普通機床科普：臥式車床的主要組成部件和功能原理圖
臥式機床的組成及各部分作用你知道哪些？臥式車床的主要組成部件包括哪六項？車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。普通車床是能對軸、盤、環(huán)等多種類型工件進行多種工序加工的臥式車床，常用于加工工件的內(nèi)外回轉表面、端面和各種內(nèi)外螺紋，采用相應的刀具和附件，還可進行鉆孔、擴孔、攻絲和滾花等。普通車床是車床中應用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。
臥式車床的主參數(shù)以在床身上的最大加工直徑表示，CA6140型車床加工工件的最大直徑為400mm。機床廠生產(chǎn)有最大加工長度為650mm、900mm、1400 mm、1 900 mm的4種CA6140型車床供用戶選用，其外形如下圖所示。
1.機床的主要組成部件及其功用
(1)主軸箱
主軸箱固定在床身的左端，其內(nèi)部裝有主軸和傳動軸，變速、變向、潤滑等機構，由電動機經(jīng)變速機構帶動主軸旋轉，實現(xiàn)主運動，并獲得需要的轉速及轉向。主軸前端可安裝三爪卡盤、四爪卡盤等附件，用以裝夾工件。
(2)進給箱
進給箱固定在床身的左前側面，用以改變被加工螺紋的導程或機動進給的進給量。
(3)溜板箱
溜板箱固定在床鞍的底部，其功用是將進給箱通過光杠或絲杠傳來的運動傳遞給刀架，使刀架進行縱向進給、橫向進給或車螺紋運動。另外，通過縱、橫向的操縱手柄和上面的電器按鈕，可起動裝在溜板箱中的快速電動機，實現(xiàn)刀架的縱、橫向快速移動。在溜板箱上裝有多種手柄及按鈕，可以方便地操縱機床。
(4)床鞍
床鞍位于床身的上部，并可沿床身上的導軌作縱向移動，其上裝有中溜板、回轉盤、小溜板和刀架，可使刀具作縱、橫或斜向進給運動。
(5)尾座
尾座安裝于床身的尾座導軌上，可沿導軌作縱向調(diào)整移動，然后固定在需要的位置，以適應不同長度的工件。尾座上的套筒可安裝頂尖以及各種孔加工刀具，用來支承工件或對工件進行孔加工，搖動手輪使套筒移動可實現(xiàn)刀具的縱向進給。
(6)床身
床身固定在左床腿和右床腿上。床身是車床的基本支承件，車床的各主要部件均安裝于床身上，它保證了各部件間具有準確的相對位置，并且承受了切削力和各部件的重量。
2.機床的主要結構
(1)主軸箱主軸箱是車床的一個重要部件，包括箱體、主運動的全部變速機構及操縱機構、實現(xiàn)主軸正反轉及開停車的片式摩擦離合器、制動器、潤滑裝置等。
①主軸部件的結構及軸承的調(diào)整主軸部件是主軸箱中最主要的部件。對它有很高的技術要求，除了有很高的回轉精度外，還應有足夠的剛性和良好的抗振性，只有這樣才能滿足加工的需要。
主軸部件主要由主軸、主軸支承及安裝在其上的齒輪組成。主軸是外部有花鍵的空心階梯軸，內(nèi)孔為直徑48 mm的通孔，前端為莫氏6號的錐孔，用于安裝前頂尖或心軸，主軸前端的短法蘭式結構用于安裝卡盤、撥盤或專用夾具，端面鍵用于傳遞扭矩(如圖所示)。
CA6140型車床的主軸部件采用了三支承結構，以提高其靜剛度和抗振性，其前后支承處各裝有一個雙列短圓柱滾子軸承7(NN3021K/P5)和3(NN3015K/P6)。
雙列短圓柱滾子軸承能承受很大的徑向載荷，剛度好，有很高的旋轉精度，其內(nèi)圈較薄，內(nèi)孔是1:12的錐孔，可通過相對主軸軸頸軸向移動來調(diào)整軸承間隙，因而保證主軸有很高的旋轉精度和剛度。
前支承還裝有一個60°接觸角的雙向推力角接觸球軸承6，用于承受左右兩個方向的軸向力。在主軸的中間支承處，裝有一圓柱滾子軸承(NN216)，它作為輔助支承，其配合較松，且間隙不能調(diào)整。
