1、第2章 普通车床,1. 车床的作用 车床是采用车刀进行车削加工的机床,主要用于加工内、外回转表面，端平面，螺纹面等。 车削加工中通常以工件的旋转为主运动，刀具的移动为进给运动，来完成车削加工。,在普通机械加工设备的总数量中，车床占有很大比重，约占总数量的1/4左右，是机械加工中最常用的设备之一。 加工刀具以车刀为主，还可采用各种孔加工刀具（如钻头、扩孔钻、绞刀等）和螺纹刀具（丝锥、板牙等），成形刀具等进行加工。,2. 车床的分类 车床种类很多，按其结构和用途的不同，主要分以下几类： 卧式及落地车床； 立式车床； 转塔车床； 仿形车床及半自动车床； 单轴自动车床； 多轴自动及半自动车床； 多刀车
2、床；,此外，还有各种专门化车床，如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床、轧辊车床、车轮车床等。在大批量生产中，工厂还采用各种专用车床。,2.1 CA6140普通车床简介,1CA6140车床用途 如图2-1所示,CA6140车床属于通用卧式中型车床，主要用于: 加工各种轴类、套筒类和盘类零件的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形面； 车削端面及各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹； 采用不同刀具还可做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。,图2-1 CA6140车床加工的典型表面,2CA6140车床主要技术参数,床身上最大工件回转直径 400mm 最大工件长度（4种规格） 750；1000； 1
3、500；2000mm 最大车削长度 650；900；1400；1900mm 刀架上最大工件回转直径 210mm 主轴内孔直径 52mm 溜板及刀架纵向快移速度 4 m/min 公制螺纹 44种 S=1192 mm,英制螺纹 20种 a =224 扣/英寸 模数螺纹 39种 m=0.2548 mm 径节螺纹 37种 DP=196 牙/英寸 主电动机 7.5 KW ，1450 r/min 最大工件长度为1000mm的机床轮廓尺寸:266810001190 mm （长宽高） 工件长度为1000mm的机床净重: 2010 kg,1主轴箱；2刀架；3尾座；4床身；5、7床腿；6溜板箱；8进给箱,图2-2
4、 CA6140车床结构外观图,2.1.2 CA 6140车床总体布局,CA6140车床总体布局及外形如图2-2所示，可概括为“三箱两架一床身”。 主要组成部件及功能如下： 1主轴箱 2进给箱 3溜板箱 4刀架 5尾架 6床身与床腿 照明、切削液、排屑等辅助部分以及液压、电气控制等部分,22 CA6140车床传动系统,2.2.1 主运动传动路线（传动链） 1主传动链,由传动系统图和传动路线表达式可以看出，主轴正转时，利用滑移齿轮轴向位置的各种不同组合，可获得23（1+22）= 30 种传动主轴的路线。,2. 进给运动路线（传动链） 车床进给运动传动链是使刀架实现纵向和横向运动的传动链，进给运动传
