始，經進給換向機構、掛輪和進給箱內的進給變換機構、轉換機構 — 光杠（普通車床）、溜板箱內的轉換機構傳至刀架；或經絲杠（車螺紋）和溜板箱內的螺母傳至刀架。 進給換向機構主要用來決定車削右旋或左旋螺紋。掛輪和進給變換機構用以變換被切螺紋的導程或進給量。臥室車床既能切螺紋，又能進行普通車削，所以進給箱內設置轉換機構以決定將運動傳至絲桿或光桿。如果傳給絲桿，則從主軸到 刀架間的傳動鏈是內聯系傳動鏈 — 螺紋鏈；如果傳給光桿，則是外聯系傳動鏈 — 進給鏈。 溜板箱中的轉換機構改變進給的方向：縱向或橫向，正向或反向如果用快速電動機經溜板箱的轉換機構驅動刀架，則可實現刀架的快速移動。 CA6140 型臥式車床主要有主傳動鏈和進給傳動鏈兩部分，其傳動系統如圖2— 3 所示。 江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 8 圖 2— 3 CA6140 型臥式車床傳動系統 江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 9 CA6140 型臥 式車床的部分主要技術參數 ： 床身上最大工件回轉直徑（主參數） 400mm 刀架上最大工件回轉直徑 210mm 最大棒料直徑 47mm 最大工件長度（第二主參數） /mm 750,1000,1500,2021 最大加工長度 /mm 650， 900， 1400， 1900 主軸轉速范圍 /（ r/min） 正轉 10—— 1400（ 24 級） 反轉 14—— 1580（ 12 級） 進給量范圍 /（ mm/r） 縱向 —— （共 64 級） 橫向 —— （共 64 級） 標準螺紋加工范圍 公制 t=1—— 192mm（ 44 種） 英制 a=2—— 24 牙 /in（ 20 種） 模數制 m=—— 48mm（ 39 種） 徑節制 DP=1—— 96 牙 /in（ 37 種） CA6140 型臥式車床主軸箱 (Headstock)又稱車頭箱，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，主軸動工件按規定的轉速旋轉，以實現主運動。 傳動路線 主運動傳動鏈的 兩末端件是主電動機和主軸。運動由電動機（ ，1450r/min）經 V 輪傳動副Ф 130mm/Ф 230mm 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,左部的摩擦片時、反轉或停止。它就是傳動框圖（圖33）中的主換向機構。當壓緊離合器 M1 左部的摩擦片時，軸 I 的運動經齒輪副3856 或 4351 傳給軸 II 獲得兩種轉速。壓緊右部摩擦片時，經齒輪 50（足標表示齒數）、軸 VII 上的空套齒輪 34 傳給軸 II 上的固定齒輪 30。這時軸 I 至 軸 II 間多一個中間齒輪 34，故軸 II 的轉向與經 M1左部傳動時相反，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 I 的運動不能傳至軸II，主軸停轉。 軸 II 的運動可通過軸 II、 III 間三對齒輪的任一對傳至軸 III，故軸 III 正軸共2X3=6 種轉速。 運動由軸 III 傳往主軸有兩條路線： （ 1）高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪 50 移至左端，端使之與軸 III 上江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 10 右端的齒輪 63 嚙合。運動由軸 III 經齒輪副5063直接傳給主軸，得到 4501400r/min的 6 種高轉速。 （ 2）低速傳動路線 主軸上的滑移齒輪 50 移至右端，使主軸上的齒輪式離合器 M2 嚙合。軸 III 的運動經齒輪副8020或5050傳給軸 IV，又經齒輪副8020或5051傳給軸 V、再經齒輪副5826各齒式離合器 M2傳至主軸，使主軸獲得 10500r/min的低轉速。上述這些滑移變速齒輪副就是傳動框圖中的主 變速機構。 傳動系統可用傳動路線表達式表示如下： 主 電 動 機 —mmmm230130??—????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????58225030413930343450)()(43513856)()(11IIV I IMM反轉右正轉左Ⅲ?????????????????????????????????????????????????????????????)()(5826505180205050802050632主軸右移VIMVIV 2．主軸轉速級數各轉速 由傳動系統圖各傳動路線表達式可以看出，主軸正轉時，可得 2X3=6 種高轉速和 2232 ??? =24 種低轉速。軸 IIIIVV 之間的 4 條傳動路線的傳動比為 ： I1= 16180208020 ?? 江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 11 I2=4150518020 ?? I3=4180205050 ?? I4= 150515050 ?? 