CA6140型卧式车床毕业设计.doc
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1、第一章 CA6140型卧式车床概述1.1 CA6140型卧式车床的功用CA6140型卧式车床是我国自行设计制造的新型产品,通用性强,加工范围广,适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面,例如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转表面,加工端面及加工各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹,还能进行钻孔、铰孔、滚花等工作。1.2 CA6140卧式车床的工作原理及主要结构CA6140型卧式车床主要由主轴箱,进给箱,溜板箱,光杠与丝杠等组成,见下图11。1主轴箱 2刀架 3尾座 4床身 5、9床腿6光杠 7丝杠 8溜板箱 10进给箱 11挂轮变速机构 图11 CA6140型普通车床的外形主轴
2、箱:又称床头箱,它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速,同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量,一旦主轴的旋转精度降低,则机床的使用价值就会降低。 进给箱:又称走刀箱,进给箱中装有进给运动的变速机构,调整其变速机构,可得到所需的进给量或螺距,通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。溜板箱:是车床进给运动的操纵箱,内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构,通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动,通过丝杠带动刀架作纵向直线运动,以便车
3、削螺纹。丝杠与光杠:用以联接进给箱与溜板箱,并把进给箱的运动和动力传给溜板箱,使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的,在进行工件的其他表面车削时,只用光杠,不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。CA6140型卧式车床具有以下机构,依便于操作。1)、主轴变速操作机构 主轴箱内共有7个滑动齿轮,其中5个是用于改变主轴速度的,这5个滑动齿轮分别由两套操纵机构操纵。2)、双向多片式摩擦离合器 离合器是一种操纵机构,它用来使同轴线的两轴或轴与轴上空套传动件随时接合或脱开,以实现机床运动的启动、停止、变速和变向。3)、开合螺母机构 开合螺母机构主要用于车削螺纹。它可
4、以接通和断开从丝杠传来的运动。合上开合螺母,丝杠通过开合螺母带动溜板箱与刀架;当开合螺母与丝杠脱开时,这种传动即停止。4)、纵、横向机动进给操作机构 5)、超越离合器 CA6140型车床的溜板箱内具有快速移动装置。超越离合器能实现快速移动和慢速移动的自动转换。6)、安全离合器 安全离合器是进给过载保护装置。7)、互锁机构 互锁机构是防止错误操作的安全装置。主要作用是使机床在接通机动进给时,开合螺母不能合上;反之,在合上开合螺母时,机动进给就不能接通。1.3 CA6140型卧式车床的主要技术参数 床身最大回转直径: 400mm 马鞍内回转直径: 210mm 最大工件长度/最大切削长度:1000/
5、900mm 、1500/1400mm、2000/1900mm 主轴孔径/主轴孔前端锥度: 48mm/MT6 主轴转速范围: 正转 10-1400r/min, 反转 14-1580r/min 纵向进给量范围:标准进给 0.08-1.59mm/r 小进给 0.028-0.054mm/r, 加大进给 1.71-6.33mm/r 公制螺纹范围: 1-192mm 英制螺纹范围: 2-24t.p.i 模数螺纹范围: 0.25-28mm 径节螺纹范围: 1-96D.P 刀架纵/横向的快移速度:纵向 4m/min 横向 2m/min 上/下刀架最大行程: 140mm/320mm 刀杆截面尺寸: 25mmX25