5、动链的两端件定为主轴与刀架。 进给运动链的传动路线（如下图所示）： 运动由主轴经过轴（或轴），传至轴，经过挂轮机构传入进给箱中（进给箱中为一系列齿轮变速机构），然后分两条路线：一条经丝杠带动溜板箱，使刀架做纵向移动用于加工各种螺纹；另一条经光杠带动溜板箱，使刀架做纵向或横向运动用于一般的机动进给。,、,离合器脱开，,接合。,进给运动链的传动路线,(2) 车削英制螺纹 英制螺纹主要是在采用英制的国家中（如英、美等）广泛使用，我国目前一些管螺纹也采用英制螺纹。英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣（牙）数表示（扣/英寸），是按分段等差数列排列的，CA6140普通车床能加工的值为：2、3、3.25、3.5、
6、4、4.5、5、6、7、8、9、10、11、12、14、16、18、19、20、24扣/英寸。,英制螺纹的螺距为:,由于丝杠的螺距单位为“mm”,为使传动计算方便，我们将“英寸”用“mm”来表示:,因此应对公制螺纹路线做如下变动： 改变部分传动副的传动比，使其含有因子25.4； 为实现螺距按分段调和排列，将基本组中的主动轴与被动轴传动关系对调，形成： u基1=7:6.5； u基2=7:7； u基3=7:8；u基4=7:9；,英制螺纹的螺距为分段调和数列。为了加工出英制螺纹，就必须使机床丝杠满足要求:,(3)车模数螺纹 模数螺纹主要用于公制蜗杆中。模数螺纹用模数m表示螺距的大小，螺距为：,国家标
7、准中已规定了的标准值，CA6140车床可加工 m=0.548mm 的各种常用模数螺纹。模数螺纹传动路线与公制螺纹路线基本相同，差别在于将挂轮换成,以凑出传动比中的特殊因子。,运动平衡式为：,加工模数螺纹时，如应用扩大螺距机构，也可以车削出大导程的模数螺纹。,(4)车削径节螺纹 径节螺纹用于英制蜗杆中，用径节DP（牙/英寸）表示。径节DP =Z /D (z:齿数，D：分度圆直径，英寸)，也是按分段等差数列排列的。车床能加工径节为196牙/英寸的螺纹。螺距为：,车削径节螺纹时进给箱中的传动路线与车英制螺纹时相同，挂轮选为齿轮副 可满足螺距中出现的特殊因子与25.4的要求。,2.车削圆柱面与端面 圆
8、柱面与端面的加工由光杠输入溜板箱，经转换机构带动刀架实现纵向和横向切削。 （1）车削圆柱面 传动路线表达式如下：,2.3 CA6140车床主要结构,2.3.1 主轴箱 主轴箱是CA6140车床的重要组成部分，结构复杂，主要有主轴及变速机构。 CA6140主轴箱展开图如图2-4所示，它是沿轴、（）、的轴线剖开。,展开图主要是按运动传递的先后顺序，将各轴及齿轮画在同一张平面图中，展开图只表示运动传递的先后关系，并不表示各部件实际的空间位置。因次实际接触的传动齿轮在展开图中有时并不画在一起，需用虚线连接.,1.双向多片式摩擦离合器、制动器及操纵机构,1-齿轮；2-外摩擦片；3-内摩擦片；4-弹簧销；
9、5-长圆柱销；6-元宝销；7-拉杆；8-压块；9-螺母；10、11-止推片；12-滑套；13-调节螺钉；14-杠杆；15-制动带；16-制动盘；17-扇形齿轮；18-手柄；19、21-曲柄；20-拉杆；22-齿条轴；23-拔叉,图2-5 双向多片式 摩擦离合器与制动器,双向摩擦离合器装在轴上，如图2-5所示。摩擦离合器由内摩擦片3、外摩擦片2、止推片10及11、压块8及空套齿轮1等组成。 离合器分左右两部分，机构相同，图2-5（a）表示的是左离合器（右离合器部分末画）。 左离合器用于传动主轴正转，传递的转矩也较大，所以摩擦片的片数较多。 右离合器用于传动主轴反转，主要用于退刀、转矩不大的场合，
