CA6140普通车床传动系统分析与结构组成分析

一、CA6140普通车床传动系统分析与结构组成分析1.性能简介CA6140 型普通车床是普通精度级的万能机床,它适用于加工各种轴类,套筒类和盘类零件上的内外回转表面,以及车削端面。

它还能加工各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹,以及作钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。

其加工范围较广,由于它的结构复杂,而且自动化程度低,所以适用于单件小批生产及修配车间。

2.主要部件图1 CA6140普通车床的结构1.主轴箱(床头箱) 它固定在床身的左端。

在主轴箱中装有主轴,以及使主轴变速和变向的传动齿轮,通过卡盘等夹具装夹工件,使主轴带动工件按需要的转速旋转,实现主运动。

2.刀架它装在刀架导轨上,并可沿刀架导轨作纵向移动,刀架部件由床鞍(大拖板)、横拖板、小拖板和四方刀架等组成。

刀架部件是用于装夹车刀,并使车刀作纵向、横向和斜向的运动。

3.尾架它装在床身右端,可沿尾架导轨作纵向位置的调整,尾架的功能是用后顶尖支承工件, 还可安装钻头,铰刀等孔加工工具,以进行孔加工,尾架作适当调整,以实现加工长锥形的工件。

4.进给箱它位于床身的左前侧,进给箱中装有进给运动的变速装置及操纵机构,其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给时的进给量。

它用来传递进给运动，改变进给箱的手柄位置，可得到不同的进给速度，进给箱的运动通过光杠或丝杠传出。

5.溜板箱它位于床身前侧和刀袈部件相连接,它的功能是把进给箱的运动（光杠或丝杠的旋转运动）传递给绐刀架,使刀架实现纵向进给、横纵向进给、快速移动或车螺纹。

6.床身它固定在左右床腿上,它是车床的基本支承元件,是机床各部件的安装基准,是使机床各部件在工作过程中保持准确的相对位置。

7.光杠和丝杠是将运动由进给箱传到溜板箱的中间传动元件。

光杠用于一般车削,丝杠用于车螺纹。

3.传动系统简介图2 CA6140普通车床的传动系统方框图由图2及图2-1-1可知，电动机经主换向机构、主变速机构带动主轴完成主运动。

进给传动从主轴开始，经进给换向机构、交换齿轮和进给箱内的变速机构和转换机构、溜板箱中的传动机构和转换机构传至刀架。

溜板箱中的转换机构起改变进给方向的作用，使刀架做纵向或横向、正向或反向进给运动。

4.主传动系统及主要结构1.主运动传动链CA6140型卧式车床的主运动传动链的两末端件是主电动机与主轴，它的功用是把运动源（电动机）的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。

主传动系统图如下：传动路线如下：运动由电动机经三角皮带传给主轴箱中的轴Ⅰ。

在轴Ⅰ上装有双向多片式摩擦离合器1M 。

1M 的作用使主轴（轴Ⅵ）正转、反转或停止。

1M 的左右两部分分别与空套在轴Ⅰ上的两个齿轮连在一起。

当压紧离合1M 左部的摩擦片时，轴Ⅰ的运动经1M 左部的摩擦片及齿轮副3856或4351传给轴Ⅱ。

当压紧离合器1M 右部的摩擦片时，轴Ⅰ的运动经离合器右部的摩擦片1M 及齿轮50Z ，传至轴Ⅶ上的空套齿轮34Z ，然后再传给轴Ⅱ上的齿轮30Z ，使轴Ⅱ转动。

这时，由轴Ⅰ传到轴Ⅱ的运动多经过了一个中间齿轮34Z ，因此轴Ⅱ的转动方向与经离合器1M 左部传动时相反。

运动经离合器1M 的左部传动时，使主轴正转；运动经1M 的右部传动时，则使主轴反转。

轴Ⅱ的运动可分别通过三对齿轮副413950305822或、 传给轴Ⅲ。

运动由轴Ⅲ到主轴有两种不同的传动路线。

（1）当主轴需要高速运转（主n =450min r ～1400min r ）时，主轴上的滑动齿轮50Z 处于左端位置，（与轴Ⅲ上的齿轮63Z 啮合）轴Ⅲ上的运动经齿轮副5063直接传至主轴。

