ca6140型臥式車床進給箱設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 車床的工藝加工種類 CA6140 臥式車床的工藝范圍很廣，它適用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉表面，進給運動方向與主軸軸線的不同可以實現多種工藝，如車削內外圓柱面、內外圓錐面、環槽及成形回轉面；車削端面及各種常用螺紋；還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花、攻螺紋和套螺紋等。 車床的總體布局 臥式車床在加工過程主要是軸類零件和直徑不太大的盤類零件，因此采用臥式布局。為了適應右手操作的習慣，主軸箱布置在左上端。下圖是臥式車床的外形圖，其主要 組成部件及功能如下。 圖 12 1 掛輪箱 2 主軸箱 3 刀架 4 溜板箱 5 尾座 6 床身導軌 7 后床腳 8 絲桿 9 光桿 10 操縱桿 11 前床腳 12 進給箱 4 圖 13 CA6140 型臥式車床立體圖 主軸箱 支撐主軸并帶動工件作回轉運動。箱內裝有齒輪、軸等零件，組成變速傳動機構，變換箱外手柄位置，可使主軸得到多種不同的轉速。 進給箱 是進給傳動系統的變速機構。它把交換齒輪箱傳遞來的運動，經過變速后傳遞給絲桿，以實現各種螺紋的車削或機動進給。 交換齒輪箱 用來將主軸的回轉運動傳遞到進給箱。更換箱內的齒輪，配合進給箱變速機構，可以得到車削各種螺距的螺紋的進給運動；并滿足車削時對不同縱、橫向進給量的需求。 溜板箱 接受光桿傳遞的運動，驅動床鞍和中、小滑板及刀架實現車刀的縱橫進給運動。溜板箱上裝有一些微手柄和按鈕。可以方便地操縱車床上來選擇諸如機動、手動、車螺紋及快速移動等到運動方式。 床身是車床的大型基礎部件，精度要求很高，用來支撐和連接車床的各個部件。床身上面有兩條精確的導軌，床鞍和尾座可沿著導軌移動。 刀架部分由床鞍、兩層滑板 和刀架體共同組成用于裝夾車刀并帶動車刀作縱向、橫向和斜向運動。 尾座安裝在床身導軌上，并可沿著導軌縱向移動，以調整結構其工作位置。尾座主要用業安裝后頂尖，以支撐較長的工件，也可以安裝鉆頭、鉸刀等切削刀具進行孔加工。 床身前后兩個床腳分別與床身前后兩端下部連為一體，用以支撐床身及安裝在床身上的各個部件。可以通過調整墊塊把床身調整到水平狀態，并用其所長地腳螺栓固定在此工作場地上。 冷卻裝置冷卻裝置主要通過冷卻泵將切削液加壓后經冷卻嘴噴射到切削區域。 5 CA6140 型臥式車床的部分主要技術參數如下： 車床型號 CA6140 床身上最大回轉直徑 mm 400 刀架上回轉直徑 mm 210 二頂尖間距離 mm 1500 主軸通孔直徑 mm 52； 76； 80 主軸頭形式 — A6； C8； D8 床身導軌寬度 mm 400 床身導軌硬度 RC 52 主軸轉速范圍 （ 24） r/min 101400 進給量范圍（標準） mm/r 進給量范圍（細進給） mm/r 進給量范圍（加大進給） mm/r 加工公制螺紋范圍（ 44 種） mm 1192 加工英制螺紋范圍（ 20 種） tpi 242 加工模數螺紋范圍（ 39 種） mm 加工徑節螺紋范圍（ 37 種） DP 961 主電機功率 kW 機床凈重 kg 2220 機床輪廓尺寸（長 寬 高） mm 316810001267 機床包裝尺寸（長 寬 高） mm 330012601760 畢業設計的主要研究內容 CA6140 型車床是我國設計制造的普通精度級臥式車床，在我國機械制造類工廠中使用非常廣泛。 此種 臥式車床的工藝范圍很廣，它能完成多種 多樣的加工工序：加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉表面，如車削內外圓柱面、圓錐面、環槽及成型回轉面；車削端面及各種常用的螺紋 (公制螺紋、英制螺紋、模數制螺紋和徑節制螺紋 )，還可以進行擴孔、鉆孔、鉸孔和滾花等工作。 CA6140型臥式車床的萬能性較大，但結構較復雜而且自動化程度低，在加工形狀比較復雜的工件時，換刀較麻煩，加工過程中的輔助時間較多，所以適合于單件、小批生產及修理車間。 CA6140型臥式車床的加工對象主要是軸類零件和直徑不太大的盤類零件，故采用臥式布局。