10、摩擦片数也较少。,图2-5（a）中内摩擦片3装在轴的花键上，与轴一起旋转。外摩擦片2空套在轴上，2的外部有四个凸起装在空套齿轮1的缺口槽中。内、外摩擦片相间安装，在未被压紧时，内、外摩擦片互不联系。 当杆7通过销子5向左推动压块8时，使内片3与外片2相互压紧，通过多组摩擦片之间的摩擦力将轴的运动传递给齿轮1，使主轴正转。,同理，当压块8向右压紧时，运动传给轴的右侧齿轮，使主轴反转。 当压块8处于中间位置时，左右离合器处于脱开状态，这时虽然轴转动，但离合器不传递运动，主轴处于停止状态。,制动器（刹车）安装在轴上，它的作用是在摩擦离合器脱开时立刻制动主轴，以缩短辅助时间。 当左右摩擦离合器均脱开时
11、，齿条22处于中间位置，这时，齿条轴22上的凸起正处于与杠杆14下端相接触的位置，使杠杆14向逆时针方向转动，将制动带拉紧，使轴和主轴迅速停止转动。 齿条轴22凸起的两端为向下的凹槽，当齿条22处于其他位置时，杠杆14下端与齿条凹槽部位接触，使杠杆14顺时针转动，制动带被放松，主轴处于旋转状态。,2主轴组件主轴是主轴箱中的主要组成部分，主轴、主轴上齿轮、轴承等一系列零件组成主轴组件。CA6140车床主轴结构为一空心的阶梯轴，前端直径大，后端小，主轴采用中空件，主要是为加工时通过长棒料、穿入钢棒打出顶尖或通过气动、液压、电气等夹紧装置。同时中空的结构还可减轻主轴重量，提高主轴抗弯强度。主轴前端有
12、莫氏6号锥度的锥孔，用于安装前顶尖或心轴，锥面配合方便装卸，锥面摩擦力可靠，可直接带动心轴或工件旋转，如图2-6所示。,1、5-前调整螺母（径向间隙）； 12、14-后调整螺母（径向与轴向间隙）； 2-双列圆柱滚子轴承； 3、9-轴套； 4、13-锁紧螺钉； 6、7、8-齿轮；10-推力球轴承；11-角接触球轴承；15-主轴 图2-6 主轴组件,主轴旋转过程中，主轴漂移与振动等现象直接影响加工精度，这主要与轴承间隙有关，因此，主轴组件应在结构上能保证调整轴承间隙。 前轴承径向间隙的调整方法如下：首先松开主轴前端螺母1，并松开前支撑左端调整螺母5上的锁紧螺钉4。拧动螺母5，通过轴套3，推动D31
13、82121轴承内环沿主轴锥面作轴向移动，由于内环很薄，而且内环也有1：12的锥度，因此内环在轴向移动时会发生径向膨胀，从而调整轴承的径向间隙和预紧程度。调完后，再将前端螺母1和前支承左端调整螺母5上的锁紧螺钉4拧紧。,后支承轴承11的径向间隙与轴承10的轴向间隙的调整由螺母14同时完成，其方法如下： 松开调整螺母14上的锁紧螺钉13，拧动螺母14，推动螺母12、轴承11的内环和滚珠，从而消除轴承11的间隙。拧动螺母14的同时，将主轴15及轴套9同时向后拉，来调整轴承10的轴向间隙。,3变速操纵机构 主轴箱中共有7个滑动齿轮，其中5个用于改变主轴转速，一个用于车削左、右螺纹的变换，一个用于正常导
14、程与扩大导程的变换。 （1）轴和轴滑动齿轮变速操纵机构 轴和轴上的滑动齿轮用一个手柄来操纵，如图2-8所示。,1、6-拔叉；2-曲轴；3-凸轮；4-操纵轴；5-械杆 图 2-7 、轴变速操纵机构,轴和轴上的两个滑动齿轮用一个手柄来操纵，如图2-7所示。扳动手柄通过链传动使轴4转动，轴4上固定有盘形凸轮3和曲柄2，凸轮3上开有一条封闭的曲线槽，由两段不同半径的圆弧和直线组成，使凸轮有6个不同的位置，凸轮旋转时带动杠杆5摆动，从而操纵轴上的双联滑移齿轮。当杠杆5的滚子中心处于凸轮曲线槽的大半径时，轴上的齿轮处于左端位置；,当处于小半径处时，齿轮移到右端位置。 曲柄2上的圆销嵌在拨叉1的长槽中，当曲