軸承有了間隙要及時調(diào)整，前軸承7可用螺母4、8進行調(diào)整，先擰松螺母8和螺母4上的鎖緊螺釘5，擰調(diào)整螺母4使軸承7的18圈相對主軸錐形軸頸向右移動，由于錐面的作用，薄壁的軸承內(nèi)圈產(chǎn)生彈性變形，將滾子與內(nèi)、外圈滾道之間的間隙消除，調(diào)好后再將螺母8、鎖緊螺釘5擰緊。后軸承調(diào)整方法與前軸承相同。一般情況，只調(diào)整前軸承即可，只有調(diào)整前軸承后仍達不到旋轉精度時，才調(diào)后軸承。
1、4、8-調(diào)整螺母;2、5-鎖緊螺釘;3、6、7-軸承;9-端面鍵;10-套筒;11、12-回油口
主軸軸承由液壓泵供油充分潤滑，為了防止?jié)櫥屯饴?，前后軸承處都有油溝式密封裝置，在螺母8、套筒10的外圓上有鋸齒形環(huán)槽，主軸旋轉時，依靠離心力的作用，把經(jīng)過軸承向外流出的潤滑油甩到前后軸承端蓋的接油槽內(nèi)，分別經(jīng)回油口11、12流回主軸箱。
②雙向多片式摩擦離合器及制動機構雙向多片式摩擦離合器如圖2—7所示。它安裝在軸I上，用以控制主軸的正轉、停止和反轉。軸I的右半部為空心軸，在其右端安裝有可繞圓柱銷11擺動的元寶形擺塊12，元寶形擺塊下端弧形尾部卡在桿9的缺口槽內(nèi)。
當撥叉lO,由操縱機構控制，撥動滑環(huán)10右移時，擺塊12繞銷子11順時針擺動，其尾部撥動桿9向左移動，桿9通過固定在其左端的固定銷6帶動螺圈5和加壓套4壓緊左離合器的內(nèi)外摩擦片3、2。
內(nèi)摩擦片3是內(nèi)孔為花鍵孔的圓形薄片，與軸I花鍵連接，外摩擦片2的內(nèi)孔為光滑圓孔，空套在軸I花鍵外圓上，其外圓開有4個凸爪，卡在空套齒輪1的右端套筒內(nèi)。內(nèi)外摩擦片相間安裝。由于離合器中還裝有止推片，當螺圈5向左移動時才能將內(nèi)外摩擦片壓緊。
壓緊之后將軸I的運動傳至空套其上的空套齒輪1，再傳出使主軸得到正轉。當滑環(huán)10向左移動，元寶形擺塊逆時針擺動，從而使桿9通過螺圈5、加壓套7使右離合器內(nèi)、外摩擦片壓緊，并使軸I運動傳至空套齒輪8，再傳出，使主軸得到反向轉動。
當滑環(huán)10處于中間位置時，左右離合器的內(nèi)、外摩擦片均松開，主軸Ⅵ停轉。如果摩擦離合器中摩擦片間的間隙過大，由于桿9軸向移動距離有限，就會產(chǎn)生壓緊力不足，不能傳遞足夠的摩擦力矩，車削時就會產(chǎn)生“悶車”現(xiàn)象，摩擦片之間要打滑;
間隙過小也不好，開車費勁，易損壞操縱機構零件，內(nèi)外片不能完全脫開，同樣會產(chǎn)生摩擦片之間相對打滑發(fā)熱，還會使制動不靈。調(diào)整摩擦片間隙的方法，就是改變加壓套4或7的軸向位置，調(diào)整左離合器時先壓下定位的彈簧銷15，轉動加壓套4即可調(diào)整。右離合器的調(diào)整方法與左離合器相同。
1、8-空套齒輪;2-外摩擦片;3-內(nèi)摩擦片;4、7-加壓套;5-螺圈;6-固定銷;
9-桿;10-滑環(huán);11-銷子;12-擺塊;13-軸;14-撥叉;15-彈簧銷
為了在摩擦離合器松開后克服慣性作用，使主軸迅速制動，在主軸箱軸Ⅳ上裝有制動裝置，如上圖所示。制動裝置由通過花鍵與軸Ⅳ連接的制動輪、制動鋼帶、杠桿以及調(diào)整裝置等組成。制動帶一端通過調(diào)節(jié)螺釘與箱體連接，制動帶內(nèi)側固定一層銅絲石棉以增大摩擦力矩。
另一端固定在杠桿上端，當杠桿繞軸擺動時拉動制動帶，使其包緊在制動輪上，由制動帶與制動輪之間產(chǎn)生的摩擦力矩使主軸迅速制動。制動摩擦力矩大小可用螺釘調(diào)整。制動帶的松緊程度要適當，要求停車時主軸迅速制動，開車時制動帶迅速放松。
雙向多片式摩擦離合器與制動裝置采用同一操縱機構(如下圖所示)。
以協(xié)調(diào)兩機構的工作，當抬起或壓下手柄時，通過曲柄、拉桿、曲柄及扇形齒輪，使齒條軸向右或向左移動，再通過元寶形擺塊、拉桿使左邊或右邊離合器結合，使主軸正轉或反轉。