6、mm 尾座主轴直径X行程: 75mmX150mm 尾座主轴孔锥度: MT5 主电机功率: 7.5KW 主机净重: 1米/2070KG1.4 CA6140型卧式车床的工作精度等级 圆度 0.01mm 圆柱度 0.01mm/100mm 螺距精度 0.04mm/100mm 0.06mm/300mm 精车平面平面度 0.02mm/400mm 表面粗糙度 Ra2.512.5第二章 CA6140型卧式车床的传动系统2.1 CA6140型卧式车床的主运动传动链 主运动传动链的两个末端件是电动机和主轴。(传动系统图见图2-1)它的功用是把动力源(电动机)的运动及能量传给主轴,使主轴带动工件旋转。运动由电动机经
7、传动带传到主轴箱中的轴。在轴上装有双向多片式摩擦离合器M1,可以控制主轴正转、反转或停止。M1的左右两部分分别与空套在轴上的两个齿轮连在一起。压紧离合器M1左部摩擦片时,轴的运动经M1左部摩擦片及齿轮副56/38或51/43传给轴。压紧离合器M1右部摩擦片时,轴的运动经M1右部摩擦片及齿轮Z=50传给轴上的空套筒Z=34,然后再传到轴上的齿轮Z=30,使轴转动。在这条传动路线上,由于多了一个中间齿轮Z34,因此轴转动方向与经离合器M1左部传动时相反;离合器M1处于中间位置,即左、右都不接合时,轴空转,主轴停止转动。所以当运动经过M1右部摩擦片时,主轴反转;当经M1左部摩擦片时,主轴正传;M1处
8、于中间位置时,主轴停止运动。轴的运动可以分别通过三对齿轮副39/41、22/58或30/50传至轴。III轴正转共有23=6 种转速,反转共有13=3 种转速。运动由轴到主轴可以有两条不同的传动路线:(1)主轴需高速运动时(N主=4501400 r/min),主轴上的滑动齿轮Z50处于左端位置,轴的运动经齿轮副63/50直接传给主轴,使主轴得到 4501400r/min的高转速。 (2)当主轴需以较低的转速运转时(N主=10500 r/min),主轴上的滑动齿轮Z50移动到右端位置,使齿轮式离合器M2啮合,于是轴上的运动经齿轮副20/80或50/50传给轴,然后轴的运动经齿轮副20/80或51
9、/50传给轴,轴的运动经26/58及齿式离合器M2传给主轴,使主轴获得10500r/min的低转速。 在说明和分析机床的传动系统时,常用传动结构式表达机床的传动路线。CA6140型卧式车床主运动传动路线表达为: 主轴转速及转速级数主轴的转速可应用下列运动平衡式进行计算:n主=n电( D/D)(u-) (u-) (u-)由传动图可以看出,主轴正转时共有23(1+22)=30种路线,但实际上主轴只能得到24级不同的转速。这是由于轴III到轴V之间4条传动路线的传动比: U120/8020/801/16U250/5020/801/4U320/8051/501/4U450/5051/501其中U2和U
10、3基本上相同,所以实际上4条传动路线只有3种不同的传动比,主轴的实际转速级数为231+(4-1)=24级。在轴III-V间的4条传动路线中,经轴III-50/50-IV-20/80-V这条路线所获得6种转速与轴III-20/80-IV-51/50-V这条路线所获得转速基本重复,由操纵机构控制前一条传动路线实际上并没有使用。同理,主轴反转的传动路线可以有3(1+22)=15条,但主轴反转的转速级数却只有3 1+(22-1)=12级。主轴正转转速共分四组(每组六级),其中,第一组(高速转由短线获得),第二、三、四组由长线获得。由主轴箱的轴至轴的六级传动比:56/3839/411.40 51/433
11、9/411.13 56/3830/500.8851/4330/500.71 56/3822/580.56 51/4322/580.45可以看出主轴第3级转速属第一组中的第三级转速。因此,主轴第3级转速传动结构式为:电动机130/23051/4330/5050/5051/5026/58(主轴)转速计算式:n主=1450130/230(10.02)56/3830/5063/50895r/min图 2-1 CA6140 型卧式车床传动系统图2.2 CA6140型卧式车床的进给传动链 进给运动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。传动链的两末端件是主轴和刀架。CA6140车床在切削螺纹时,进给传动链是
12、内联系的传动链,即主轴每转一转,刀架的移动量等于被加工螺纹的导程。在切削圆柱面和端面时,进给传动链是外联系传动链。 2.2.1 车削螺纹 CA6140型卧式车床能车削常用的米制、英制、模数制、及径节制四种标准螺纹。此外,还可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹。 1、车削米制螺纹 进给箱中的离合器M3和M4脱开,M5 接合。此时运动由主轴经齿轮副58/58,轴至轴间的左右螺纹换向机构,挂轮63/100100/75,传至进给箱的轴,轴XIV间的滑移齿轮变速机构(基本螺距机构)、齿轮副25/3636/25传至轴XV,再经轴XVXVII间的滑移齿轮变速机构(倍增机构)和离合器M5传动丝杠XVIII旋转
