1、第二节 卧式车床的工艺范围及其组成车床是机械制造中使用最广泛的一类机床，主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、环槽、回转体成型面等）和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹。这类机床的共同特征是：以车刀为主要切削工具，进行各种车削加工。车床的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常是由刀具的直线移动来实现的。在一般机器制造厂中，由于大多数零件都具有回转表面，同时车床本身的万能性强，使用的刀具简单，所以车床在金属切削机床中所占的比重较大，约占机床拥有量总台数的2550%。,车床的种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为以下几类：卧式车床和落地车床； 立式车床； 转塔车床； 多刀半自动车床；
2、仿形车床及仿形半自动车床； 单轴自动车床； 多轴自动车床及多轴半自动车床 专门化车床，例如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床、高精度丝杠车床等。,此外，在大批大量生产中还使用各种专用车床。而在所有的车床类机床中，以卧式车床的应用最为广泛。,一、卧式车床的工艺范围与运动,卧式车床的工艺范围相当广泛，可以车削内外圆柱面、圆锥面、环形槽、回转体成型面，车削端面和各种常用的公制、英制、模数制、径节制螺纹，还可以进行钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹和滚花等工作。但卧式车床的自动化程度较低，加工形状复杂的工件时，换刀比较麻烦，加工中辅助时间较长，生产率较低，所以适用于单件、小批生产及修理车间等。,为
3、完成各种加工工序，车床必须具备下列成形运动：工件的旋转运动主运动；刀具的直线移动进给运动。分为三种形式：纵向进给运动、横向进给运动、斜向进给运动。在多数加工情况下，工件的旋转运动与刀具的直线移动为两个相互独立的简单成形运动，而在加工螺纹时，由于工件的旋转与刀具的移动之间必须保持严格的运动关系，因此它们组合成一个复合成形运动螺纹轨迹运动，习惯上常称之为螺纹进给运动。另外，加工回转体成型面时，纵向和横向进给运动也组合成一个复合成形运动，因为刀具的曲线轨迹运动是依靠纵向和横向两个直线运动之间保持严格的运动关系而实现的。,二、CA6140型卧式车床主要结构,（一）主轴箱 CA6140车床的主轴箱包括：
4、箱体、主轴部件、传动机构、操纵机构、换向装置、制动装置和润滑装置等。其功用在于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。机床的主轴箱是一个比较复杂的运动部件，它的装配图包括展开图、各种向视图和剖面图，以表示出主轴箱的所有零件及其装配关系。作。,1、主轴部件主轴部件是主轴箱最重要的部分，由主轴、主轴轴承和主轴上的传动件、密封件等组成。主轴前端可安装卡盘，用以夹持工件，并由其带动旋转。主轴的旋转精度、刚度和抗振性等对工件的加工精度和表面粗糙度有直接影响，因此对主轴部件的要求较高。CA6140型车床的主轴是一个空心阶梯轴。其内孔是用于通过棒料或卸下顶尖时所用的铁棒，也可用于通过气动、
5、液压或电动夹紧驱动装置的传动杆。主轴前端有精密的莫氏6号锥孔，用来安装顶尖或心轴，利用锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。主轴后端的锥孔是工艺孔。,CA6140型卧式车床的主轴部件在结构上做了较大改进，由原来的三支承结构改为两支承结构；由前端轴向定位改为后端轴向定位。前轴承为P级精度的双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。后轴承为一个推力球轴承和角接触球轴承，分别用于承受轴向力和径向力。,主轴的轴承的润滑都是由润滑油泵供油，润滑油通过进油孔对轴承进行充分润滑，并带走轴承运转所产生的热量。为了避免漏油，前后轴承均采用了油沟式密封装置。主轴旋转时，依靠离心力的作用，把经过轴承向外流出的润滑油甩到