15、柄2随轴4转动时，带动拨叉1拨动轴上的滑移齿轮，使它处于左、中、右三个不同位置。 转动手柄，靠曲柄2和凸轮3的不同组合，可实现轴和轴上两个滑移齿轮的6种不同组合，轴有6种转速。 齿轮移动到位后，靠钢球定位装置来定位。,2.3.2 溜板箱 溜板箱结构主要由双向牙嵌式离合器；纵、横向机动进给和快速移动的操纵机构；开合螺母及其操纵机构；互锁机构；超越离合器和安全离合器等组成。,1.开合螺母机构 开合螺母机构的功用是接通或断开从丝杠传来的运动。车螺纹时，将开合螺母合于丝杠上，丝杠通过开合螺母带动溜板箱及刀架。开合螺母的结构如图2-10所示，它由下半螺母18和上半螺母19组成。半螺母18和19可沿溜板箱
16、中竖直的燕尾形导轨上下移动。,每个半螺母装有一个圆柱销20，它们分别插入固定在手柄轴上的槽盘21的两条曲线槽中，车削螺纹时，顺时针扳动手柄15，使盘21转动，两个圆柱销带动上下半螺母互相靠拢，于是开合螺母就与丝杠啮合。逆时针扳动手柄，则螺母与丝杠脱开。盘21上的偏心圆弧槽接近盘中心部分的倾斜角比较小，使开合螺母闭合后能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。螺钉17的作用是限定开合螺母的啮合位置。拧动螺钉17，可以调整丝杠与螺母间的间隙。,4-轴； 15-手柄； 17-调隙螺钉； 18-下半螺母； 19-上半螺母； 20-圆柱销； 21-槽盘 图2-8 开合螺母结构,2. 纵向、横向机动进给及
17、快速移动操纵机构,从机床的传动系统图分析中我们可知，溜板箱的纵、横向机动进给及快速移动，主要是通过控制牙嵌式离合器M6、M7的不同方向的啮合来实现的，其结构如图2-11所示。,图2-9 溜板箱机动进给及快速移动操纵机构,图2-9 溜板箱机动进给 及快速移动操纵机构,溜板箱的纵、横向机动进给及快移是由同一个手柄操纵的，当需要纵向移动刀架时，扳动手柄1向相应方向（向左或向右），由于轴14用台阶及卡环轴向固定在箱体上，因此手柄1只能绕销a摆动。于是手柄1下部的开口槽就拨动轴3轴向移动。轴3通过杠杆7及推杆8使凸轮9转动。凸轮9表面上开有曲线槽，凸轮转动时带动拨叉10横向移动，于是便操纵轴上的牙嵌式离
18、合器向相应方向移动，进行啮合。这是，如果光杠转动，就可使刀架作纵向机动进给。,如按下手柄1上的快移按钮，快移电机就被启动，刀架就可向相应方向快速移动。直到松开快速移动按钮时为止。如向前或向后扳动手柄1时，可使轴14带动凸轮13转动，凸轮13的表面上开有曲线槽，凸轮转动时带动杠杆12摆动，杠杆12又通过拨叉11拨动牙嵌式离合器向相应方向移动，进行啮合。 这时，如果接通光杠或快移电机，就可使刀架作横向机动进给或快速移动。 如手柄1处于中间位置时，离合器和均脱开。机动进给或快移运动就断开。,3.互锁机构机床传动系统中，刀架的纵、横向机动进给或快移可由光杠或丝杠分别带动。为避免光杠与丝杠同时传动而将机
19、床损坏，机床设有互锁机构，通过开合螺母来控制。接通机动进给或快移时，开合螺母张开。反之，开合螺母闭合。结构如图2-10所示。,图2-10 （a) 溜板箱互锁机构中位 （此时轴4可以转动，以便合上开合螺母；轴14也可以转动，以便合上M7，轴3可以轴向移动，以便合上M6）,图2-10 （b) 溜板箱互锁机构开合螺母合上（转动轴4合上开合螺母；此时轴14不能转动，M7不能合上轴3不能轴向移动，M6不能合上）实现互锁,图2-10 （c) 溜板箱互锁机构M6合上 （轴向移动轴3 ，M6合上,轴4不能转动，开合螺母不能合上，实现互锁）,图2-10 （d) 溜板箱互锁机构M7合上 （转动轴14,M7合上,轴
