第3章 車削加工的計算

3.1 車床傳動系統(tǒng)的計算

實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過程中全部成形運(yùn)動和輔助運(yùn)動的各傳動鏈組成機(jī)床的傳動系統(tǒng)。根據(jù)執(zhí)行件所完成動作的作用的不同，傳動系統(tǒng)中各傳動鏈又分為主運(yùn)動傳動鏈、進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈、展成運(yùn)動傳動鏈、分度運(yùn)動傳動鏈等。

3.1.1 機(jī)床傳動系統(tǒng)的分析

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

（1）主運(yùn)動傳動鏈 CA6140型臥式車床的主運(yùn)動傳動鏈可使主軸獲得24級正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（10～1400r/min）及12級反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（14～1580r/min）。主運(yùn)動傳動鏈的兩端件為主電動機(jī)和主軸。運(yùn)動由電動機(jī)（7.5kW，1450r/min）經(jīng)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(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。

（2）螺紋進(jìn)給傳動鏈 CA6140型臥式車床的螺紋進(jìn)給傳動鏈?zhǔn)箼C(jī)床實(shí)現(xiàn)車削米制、寸制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋；此外還可車削大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)給傳動鏈 當(dāng)進(jìn)行非螺紋工序車削加工時，可使用縱向和橫向進(jìn)給傳動鏈。該傳動鏈由主軸經(jīng)過米制或寸制螺紋傳動路線至進(jìn)給箱ⅩⅦ，其后運(yùn)動經(jīng)齒輪副28/56傳至光杠ⅩⅨ，再由光桿經(jīng)溜板箱中的傳動機(jī)構(gòu)，分別傳至齒輪齒條機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給絲杠ⅩⅩⅦ，使刀架作縱向或橫向機(jī)動進(jìn)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(jī)構(gòu)，分別用于變換縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動的方向。利用進(jìn)給箱中的基本螺距機(jī)構(gòu)和增倍機(jī)構(gòu)，以及進(jìn)給傳動鏈的不同傳動路線，可獲得縱向和橫向進(jìn)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(qiáng)度和縮短輔助時間，刀架快速移動傳動機(jī)構(gòu)可使刀架實(shí)現(xiàn)機(jī)動快速移動。按下快速移動按鈕，快速電動機(jī)（0.25kW，2800r/min）經(jīng)齒輪副13/29使軸ⅩⅩ高速轉(zhuǎn)動，再經(jīng)蝸桿副4/29、溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使刀架實(shí)現(xiàn)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(tǒng)圖

3.1.2 機(jī)床運(yùn)動的分析及其計算

車削螺紋時，必須保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具準(zhǔn)確地移動被加工螺紋一個導(dǎo)程的距離，由此可列出螺紋進(jìn)給傳動鏈的運(yùn)動平衡式

式中 u₀——主軸至絲杠之間全部定比傳動機(jī)構(gòu)的固定傳動比；

u_x——主軸至絲杠之間換置機(jī)構(gòu)的可變傳動比；

L_絲——機(jī)床絲杠的導(dǎo)程，CA6140型臥式車床L_絲=12mm；

L_工——被加工螺紋的導(dǎo)程（mm）。

不同標(biāo)準(zhǔn)的螺紋用不同的參數(shù)表示其螺距。

根據(jù)螺紋進(jìn)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(dá)式為

其中，u倍為軸ⅩⅤ—ⅩⅦ間變速機(jī)構(gòu)的可變傳動比，稱為增倍機(jī)構(gòu)，共4種：

當(dāng)需要車削導(dǎo)程大于12mm的螺紋時（如大導(dǎo)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(jī)構(gòu)稱為擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)。此時，主軸Ⅵ至軸Ⅸ間的傳動比為

必須指出，擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu)的u_擴(kuò)是由主運(yùn)動傳動鏈中背輪的嚙合位置確定的，并對應(yīng)著一定的主軸轉(zhuǎn)速。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為10～32r/min時，導(dǎo)程可擴(kuò)大16倍；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為40～125r/min時，導(dǎo)程可擴(kuò)大4倍；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速更高時，導(dǎo)程則不能擴(kuò)大。這是符合生產(chǎn)實(shí)際需要的，因?yàn)榇髮?dǎo)程螺紋只有將主軸置于低轉(zhuǎn)速時才能安全車削。

車削用進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)無法得到所需導(dǎo)程的非標(biāo)準(zhǔn)螺紋時，或者車削精度要求較高的標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(jìn)給傳動路線的運(yùn)動平衡式為

化簡后得交換齒輪換置公式為