6、轴承端盖的接油槽里，然后经回油孔流回主轴箱。主轴上装有三个齿轮，前端处为斜齿圆柱齿轮，可使主轴传动平稳，传动时齿轮作用在主轴上的轴向力与进给力方向相反，因此可减少主轴前支承所承受的轴向力。,主轴前端安装卡盘、拨盘或其它夹具的部分有多种结构形式。,2、开停和换向装置CA6140型卧式车床采用的双向多片式摩擦离合器实现主轴的开停和换向。其由结构相同的左右两部分组成，左离合器传动主轴正转，右离合器传动主轴反转。摩擦片有内外之分，且相间安装。如果将内外摩擦片压紧，产生摩擦力，轴I的运动就通过内外摩擦片而带动空套齿轮旋转；反之，如果松开，轴I的运动与空套齿轮的运动不相干，内外磨擦片之间处于打滑状态。正转
7、用于切削，需传递的扭矩较大，而反转主要用于退刀，所以左离合器摩擦片数较多，而右离合器摩擦片数较少。,内外摩擦片之间的间隙大小应适当：如果间隙过大，则压不紧，摩擦片打滑，车床动力就显得不足，工作时易产生闷车现象，且摩擦片易磨损。反之，如果间隙过小，起动时费力；停车或换向时，摩擦片又不易脱开，严重时会导致摩擦片被烧坏。同时，由此也可看出，摩擦离合器除了可传递动力外，还能起过载保险的作用。当机床超载时，摩擦片会打滑，于是主轴就停止转动，从而避免损坏机床。所以摩擦片间的压紧力是根据离合器应传递的额定扭矩来确定的，并可用拧在压套上的螺母9a和9b来调整。,3、制动装置制动装置功用在于车床停车过程中克服主
8、轴箱中各运动件的惯性，使主轴迅速停止转动，以缩短辅助时间。CA6140型卧式车床采用闸带式制动器实现制动。制动带6的拉紧程度可由螺钉5进行调整。其调整合适的状态，应是停车时主轴能迅速停止，而开车时制动带能完全松开。,（二）溜板箱溜板箱的功用是：将丝杠或光杠传来的旋转运动转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；机床过载时控制刀架停止进给；手动操纵刀架移动和实现快速移动。因此，溜板箱通常设有以下几种机构：接通丝杠传动的开合螺母机构；将光杠的运动传至纵向齿轮齿条和横向进给丝杠的传动机构；接通、断开和转换纵、横向进给的转换机构；保证机床工作安全的过载保险装置和互锁机构；控制刀架运
9、动的操纵机构；改变纵、横向机动进给运动方向的换向机构；快速空行程传动机构。,1、纵横向进给操纵机构CA6140型车床的纵、横机动进给运动的接通、断开和换向，采用一个手柄集中操纵方式。当需要纵、横向移动刀架时，向相应的方向扳动操纵手柄1即可。 2、互锁机构为了避免损坏机床，必须保证横、纵向机动进给运动和车螺纹进给运动不能同时接通。为此，CA6140型车床的溜板箱中设有互锁机构。因此，合上开合螺母后，纵横向机动进给都不能接通。而接通纵向或横向机动进给后，开合螺母都不能合上。,三、主要技术参数 机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数。 卧式车床的主参数是床身上最大工件回转直径D。主参数值相同的
10、卧式车床，往往有几种不同的第二主参数，卧式车床的第二主参数是最大工件长度。例如CA6140型卧式车床的主参数为400mm,第二主参数有750mm、1000mm、1500mm、2000mm等四种。机床的基本参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。,卧式车床的传动与结构,一、卧式车床的传动系统图为了实现加工过程中机床的各种运动，机床必须具备三个基本部分：执行件、动力源和传动装置。执行件是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是带动工件或刀具完成所要求的各种运动，并保证其运动轨迹的准确性。动力源是为执行件提供动力的装置，如交流电动机、伺服电动机等。,传动装置是把动力源的动力和运动传给执行件