20、4不能转动,开合螺母不能合上，实现互锁）,注意：M6与M7的互锁是由操纵手柄壳上的十字槽实现的,2.4 其它车床简介,2.4.1 立式车床 立式车床的主轴轴心线为竖直（立式）布置，工作台台面处于水平平面内，便于工件的装夹和找正。 由于工件及工作台的重量均匀的作用在工作台导轨或推力轴承上，所以立式车床更能长期的保持工作精度。 立式车床结构复杂，重量较大，适于加工具有大回转直径的工件。 立式车床的布局及外形如图2-11所示。 分为单柱式2-11（a）和双柱式2-11（b）两类。 单柱式立式车床只用于加工直径不太大的工件。,图2-11 单柱式与双柱式立式车床,2.4.2 转塔车床（转塔六角车床） 为
21、了适应成批生产形状复杂的零件需要，在卧式机床的基础上，发展起来转塔车床。 与卧式车床相比较，在结构上最主要的区别在于：转塔车床没有尾座和丝杠，在尾座位置安装一个可纵向移动的多工位刀架，刀架上安装多把刀具。结构如图2-14所示。,其中转塔刀架由六个面组成，每个面上可安装一把或一组刀具，通常，转塔刀架由溜板箱5带动，只能作纵向进给运动，用于车削内外圆柱面、钻、扩、铰孔及攻螺纹和套螺纹等。 转塔车床还有一个方刀架，可以在床身4的导轨上作纵向进给，切削大直径的外圆柱面，还可以作横向进给加工内、外端面和沟槽。,图2-12 转塔式车床,243 凸轮轴车床 凸轮轴车床是加工内燃机凸轮轴的专门化车床。由于凸轮
22、轴细而长，刚性很差，又是非圆表面，所以凸轮轴车床的主要特点是： 加工时工件由两端驱动； 为了能车削出非圆形凸轮表面，刀架须根据凸轮的轮廓形状作仿行运动； 当被加工凸轮转到各个不同的圆周位置时，为使刀具切削角度保持不便，刀具应随着工件的周向位置不同而摆动。,根据适用的生产规模不同，凸轮轴车床分成多刀架和单刀架两大类。多刀架凸轮轴车床可同时加工出凸轮轴上的全部凸轮和偏心轮，它一般是自动或半自动的，生产率较高，适用于成批、大量生产中。单刀架凸轮轴车床是逐个地加工各凸轮表面的，这种机床适用于单件、小批生产中。,2.4.4 单轴仿形半自动车床 单轴仿形半自动车床主要用于加工阶梯轴类或盘类零件。 工件由主
23、轴和液压顶尖支承顶紧并由主轴带动作回转运动。 液压仿形刀架的前端装有自动回转刀夹，能装多把刀具，刀夹可以自动转位换刀进行粗、半精加工。,液压仿形刀架的运动由液压阀和标准轴（或样板）控制。标准轴的外形与工件形状完全一致，液压阀装在刀架上，其阀杆紧靠在标准轴外表面上，仿形刀架从右向左纵向进给的同时随标准轴直径的改变而横向运动，从而加工出所需要的工件表面。 下刀架用来加工沟槽或阶梯端面。由于机床采用单刀加工，切削用量较大，往往比多刀半自动车床的生产效率还要高，所以，近年来有取代多刀半自动车床的趋势。,思考题 2 -1 写出CA6140卧式车床车削米制螺纹与英制螺纹的传动路线。主轴正转高、低 速为什么有24级而不是理论的30级? 2 -2 丝杠可否作为既车外圆又车螺纹的传动机构?为什么? 2 -3 CA6140卧式车床快移电动机转动方向（电源）接反了，机床能否正常工作?,2 -4 CA6140卧式车床溜板箱中开合螺母操纵机构与纵、横向进给操纵机构之间为什么需要互锁? 2 -5 立式车床与卧式车床的用途和机床结构各有什么不同?除书中所提到的车床外，你还知道哪些车床?,