（2）当主轴需以较低的转速运转时（主n =10min r ～500min r ）这时，主轴上的滑齿50Z 移到右端位置，使齿式离合器2M 啮合。

于是轴Ⅲ上的运动就经齿轮副8020或5050传给轴Ⅳ经齿轮副8020或5051、5826及齿式离合器2M 传给主轴。

CA6140普通车床的主运动传动路线表达式为： 电动机→→⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛230130min r 1450kw 5.7φφ()主轴右左Ⅵ50635826Ⅴ50518020Ⅳ50508020Ⅲ582250304139Ⅱ3034Ⅶ345043513856211→⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧→→→→→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→→⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧→→⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧→→→→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→M M M 2.主传动系统主要结构①传动机构主轴箱中的传动机构包括定比机构和变速机构两部分，前者仅用于传递运动和动力，或进行升速、降速，一般采用齿轮传动副；后者用来使主轴变速，通常采用滑移齿轮变速机构，因其结构简单紧凑，传动效率高。

②传动轴的支承结构主轴箱中的传动轴由于转速较高，一般采用向心球轴承或圆锥滚子轴承支承。

常采用的双支承结构，对较长的传动轴，为了提高其刚性，则采用三支承结构。

例如，轴Ⅲ、Ⅳ的两端各装有一个圆锥滚子轴承，在中间还装有一个向心球轴承作为辅助支承。

③传动齿轮主轴箱中的传动齿轮多数是直齿的，为了使传动平稳，在Ⅴ—Ⅵ轴间使用了一对斜齿轮。

齿轮和传动轴的连接，有固定、空套和滑移的三种。

在主轴箱中共有七个滑移齿轮，其中：轴Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ上的滑移齿轮和主轴Ⅵ上的齿轮离合器M2上的齿轮是用于主轴变速的；轴Ⅹ、Ⅸ上的滑移齿轮是分别用于车削左、右旋螺纹及正常螺距、扩大螺距的变换。

操纵这些滑移齿轮共用三套操纵机构。

④卸荷带轮主轴箱的运动由电机经皮带传入。

为了改善主轴箱输入轴的工作条件，并使传动平稳，主轴箱运动输入轴上的皮带轮采用卸荷结构。

皮带轮与花键套用螺钉连接成一体，支承在法兰体内的两个向心球轴承上，而法兰体则固定在主轴箱体上。

这样，皮带轮可通过花键套带动Ⅰ轴旋转，而皮带的张力经法兰体直接传至箱体上，轴Ⅰ便不致受横向力作用而产生弯曲变形，提高了传动的平稳性。

⑤双向多片式摩擦离合器、制动器及其操纵机构在轴Ⅰ上装有双向摩擦片式离合器，它用于主轴起动和控制正、反转，并可起过载保护作用。

该离合器由内摩擦片、外摩擦片、定位片、滑套及空套齿轮等组成。

左离合器传动主轴正转，用于切削加工，传递的扭矩较大，因而片数多；右离合器片数少，传动主轴反转，主要用于退刀。

离合器的内外片松开时的间隙要适当，当发生间隙过大或过小时，必须进行调整。

调整方法为：将定位销压入缺口，然后转动左侧螺母，可调整左边摩擦片的间隙；转动右侧螺母，可调整右边摩擦片的间隙。

调整好后，让定位销弹出，重新卡住螺母缺口，以防螺母在工作过程中松动。

为了缩短辅助时间，提高生产率，在轴Ⅳ上装有钢带式制动器（刹车），当需要机床停止工作时，即当摩擦的时刻，为克服主轴的转动惯量，该制动器立即使主轴停止转动。

制动器由杠杆、制动盘、调节螺钉及弹簧、制动带等组成。

制动盘和轴Ⅳ用花键连接，钢制制动带的内侧有一层夹铁砂帆布，以增加摩擦面的摩擦系数，制动带的一端与和杠杆相连接，另一端由接头和调节螺钉固定于箱体。

制动器和摩擦离合器共用一套操纵机构。

当操纵手柄使离合器脱开时，齿条轴处于中间位置，此时，齿条轴上的凸起部分刚好处于与杠杆下端相接触的位置，使杠杆按逆时针方向摆动，使制动带拉紧，使轴Ⅳ和主轴迅速停止转动。