11、的装置，完成变速、变向、改变运动形式等功能。使动力源和执行件以及两个有关的执行件之间保持运动联系，并按一定顺序排列的一系列传动件就构成了传动链。一台机床可以有多条传动链。从性质上讲，传动链可分为外联系和内联系传动链两种。,（1）外联系传动链 它是联系动力源与执行件之间的传动链，使执行件获得一定的速度和动力，但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。外联系传动链只影响被加工零件的表面质量和生产率，但不影响被加工零件表面形状的性质。（2）内联系传动链 它是联系构成复合运动的各个分运动执行件的传动链。因此传动链所联系的执行件之间的相对运动有严格的要求。内联系传动链能影响被加工零件表面形状的性质。
12、为了保证严格的传动比，在内联系传动链中不能有传动比不确定或瞬时传动比变化的传动机构（如带传动、链传动和摩擦传动等）。,通常传动链中的各种传动机构可分为两类：传动比不变的“定比机构”（如定比齿轮副、齿轮齿条、蜗轮蜗杆等）和可变换传动比的“换置机构”（如滑移齿轮变速机构、挂轮以及数控机床中的数控系统等）。 为了简单明确地反映机床的传动联系，常用一些简单的符号来表示传动原理和传动路线，这就是传动原理图。,传动系统图是表示机床运动传动关系的综合简图，是传动原理图的具体体现。在图中用简单的符号代表各种传动元件(GB4406-84机构运动简图符号），并按照运动传递的先后顺序，以展开图的形式来表达。图中，通
13、常须注明齿轮及蜗轮的齿数、蜗杆头数、带轮直径、丝杠的螺距和头数、电动机的功率和转速、传动轴的编号等。传动系统图只表示传动关系，不表示各元件的实际尺寸和空间位置，如教材图4-3所示为CA6140型卧式车床的传动系统图。,二、CA6140型卧式车床传动系统分析,机床的加工过程中，需要有多少个运动就应该有多少条传动链。所有这些传动链和它们之间的相互联系就组成了一台机床的传动系统。分析传动系统也就是分析各传动链，分析各传动链时，应按下述步骤进行：（1）根据机床所具有的运动，确定各传动链两端件。（2）根据传动链两端件的运动关系，确定计算位移量。（3）根据计算位移量及传动链中各传动副的传动比，列出运动平衡
14、式。（4）根据运动平衡式，推导出传动链的换置公式。,传动链中换置机构的传动比一经确定，就可根据运动平衡式计算出机床执行件的运动速度或位移量。要实现机床所需的运动，CA6140型卧式车床的传动系统需具备以下传动链：实现主运动的主传动链；实现螺纹进给运动的螺纹进给传动链；实现纵向进给运动的纵向进给传动链；实现横向进给运动的横向进给传动链；实现刀架快速退离或趋近工件的快速空行程传动链。,（一）主运动传动链 1、传动路线 CA6140型卧式车床主运动，是由主电动机经三角皮带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有一个双向多片式摩擦离合器M1，用以控制主轴的启动停止和换向。轴I的运动经离合器M1和轴II-III间
15、变速齿轮传至轴III，然后分两路传递给主轴。 （1）高速传动路线 主轴VI上的滑移齿轮Z50处于左边位置，运动经齿轮副直接传给主轴。,（2）中低速传动路线 主轴VI上的滑移齿轮Z50处于右边位置，且使齿式离合器M2接合，运动经轴III-IV-V间的背轮机构和齿轮副传给主轴。传动路线是分析和认识机床的基础，常用的方法是“抓两端，连中间”：首先找到传动链的两端件，然后按照运动传递或联系顺序，从一个端件到另一个端件，依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系。,2、主轴的转速级数与转速计算根据传动系统图和传动路线表达式，主轴正转可获得23(221)23=24级不同转速。同理，主轴反转12级。 主轴
