2车床部分
2.2 车削加工
车削加工是指在车床或车削中心等机床上的加工,主要用于加工各种回转体零件,它是机械加工中应用最广泛的加工方法之一。
2.2.1 车削加工的工艺特点
如图2-17所示,车削加工时工件的旋转运动为主运动,刀具的移动为进给运动。车削的工艺范围很广,适于加工各种轴类和盘套类零件,能车削内外圆柱面、圆锥面、切槽、车成形面、车端面、车螺纹,还可以钻孔、铰孔、钻中心孔、攻螺纹、滚花等。
车削加工通常为连续切削,切削过程平稳,可以选用较大的切削用量,故生产率较高。车削的加工精度一般为IT10~IT7,精细车可达IT6~IT5;表面粗糙度一般为Ra6.3μm~Ra0.8μm,精细车可达Ra0.4μm~Ra0.2μm。
图2-17 车削加工的典型表面
2.2.2 车床
车床是金属切削机床中使用最广泛的一类,其数量约占机床总数的20%~30%。车床的种类很多,按其用途和结构的不同,分为卧式车床、立式车床、转搭车床、单轴自动和半自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形及多刀车床、专门化车床等。随着科技的发展,各类数控车床及车削中心的应用也日趋广泛。
在各类车床中,卧式车床的应用最广泛。CA6140车床是一种典型的普通卧式车床,其外形及组成如图2-18所示。它能加工内外圆柱面、圆锥面,完成车削米制、英制、模数制和径节制螺纹以及孔加工等工序。车床床身最大回转直径为400mm ,最大工件长度为2000mm ,主电动机功率为7.5kW 。
1.CA6140车床的组成
CA6140卧式车床的主要组成部分有:主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座和床身等。
图2-18 CA6140卧式车床
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
(1)主轴箱 又称床头箱,固定在床身的左上部,箱内装有主轴部件和变速、传动机构等。其功用是支承主轴并将运动和动力传至主轴,实现主轴的起动、停止、变速和换向。
(2)进给箱 位于床身的左前侧。进给箱内装有进给运动的变换机构,用来改变进给量或加工螺纹的导程。
(3)溜板箱 与刀架的床鞍相连,位于床身的前侧。其功用是把进给箱传来的运动传递给刀架,使刀架实现纵向、横向进给或快速移动或车螺纹。
(4)刀架 刀架部件由床鞍、中滑板、小滑板和方刀架组成,用来装夹车刀并使其作纵向、横向或斜向进给运动。
(5)尾座 安装在床身右端导轨面上。其功用是安装作为定位用的后顶尖,或装上孔加工刀具实现钻孔、扩孔、铰孔和攻螺纹等加工。
(6)床身 装在左右床腿上,共同构成了车床的基础,用于安装车床的各个主要部件,使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。
2.CA6140车床的传动系统分析
CA6140车床的传动系统图如图2-19所示,它包括主运动传动链、车螺纹进给运动传动链和机动进给运动传动链以及刀架快速移动传动链。
(1)主运动传动链
主运动传动链由主电动机至主轴间的一系列传动元件组成,其作用是把动力源的运动及动力传给主轴,使主轴带动工件旋转,实现主运动。
1)主运动传动路线
运动由电动机经V 带传动副¢130/¢230传至主轴箱中的轴I 。轴I 上装有双向多片摩擦离合器M 1,其作用是控制主轴的正转、反转或停止。当压紧离合器M 1左部摩擦片时,轴I 的运动经M 1及齿轮副56/38或51/43传到轴Ⅱ,使轴Ⅱ得到两种不同的转速,此时主轴正转;当M 1向右端压紧时,轴I 的运动经M 1及齿轮副50/34、34/30传至轴II ,由于中间多经过一个齿轮z 34,所以轴Ⅱ的旋向与M 1左位时相反,此时主轴反转;当M 1处于中间位
置时,则轴I 空转,主轴停止转动。
运动由Ⅱ轴传至III 轴时,可分别经过三对齿轮副22/58、39/41或30/50,使轴III 得到2×3=6种不同的转速。
运动从轴III 至主轴Ⅵ有两条传动路线:
① 高速传动路线 将主轴Ⅵ上的滑移齿轮z 50移至左位,与轴III 上的齿轮z 63相啮合,于是轴III 的运动经齿轮副63/50直接传给主轴,使主轴获得高速旋转(n 主=450~1400 r /min )。
② 低速传动路线 将主轴上的滑移齿轮z50移至右位,使齿式离合器M 2啮合,于是轴III 上的运动经齿轮副20/80或50/50传给轴Ⅳ,然后再由轴Ⅳ经齿轮副20/80或51/50传给轴Ⅴ,再经齿轮副26/58及齿式离合器M 2传给主轴,使主轴获得低速旋转(n 主=10~500 r /min )。
上述主运动传动路线可用传动路线表达式表示为:
进行机床运动分析时,常采用“抓两端,连中间”的方法,即首先确定传动链的首、末端执行件,然后再分析这两个执行件之间的传动联系。对于主运动传动链,其首端件为电动机,末端件为主轴。
2)主轴转速级数及转速计算
根据传动路线表达式和传动系统图可以看出,主轴正转时,利用各传动轴间传动比的不同组合,理论上共可得2×3×(1+2×2)=30条传动主轴的路线,但实际上因为在轴III 到轴Ⅴ之间有2条传动路线的传动比基本相同,所以主轴实际上只能获得2×3×(1+3)=24级不同转速(10~1400r/min)。同理,主轴反转时只能获得3×(1+3)=12级不同转速(14~1580r/min)。主轴反转主要用于车螺纹时的退刀,以避免“乱扣”。
主轴的转速可按下列运动平衡式计算:
n 主= n 电×130×(1- ε)i I —II i II—III i III —VI (2-26) 230
式中 n 主——主轴转速(r /min );
; n 电——电动机转速(r /min )
ε ——V 带传动的滑动系数,ε取0.02;
i I—II 、i II—III 、i III—VI ————轴I —Ⅱ、轴Ⅱ—III 、轴III —Ⅵ间的可变传动比。