第3章 車削加工的計算

3.1 車床傳動系統的計算

實現機床加工過程中全部成形運動和輔助運動的各傳動鏈組成機床的傳動系統。根據執行件所完成動作的作用的不同，傳動系統中各傳動鏈又分為主運動傳動鏈、進給運動傳動鏈、展成運動傳動鏈、分度運動傳動鏈等。

3.1.1 機床傳動系統的分析

圖3-1所示為CA6140型臥式車床的傳動系統圖，它可以分解為主運動傳動鏈和進給運動傳動鏈。進給運動傳動鏈又可分解為縱向、橫向、螺紋進給傳動鏈，還有刀架快速移動傳動鏈。

（1）主運動傳動鏈 CA6140型臥式車床的主運動傳動鏈可使主軸獲得24級正轉轉速（10～1400r/min）及12級反轉轉速（14～1580r/min）。主運動傳動鏈的兩端件為主電動機和主軸。運動由電動機（7.5kW，1450r/min）經V帶傳至主軸箱中的軸Ⅰ。軸Ⅰ上裝有雙向摩擦片式離合器M₁，其作用是控制主軸的起動、停止、正轉和反轉。

（2）螺紋進給傳動鏈 CA6140型臥式車床的螺紋進給傳動鏈使機床實現車削米制、寸制、模數制和徑節制四種標準螺紋；此外還可車削大導程、非標準和較精密的螺紋。這些螺紋可以是右旋的，也可以是左旋的。

（3）縱向和橫向進給傳動鏈 當進行非螺紋工序車削加工時，可使用縱向和橫向進給傳動鏈。該傳動鏈由主軸經過米制或寸制螺紋傳動路線至進給箱ⅩⅦ，其后運動經齒輪副28/56傳至光杠ⅩⅨ，再由光桿經溜板箱中的傳動機構，分別傳至齒輪齒條機構和橫向進給絲杠ⅩⅩⅦ，使刀架作縱向或橫向機動進給。

溜板箱中由雙向牙嵌離合器M₈、M₉和齒輪副、×組成兩個換向機構，分別用于變換縱向和橫向進給運動的方向。利用進給箱中的基本螺距機構和增倍機構，以及進給傳動鏈的不同傳動路線，可獲得縱向和橫向進給量各64種。

（4）刀架快速移動傳動鏈 為了減輕工人的勞動強度和縮短輔助時間，刀架快速移動傳動機構可使刀架實現機動快速移動。按下快速移動按鈕，快速電動機（0.25kW，2800r/min）經齒輪副13/29使軸ⅩⅩ高速轉動，再經蝸桿副4/29、溜板箱內的轉換機構，使刀架實現縱向和橫向的快速移動，方向仍由雙向牙嵌離合器M₈、M₉控制。

圖3-1 CA6140型臥式車床的傳動系統圖

3.1.2 機床運動的分析及其計算

車削螺紋時，必須保證主軸每轉一轉，刀具準確地移動被加工螺紋一個導程的距離，由此可列出螺紋進給傳動鏈的運動平衡式

式中 u₀——主軸至絲杠之間全部定比傳動機構的固定傳動比；

u_x——主軸至絲杠之間換置機構的可變傳動比；

L_絲——機床絲杠的導程，CA6140型臥式車床L_絲=12mm；

L_工——被加工螺紋的導程（mm）。

不同標準的螺紋用不同的參數表示其螺距。

根據螺紋進給傳動鏈可知，CA6140型車床車削上述各種螺紋時的傳動路線表達式為

其中，u倍為軸ⅩⅤ—ⅩⅦ間變速機構的可變傳動比，稱為增倍機構，共4種：

當需要車削導程大于12mm的螺紋時（如大導程多線螺紋或油槽），可將軸Ⅸ上的滑移齒輪58向右移動，使之與軸Ⅷ上的齒輪26嚙合，這一傳動機構稱為擴大螺距機構。此時，主軸Ⅵ至軸Ⅸ間的傳動比為

必須指出，擴大螺距機構的u_擴是由主運動傳動鏈中背輪的嚙合位置確定的，并對應著一定的主軸轉速。當主軸轉速為10～32r/min時，導程可擴大16倍；當主軸轉速為40～125r/min時，導程可擴大4倍；當主軸轉速更高時，導程則不能擴大。這是符合生產實際需要的，因為大導程螺紋只有將主軸置于低轉速時才能安全車削。

車削用進給變速機構無法得到所需導程的非標準螺紋時，或者車削精度要求較高的標準螺紋時，必須將離合器M₃、M₄、M₅全部嚙合，把軸ⅩⅡ、ⅩⅣ、ⅩⅦ和絲杠連成一體，讓運動由交換齒輪直接傳到絲杠。由于主軸至絲杠的傳動路線大為縮短，減少了傳動件制造和裝配誤差對工件螺距精度的影響，因而可車出精度較離的螺紋。

此時螺紋進給傳動路線的運動平衡式為

化簡后得交換齒輪換置公式為