16、的转速可按下页运动平衡式计算：主轴反转一般不用来进行车削，而是为了在车螺纹时，使刀架在主轴与刀架之间的传动链不脱开的情况下退回至起始位置，以免下次走刀发生“乱扣”现象.同时为了节省退刀时间，主轴反转转速高于正转转速。,主轴反转一般不用来进行车削，而是为了在车螺纹时，使刀架在主轴与刀架之间的传动链不脱开的情况下退回至起始位置，以免下次走刀发生“乱扣”现象.同时为了节省退刀时间，主轴反转转速高于正转转速。,（二）螺纹进给运动传动链CA6140型卧式车床螺纹进给运动传动链，可以保证机床车削公制、英制、模数制和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。这些螺纹可以是右旋的，也可
17、以是左旋的。不同标准的螺纹用不同的参数表示其螺距。,无论车削哪一种螺纹，都必须在加工中保证主轴每转一转，刀具准确地移动被加工螺纹一个导程的距离。由此可列出螺纹进给传动链的运动平衡式：1（主轴）u0uxL丝=L工 由上式可知，被加工螺纹的导程正比于传动链中换置机构的可变传动比。为此，车削不同标准和不同导程的各种螺纹时，必须对螺纹进给传动链进行适当调整，使其传动比根据不同种类螺纹的标准数列作相应改变。,公制螺纹是我国常用的螺纹，在国家标准中已规定了其标准螺距值。公制螺纹的标准螺距是按分段等差数列的规律排列的（参见表4-6），为此，螺纹进给传动链的变速机构也应按分段等差数列的规律变换其传动比。这一要
18、求是通过适当调整进给箱中的变速机构来实现的。,车削公制螺纹时，进给箱中的离合器M3、M4脱开，M5接合。其运动由主轴VI经齿轮副，轴IX至轴XI间的左右螺纹换向机构，挂轮，传至进给箱的轴XII，然后再经齿轮副，轴XIII-XIV间的滑移齿轮变速机构（基本螺距机构），齿轮副传至轴XV，接下去再经轴XVXVII间的两组滑移齿轮变速机构（增倍机构）和离合器M5传动丝杠XVIII旋转。,合上溜板箱中的开合螺母，使其与丝杠啮合，便带动了刀架纵向移动。其传动路线表达式如下：,其中，u基为轴XIIIXIV间变速机构的可变传动比，共8种：26/28、28/28、32/28、36/28、19/14、20/14、
19、33/21、36/21，即6.5/7、7/7、8/7、9/7、9.5/7、10/7、11/7、12/7。它们近似按等差数列的规律排列，是获得各种螺纹导程的基本机构，故通常称之为基本螺距机构，或基本组。u倍为轴XVXVII间变速机构的可变传动比，共4种：28/35(35/28）、28/35(15/48）、18/45(35/28）、18/45(15/48），即1、1/2、1/4、1/8。它们按倍数关系排列，用于扩大机床车削螺纹导程的种数，一般称之为增倍机构，或增倍组。,根据传动系统图或传动链的传动路线表达式，可列出车削公制螺纹的运动平衡式：L=kP=1（主轴）u基u倍12化简得：L=7u基u倍,由
20、此可得84=32种导程值，其中符合标准的只有20种（见表4-6） 由上述可知，利用基本组中各传动副传动，可以车削出按等差数列规律排列的基本导程值；经过增倍组后，又可把由基本组得到的8种基本导程值按1:2:4:8的关系增大或缩小，两种变速机构的不同组合，便可得到常用的、按分段等差数列的规律排列的标准导程（或螺距）的公制螺纹。加工其它不同种类和标准的螺纹时，只要通过离合器不同的离合状态和挂轮适当组合即可。,（三）机动进给传动链 实现一般车削时刀架机动进给的纵向和横向进给传动链，由主轴至进给箱中轴XVII的传动路线与车公制或英制常用螺纹的传动路线相同，其后运动经齿轮副传至光杠XIX（此时离合器M5脱