13、。当溜板箱中的开合螺母闭合时,带动刀架移动。 车削米制时传动路线表达式如下: U基为轴间变速机构的可变传动比,共8种:U基1=26/28=6.5/7 U基2=28/28=7/7U基3=32/28=8/7 U基4=36/28=9/7U基5=19/14=9.5/7 U基6=20/14=10/7U基7=33/21=11/7 U基8=36/21=12/7它们接近等差数列的规律排列。上述变速机构是获得各种螺纹导程的基本机构,故通常称为基本螺距机构或称基本组。U倍 为间变速机构的可变传动比,共4种: U倍1=28/3535/28=1 U倍2=18/4535/28=1/2 U倍3=28/3515/48=1/
14、4 U倍4=18/4515/48=1/8它们按倍数关系排列。这个变速机构用于扩大机床车削螺纹导程的种数,通常称为倍增机构或倍增组。车削米制螺纹(右旋)时的运动平衡式:L=KP=1(主轴) 58/5833/3363/100100/7525/36U基25/36U倍12式中: L螺纹导程(对于单头螺纹,螺纹导程L即为螺距P)mm;U基轴间基本螺距机构传动比;U倍轴间倍增机构传动比。将上式简化可得:L=7 U基U倍把U基和U倍数值代入上式,可得到84=32种导程值。 2、 模数螺纹 标准模数螺纹的导程(或螺距)排列规律和米制螺纹相同,但导程(或螺距)的数值不一样,而且数值中含有特殊因子。所以,车削模数
15、螺纹时的传动路线与米制螺纹基本相同,唯一的差别就是这时的挂轮换成64/100100/97,这样与移换机构齿轮副25/36组合,以消除特殊因子(64/100100/9725/36 7 /48)。车削模数螺纹时传动链的传动路线表达式如下: 模数螺纹的运动平衡式为:Lm=Km=1(主轴)58/5833/3364/100100/9725/36U基25/3636/25U倍12 将上式简化可得:Lm=Km=7/4U基U倍 变换U基、U倍 便可车削不同的模数螺纹。 3、 英制螺纹 英制螺纹的螺距参数以每英寸长度上的螺纹牙数a值也也是按分段等差数列的规律排列的。由螺距换算公式Pa=24.5/a mm可以看出英
16、制螺纹的螺距与米制螺纹有两点不同:1) 因Pa公式中分母是分段等差数列,故英制螺纹的螺距值Pa和导程值 La(=KPa)是分段调和数列。因此,切削时需将基本组的主动与从动传动关系加以对换,即轴为主动,轴为从动,这样基本组的传动比为1/U基。 2)在传动链中改变部分传动副的传动比,使其包含特殊因子25.4. 传动链的具体调整情况为,挂轮用63/100100/75,进给箱中的离合器M3和M5接合,M4脱开,同时将轴XV左端的滑移齿轮Z25左移,与固定在轴上的齿轮Z36啮合,其余部分传动路线与车削米制螺纹时相同。英制螺纹运动平衡式为: La=Kpa=25.4K/a=1(主轴)58/5833/3363
17、/100100/751/ U基 36/25U倍12将上式简化可得:a=7KU基/4U倍 4、 径节螺纹 车削径节螺纹的传动路线与车削英制螺纹相同,利用挂轮64/100100/97及移换机构齿轮36/25以消除25.4(64/100100/9736/25=25.4/84)。径节螺纹运动平衡式: LDp=KPDp=25.4/DP=1(主轴)58/5833/3364/100100/971/ U基36/25U倍12 将上式简化可得:DP=7KU基/U倍 变换U基、U倍 便可车削不同的径节螺纹。 5、大导程螺纹 当需要车削大于规定的标准导程螺纹时,就得使用扩大螺距机构。这时应将轴上的滑移齿轮Z58向右移
18、动,使其与轴上的齿轮Z56 啮合,并将 M2右移接合。此时主轴与丝杠通过下列传动路线实现传动关系: 与车削常用螺纹传动路线相同,于是主轴至轴的传动比U扩为: U扩1=58/2680/2050/5044/4426/58=4 U扩2=58/2680/2080/2044/4426/58=16 车削常用螺纹时,主轴至轴间的传动比U正常=58/58=1.这表明,螺纹进给的传动链经过调整后,可是主轴与丝杠间的传动比增大4倍或16倍,车出的螺纹导程也相应扩大4倍或16倍。因此一般将上述传动机构称为扩大螺距机构。 6、 非标准和较精密螺纹 当需要车削非标准螺纹或虽是标准螺纹,但精度要求较高时,需要将齿式离合器
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