式中， i2 和 i3 基本相同，所以實際上只有 3 種不同的傳動比。因此，運動經由低速這條傳動路線時，主軸總共可獲得 2 )122(3 ???? =18 級轉速。加上由高速路線傳動獲得的 6 級轉速。 同理，主軸反轉時，有 ? ? 121)22(13 ????? 級轉速。 主軸反轉時 ，可根據各滑移齒輪的嚙合狀態求得。如圖 34 中所示的嚙合置時，主軸的轉速為： m i n/10m i n/582680208020582243512301301450 rrn ????????主 同理，可以計算出主軸正轉時的 24 級轉速為 101400r/min；反轉時的 12 級轉速為 141580r/min。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。 主軸箱的構造 機床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件。表達主軸箱中各傳動件的結構和裝配關系，常用展開圖。展開圖是基本按各傳動軸傳遞運動的先后順序，沿其軸心線剖開 ，并展開在一個平面上的裝配圖，見圖 35。該圖是沿軸Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ（Ⅴ）Ⅵ Ⅺ Ⅸ Ⅹ的軸線部切，展開后繪制出來的。 展開圖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了。如軸IV畫得離開軸 III 與軸 V 較遠，因而使原來相互嚙合的齒輪副分開了。讀展開圖時，首先應弄清傳動關系。展開圖不表示各軸的實際位置。表示主軸和各傳動實際空間位置的，是主軸箱和側視圖各橫剖面圖。 1． 卸荷帶輪（ Unload belt pulley） 電動機經 V 帶將運動傳到軸 I 左端的帶輪 2（見圖 31 的左上部分）。帶輪 2與花鍵套 1 用螺釘連接 成一體，支承在法蘭 3 內的兩個深溝軸承上。法蘭 3 固定在主軸箱體 4 上。這樣，帶輪 2 可通過花鍵套 1 帶動軸 I 旋轉，膠帶的拉力則經軸承和法蘭 3 傳到箱體 4。軸 I 的花鍵部分只傳遞轉矩，從而可避免因膠帶拉力而使軸 I 產生彎曲變形。這種帶輪是卸荷的 — 把徑向載荷卸給箱體。 2． 雙向多片摩擦離合器、制動器及其操縱機構 江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 12 雙向多片摩擦離合器（ Double direction multidisc friction clutch） 裝在軸 I 上。原理見圖 32。 離合器由內摩擦片 外摩擦片 止推片 10 及 1壓塊 8 及空套齒輪 1等組成離合器左 、右兩部分結構是相同的。左離合器用來傳動主軸正轉，用于切削加工。需要傳遞的轉矩大，所以片數較多。右離合器傳動主軸反轉，主要用于退回，片數較少。 圖 2— 4 左離合器 圖 24 示的是左離合器。內摩擦片 3 的孔是花鍵孔，裝在軸 I 的花鍵上，隨軸旋轉。外摩擦片 2 的孔是圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有 4 個上凸起，嵌在空套齒輪 1（圖 2— 4 的件 6）的缺口中。內、外摩擦片相間安裝。當桿 7（圖 2— 4 件 16）通過銷 5（圖 2— 4 件 7）向左推動壓塊 8（圖 2— 4 件 8）時，將內片與外片互相壓緊。軸 I 的轉矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳給 齒輪 1（圖 2— 4件 6），使主軸正轉，同理，當壓塊 8 向右時，使主軸反轉。壓塊 8 處于中間位置時，左、右離合器都脫離，軸 II 以后的各軸停轉。 離合器的位置，由手柄 18 操縱（圖 2— 5 扳，桿 20 向外，使曲柄 21 和齒扇17（圖 2— 5 件 18）作順時針轉動。齒條 22（圖 2— 5 件 15）向右移動。齒條左端有撥叉 23（圖 2— 5 件 17），它卡在滑套 12（圖 2— 5 件 11）的環槽內，使滑套 12 也向右移動。滑套 12 內孔的兩端為錐孔，中間為圓柱孔。當滑套 12 向右移動時，就將元寶銷（杠桿） 6（圖 2— 5 件 12）的右端向下壓。元寶銷 6 的回轉中心 軸安裝在軸 I 上。元寶銷 6 作順時針方向轉動時，下端的凸緣便于工作推江西理工大學 2021屆 本科生畢業設計（論文） 13 動裝在軸 I 內孔中的拉桿 7 向左移動（圖 2— 5 右端）并通過銷 5 帶動壓塊 8 向左壓緊，主軸正轉。同理，將手柄 18 扳至下端位置時，右離合器壓緊，主軸反轉。當手柄 18 處于中間位置時，離合器脫開，主軸停止轉動。為了操縱方便，在操縱桿 19 上裝有兩個操縱手柄 18，分別位于進給箱右側及溜板箱右側。 圖 2— 5 制動器 摩擦離合器還能起過載保護的作用。當機床過載時，摩擦片打滑，就可避免損壞機床。摩擦片間的壓緊力是根據離合器應傳遞的額定轉矩確定的。摩擦片磨損后，壓 緊力減小，可用一字頭旋具將彈簧 4 按下，同時擰動壓塊 8 上的螺母 9，直到螺母壓緊離合器的摩擦片。調整好位置后，使彈簧銷 4 重新卡入螺母 9 的缺口中，防止螺母松動。