21、开，齿轮Z28与轴XIX 齿轮Z56 啮合)，再由光杠经溜板箱中的传动机构，分别传至光杠齿轮齿条机构和横向进给丝杠XXVII，使刀架作纵向或横向机动进给，其纵向机动进给传动路线表达式如下：,溜板箱中的双向牙嵌式离合器M8、M9和齿轮传副组成的两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。 纵向和横向进给传动链的两端件的计算位移为：纵向进给：主轴转一转刀架纵向移动f 纵（单位：mm）横向进给：主轴转一转刀架横向移动f 横（单位：mm）由传动分析可知，横向机动进给在其与纵向机动进给传路线一致时
22、，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。,（四）刀架的快速移动传动路线 刀架的快速移动是使刀具机动地快速退离或接近加工部位，以减轻工人的劳动强度和缩短辅助时间。当需要快速移动时，可按下快速移动按钮，装在溜板箱中的快速电动机（0.25kW，2800r/min）的运动便经齿轮副传至轴XX，然后再经溜板箱中与机动进给相同的传动路线传至刀架，使其实现纵向和横向的快速移动。,为了节省辅助时间及简化操作，在刀架快速移动过程中光杠仍可继续传动，不必脱开进给传动链。这时，为了避免光杠和快速电动机同时传动轴XX而导致其损坏，在齿轮Z56 及轴XX之间装有超越离合器，即可避免二者发生的矛盾。,第三节机床主要附件 机
23、床附件的作用在于扩大机床的工艺范围，车床上常用的附件有以下几种： 一、卡盘和顶尖（一）三爪自定心卡盘 （二）顶尖 顶尖主要应用于车床上，其作用是定中心，承受工件的重量和切削时的切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两种。 二、花盘和角铁当工件的形状复杂或不规则，无法用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或两顶尖进行装夹时，可采用花盘和角铁装夹。花盘和角铁是常使用在车床上。,三、中心架和跟刀架车床上在加工刚性较差的细长轴、不能穿过主轴孔的粗长工件以及孔与外圆同轴度要求较高的较长工件时，往往采用中心架和跟刀架来增强刚性和提高加工精度。中心架的种类一般有两种：普通中心架、带滚动轴承中心架。跟刀架 常用跟刀架有两种：两
24、爪跟刀架和三爪跟刀架。,四、圆形工作台圆形工作台是铣床的常用附件，其主要功用在于圆周进给、周向进给，可铣削圆弧、加工曲线形工件，有手动、自动之分。,五、分度头分度头是铣床，特别是万能铣床的重要附件。分度头安装在铣床工作台上,被加工工件支承在分度头主轴顶尖与尾座顶尖之间或夹持在卡盘上，可以完成下列工作：,（1）使工件周期地绕自身轴线回转一定角度，完成等分或不等分的圆周分度工作，如加工方头、六角头、齿轮、花键以及刀具的等分或不等分刀齿等；,（2）通过配换挂轮，由分度头使工件连续转动，并工作台的纵向进给运动相配合，以加工螺旋齿轮、螺旋槽和阿基米德螺旋线凸轮等；,（3）用卡盘加持工件，使工件轴线相对于
25、铣床工作台倾斜一定角度，以加工与工件轴线相交成一定角度的平面、沟槽等。,因此，分度头在单件、小批生产中得到了普遍应用。分度头有直接分度头、万能分度头和光学分度头等类型，其中以万能分度头最为常用。常见的万能分度头有FW125、FW200、FW250、FW300等几种，代号中F代表分度头，W代表万能型，后面的数字代表最大回转直径，其单位为mm。,FW125型万能分度头：分度头主轴2安装在壳体3内。壳体用两侧的轴颈支承在底座5上，并可绕其轴线回转，使主轴在水平线以下至水平线以上范围内任意调整角度。主轴前端有一莫氏锥孔，用于安装顶尖1；主轴前端还有一定位锥面，作为三爪定心卡盘定位之用。分度盘4在若干不同圆周上均匀分布着数目不同的孔圈。,分度时，拔出插销J，转动分度手柄K，经传动比为1:1的齿轮和1:40的蜗杆蜗轮副，可使主轴回转到所需位置，然后再把插销J插入所对的孔圈中。分度手柄K转过的转数，由插销J所对的孔圈的孔数来计算。插销J可在分度手柄K的长槽中沿分度盘径向调整位置，以使插销J能插入不同孔数的孔圈中。使用分度头时，常用分度方法有直接分度法、简单分度法和差动分度法,