為了適應工人用右手操縱的習慣和便于觀察 、測量，主軸箱布置在左端。車床主軸箱三支承均用滾動軸承，進給箱系統用雙軸滑移公 用齒輪機構；6 縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機，該機床剛性好，功率大，操作方便。經濟比較實惠。 所以研究 CA6140型車床具有經濟，學術的現實意義。通過對 CA6140型車床的主軸箱的傳動設計和制造的設計與分析可以使我們對大學四年所學的課程進行一次較好的鞏固和提升。 7 第二章 CA6140 型臥式車床的傳動系統簡介 車床傳動系統概論 CA6140 型臥式車床主要有 主傳動鏈和進給傳動鏈兩部分，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時換刀。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， 如圖 21 所示為 傳動系統框圖。 圖 21 CA6140型臥式車床傳動框圖 皮帶輪 主軸箱 主軸 卡盤 工件作旋轉運動 電動機 掛輪箱 進給箱 絲桿 光桿 溜板箱 床鞍 刀架 車螺紋 溜板箱 床鞍 刀架 車刀作縱橫直線運動 8 圖 22 CA6140 車床傳動系統圖 9 一、 主運動傳動鏈 主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機與主軸，它的功能是把動力源的運動及動力傳給主軸，并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求。 1. 傳動路線 運動由電動機經 V 帶輪傳至主軸箱中的 I 軸，在 I 軸上裝有雙向多片式摩擦離合器 M1，其作用是使主軸正轉、反轉或停止。當壓緊離合器 M1 左部的摩擦片時， I 軸的運動經齒輪副 56/38 或 51/43 傳給 II 軸。當壓緊離合器 M1 的右部摩擦片時， I 軸的運動經齒輪 50 傳至 VII 軸上的空套齒輪 34， 然后再傳給II 軸上的固定齒輪 30，由于 I 軸至 II 軸的傳動中多經過一個齒輪 34 ， II 軸的傳動方向與經 M1 左部傳動時相反。當離合器 M1 處于中間位置時，其左部和右部的摩擦片都不被壓緊，空套在 I 軸上的齒輪 56 、 51 和 50 都不轉動， I 軸的 運動不能傳至 II 軸，主軸也就停止轉動。 II 軸的運動經三對輪副傳至 III 軸， III 軸正轉共有 23=6 種轉速，反轉共有 13=3 種轉速。運動由 III 軸傳到主軸有兩條路線： (1)高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪 50 移至左端，與 III 軸上右端的齒輪63 嚙合，運動由 III 軸直接傳給主 軸，使主軸得到 450～ 1400r/min 的高轉速。 (2)低速傳動路線主軸上的滑移齒輪 50 移至右端（圖示位置），使主軸上的齒式離合器 M2 嚙合， III 軸的運動經 IV 軸， V 軸，齒輪副 26/58 和齒式離合器M2 傳給主軸，使主軸獲得 10～ 500r/min 的低轉速。 2. 主軸轉速級數和轉速值 由傳動系統圖和傳動路線表達式可以看出，主軸正轉時，利用各滑動齒輪軸向位置的各種不同組合，共可得 23(1+2 2)=30 種傳動主軸的路線。從 III軸到 V軸的 4 條傳動路線的傳動比為： 其中 u2 和 u3 基本相同，所以 實際上只有 3 種不同的傳動比。運動經低速傳動路線時，主軸實際上只能得到 23(22 － l)=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 23〔 1+(22－ l)〕 =24 級轉速。 同理，主軸反轉時有 3〔 1+(22－ 1)〕 =12 級轉速。 主軸各級轉速的數值，可根據主運動傳動所經過的傳動件的運動參數 (如帶輪直徑、齒輪齒數等 )列出運動平衡式來求出。對于圖 47 中所示的齒輪嚙合位置，主軸的轉速 10 同理，可計算出主軸 、反轉時的其它轉速。主軸反轉主要用于車削螺紋時沿螺旋線退刀而不 斷開主軸和刀架間的傳動鏈，以免下次切削時 “亂扣 ”，為節省時間，主軸反轉轉速比正轉轉速略高 。 