若摩擦离合器接合、主轴转动时，杠杆处于齿条轴凸起部分的右边或左边的凹槽中，使制动带放松，主轴就不再被制动。

这样制动器和离合器两者是互锁的。

制动带对制动盘制动力（即制动带的拉紧程度）可由调节螺钉进行调节。

⑥主轴部件主轴是车床的主要零件之一，在工作时承受很大的切削力，故要求主轴具有足够的刚度和较高的精度。

它是一个空心的阶梯轴，其内孔（φ48㎜）用于通过φ47㎜以下的长棒料或穿入钢棒以卸下顶尖，也可用于装置气动、电动和液压夹紧机构。

主轴前端的锥孔为莫氏6号锥度，用于安装顶尖套及前顶尖；也可安装心轴，有自锁作用，可借助于锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。

主轴后端具有锥度为1:2O的锥孔，它是加工主轴用的工艺基准面。

主轴前端采用短锥法兰式结构，用于安装卡盘或拨盘，由主轴端面上的圆形拨块传递扭矩。

主轴尾部的圆柱面用作安装各种辅具（电气、液压及气动装置等）的安装基面。

主轴有前、中、后三个支承，保证主轴具有较好的刚性。

这种支承方式要求箱体上三个支承孔的同轴度好，否则不但装配困难，并影响主轴的工作性能。

采用三支承后，主轴空转时摩擦功率的损耗较大。

前支承由两个滚动轴承组成。

前面是D级精度的318212型圆锥孔双列向心短圆柱滚子轴承，用于承受径向力，这种轴承具有刚性好，精度高，尺寸小和承载能力大等优点。

另外采用一个D级精度双列60°角接触向心推力轴承，以承受正反两方向的轴向力。

这种轴承的轴向承载能力、刚性和极限转速都较高。

该机床主轴推力轴承安装在前支承中，离加工部位的距离较近，中、后轴承都只能承受径向载荷，而在轴向方向可以游动，当主轴在长时间运转发热膨胀时，可以允许向后微量伸长，以减少主轴的弯曲变形，因而对加工精度的影响较小。

但结构复杂，装配不方便。

后支承使用一个E级精度的318212型圆锥孔双列向心短圆柱滚子轴承。

主轴的中间支承是一个E级精度的32216型单列向心短圆柱滚子轴承。

主轴支承对主轴的运转精度及刚度影响很大。

主轴轴承应在无间隙（或少量过盈）条件下进行运转。

轴承中的间隙，直接影响机床的加工精度。

因此，主轴轴承的间隙须定期地进行调整。

前轴承间隙的调整方法为：松开前端螺母，拧动带锁紧键的圆螺母，这时轴承的内环就相对主轴锥形轴颈向右移动；由于该轴承内环很薄，而且内孔也和主轴锥面一样，具有1：12的锥度，因此，内环在轴向移动时，便产生向外的径向弹性变形（胀大），达到调整轴承径向间隙或预紧的目的。

主轴的径向跳动和轴向跳动允差都是0.01㎜。

主轴的径向跳动影响加工表面的圆度和同轴度；轴向跳动影响加工端面的平面度和螺距精度。

当主轴跳动量超过许用值时，一般情况下是适当调整前支承的间隙，就可使主轴跳动量调整到许用值内。

如径向跳动仍达不到要求时，可调整后轴承的间隙，中间支承的间隙不可调整。

⑦润滑装置为了保证机床的正常工作和减少零件的磨损，需采用合理的润滑装置。

润滑方式有以下两种：1）溅油润滑：依靠高速旋转的齿轮将润滑油飞溅各处。

这种方式存在油量不能按需要控制，还会引起润滑油发热，润滑油输送到摩擦面之前不能滤净等缺点。

机床很少采用，只使用在一些减速器中。

2）油泵供油循环润滑：润滑油由油泵从油箱中吸出经滤油器，滤清后输送至分油器，然后经油管送至个各摩擦面。

CA6140型车床采用了油泵供油箱外循环润滑方式。

这种润滑方式有两大优点：A.可以把箱体内的热量带到箱外，降低主轴箱的温升，减少热变形，有利于保证加工精度。