二、 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，進給傳動鏈是內聯系傳動鏈，主軸每均勻轉一轉 ， 刀架應均勻移動工件螺紋的導程。在切削圓柱面和端面時，進給傳動鏈是外聯系傳動鏈，進給量也是以工件每轉一轉時刀架的移動量來計算的。所以在分析進給鏈時都是把主軸和刀架作為傳動鏈的兩末端件。 進給傳動鏈的傳動路線 （見圖 22） 為：運動從主軸 VI 經 IX 軸 ( 或再經XI 軸上的中間齒輪 Z25 使運 動反向 )傳至 X 軸，再經過掛輪傳至 XIII 軸，傳入進給箱。從進給箱傳出的運動，一條路線是車削螺紋的傳動鏈，經絲杠 XIX 帶動溜板箱，使刀架縱向運動；另一條路線是一般機動進給的傳動鏈，經光杠 XX和溜板箱帶動刀架作縱向或橫向的機動進給。 CA6140 型車床可以車削米制、模數制、英制和徑節制四種標準的常用螺紋，還可以車削大導程、非標準和較精密的螺紋，而且既可車削右螺紋，又可車削左螺紋。車削螺紋時溜板箱中的開合螺母與絲杠嚙合，由絲杠帶動溜板箱移動。車螺紋時的運動平衡式為： 1r ( 主軸 ) u Pl = S (21) 式中 :u ——從主軸到絲杠之間的總傳動比 ； Pl ——機床絲杠的導程 ， CA6140 型車床的 Pl =12mm； S ——被加工螺紋的導程 (mm)。 改變傳動比 u ，就可得到任一類型的各種導程的螺紋。 11 圖 23 進給箱的裝配圖 1調節螺釘 2調整螺母 3， 4深溝球軸承 6支撐套 5， 7推力球軸承 8雙螺母 進給箱簡析及傳動機構設計 CA6140 型臥式車床進給箱（見圖 23）又稱走刀箱，它固 定在車床床身左前面，它的功用是變換被加工螺紋的種類和導程，以及獲得各種機動進給量。它通常由以下幾部分組成： a 交換螺紋導程和進給量的變速機構，由基本螺距機構和增倍機構兩部分組成； b 交換螺紋種類的機構，由掛輪和螺紋種類移換機構組成； c 絲杠和光杠轉換機構； d 操縱機構 12 進給運動鏈使刀架實現縱向或橫向的進給運動及變速換向。臥式車床在切削螺紋時，進給傳動鏈是內聯系傳動鏈。主軸每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。 普通車床的特有功能是能車削一 定范圍的各種螺紋，要求進給傳動鏈的變速機構能嚴格準確地按照標準螺距數列來變化。所以普通車床進給傳動鏈的變速機構（包括掛輪和進給箱的變速機構）主要是依據各種螺紋的標準螺距數列的要求，同時兼顧到一般車削的進給量范圍來設計的。 傳動鏈中的螺紋進給傳動鏈是主軸一轉，刀架移動 T 毫米（導程 T=kt，其中 k 為頭數， t為螺距） 1（主軸） i 12=T （ 22） i =i c i a i u 其中 i 表示主軸到絲桿之間的總傳動比， i c 、 i a 、 i u 分別為傳動鏈中固定傳動比，掛輪傳動比，進給箱傳動機構傳動比 ,12 為縱向絲杠的螺距。 切削 螺紋類型及螺紋機構設計 CA6140 型臥式車床為普通常用車床，應具有車削公制螺紋（又稱米制螺紋），英制螺紋，模數螺紋和徑節螺紋四種標準常用螺紋的功能，機床的縱向絲杠螺紋為公制的，螺距為 12mm代入式（ ）得主軸每轉下刀架移動量為 T毫米，這即為車削螺紋的導程值。對于單頭螺紋即螺距值，因此當螺紋的基本參數不是用螺距表示時必須將其加以換算，然后代入式（ ）。 具體換算方法如下： 公制螺紋：其基本參數為螺距 t（ mm）。因此 T=t 毫米 英制螺紋：基本參數為每一英寸長度內包含的牙數 a 即 a （牙 /英寸），因此，英制螺紋的螺距為 Ta = 模數螺紋：公制蝸桿上的螺紋稱為模數螺紋，它的基本參數是以螺桿相嚙合的蝸輪模數 m（毫米）來表示，因此，模數螺紋的螺距 Tm 應等于蝸輪的周節長度，即 Tm =? m 毫米 徑節螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱為徑節螺紋，它的基本參數是以與螺桿相嚙合的蝸輪參數徑節 DP 來表示，徑節的 DP=Z/D（牙 /英寸）其中 Z 和 D 分別為蝸輪的齒數和分度圓直徑（英寸），徑節即等同于公制齒輪模數 m 的倒數，因而徑節螺紋的 T=? /DP 毫米 于是根據式（ 21）可得車削 4種螺紋的運動平衡式分別為： 13 1