此時杠桿的下端位于齒條軸圓弧形凹槽內(nèi)，制動帶則處于松開狀態(tài)。當操縱手柄處于中間位置時，齒條軸和滑套也處于中間位置，摩擦離合器左、右摩擦片組都松開，主軸與運動源斷開。
這時，杠桿的下端被齒條軸兩凹槽間的凸起部分頂起，杠桿逆時針擺動，從而拉緊制動帶，使主軸迅速制動。
(2)溜板箱
溜板箱內(nèi)有實現(xiàn)刀架快慢移動自動轉換的超越離合器，起過載保護作用的安全離合器，接通、斷開絲杠傳動的開合螺母機構，接通、斷開和轉換縱、橫向機動進給運動的操縱機構以及避免運動干涉的互鎖機構等。在這里著重介紹下列幾種機構。
①開合螺母機構
開合螺母機構用來接通或斷開絲杠傳動。開合螺母由上、下兩個半螺母組成，如圖下所示，兩個半螺母安裝在溜板箱后壁的燕尾導軌上，可以上下移動。
上、下半螺母背面各裝有一個圓柱銷，圓柱銷的另一端分別插在操縱手柄軸左端槽盤的兩條曲線槽中，扳動手柄使槽盤逆時針轉動時，槽盤端面的曲線槽迫使兩個圓柱銷互相靠近，從而使上、下半螺母合攏，與絲杠嚙合，接通車螺紋運動。
若扳動手柄順時針轉動，槽盤上的曲線槽迫使二圓柱銷分開，隨之使上、下半螺母分開，與絲杠脫開嚙合，斷開了車螺紋運動。
松開鎖緊螺母，用螺釘經(jīng)鑲條可調(diào)整開合螺母與燕尾導軌間的間隙，調(diào)整后擰緊鎖緊螺母。開合螺母與絲杠之間的間隙可通過位于開合螺母下方固定在溜板箱上的螺釘調(diào)整(圖中沒有示出)。
②縱、橫向機動進給操縱機構
縱、橫向機動進給的接通、斷開和換向由一個手柄集中操縱(如圖所示)，手柄1通過銷軸2與軸向位置固定的軸23相連接，向左或向右扳動手柄1時，手柄座3的缺口通過球頭銷4撥動軸5軸向移動，然后再經(jīng)杠桿11、連桿12、偏心銷使圓柱形凸輪13轉動，凸輪上的曲線槽通過圓銷14、撥叉軸15和撥叉16，撥動離合器Ms與空套在軸XⅡ上兩個空套齒輪之一嚙合，從而接通機動縱向進給，可使刀架向左或向右移動。
1-手柄;2-銷軸;3-手柄座;4-球頭銷;5-軸;6-手柄;7-軸;8-彈簧銷;9-球頭銷;
10-撥叉軸;11-杠桿;12-連桿;13-凸輪;14-圓銷;15-撥叉軸;16、17-撥叉;
18、19-圓銷;20-杠桿;21-銷軸;22-凸輪;23-軸;2-凸肩
當向前或向后扳動手柄1時，帶動軸23轉動，并使其左端的凸輪22隨著轉動，凸輪22上的曲線槽推動圓柱銷19，使杠桿20繞銷軸21擺動，杠桿20上另一圓銷18通過撥叉軸10上的缺口，帶動撥叉軸10移動，并通過固定在撥叉軸上的撥叉17，撥動離合器M。，使之與軸ⅫV上兩空套齒輪之一嚙合，從而接通了向前或向后的橫向機動進給。
縱、橫向機動進給機構的操縱手柄扳動方向與刀架進給方向一致，給使用帶來方便。手柄在中間位置時機動進給斷開。當扳動操縱手柄朝向某方向，并按下操縱手柄頂端的按鈕K時，接通快速電動機，可使刀架按手柄位置確定的進給方向快速移動。
為了防止誤操作損毀機床，機床上設置有互鎖機構，保證了操作安全。互鎖機構的類型為：車螺紋與縱、橫向機動進給互鎖，即合上開合螺母，就不能接通縱、橫向機動進給;縱、橫向機動進給與車螺紋互鎖，即接通縱、橫向任一進給，就不能合上開合螺母;縱向進給與橫向進給互鎖，即在手柄1的面板上有十字槽，保證了縱向進給與橫向進給不能同時被接通。
③超越離合器
為了避免光杠和快速電動機同時驅動軸XX而造成機床損壞，在溜板箱左端齒輪Z56與軸Ⅻ之間裝有超越離合器M6(如圖所示)。由光杠傳來的進給運動(低速)使齒輪Z56(即超越離合器的外環(huán))按逆時針方向轉動，三個短圓柱滾子分別在彈簧的彈力及滾子與外環(huán)之間的摩擦力作用下，楔緊在外環(huán)和星形體之間，外環(huán)通過滾子帶動星形體一起轉動，運動便經(jīng)安全離合器M7傳至軸XX，實現(xiàn)正常的機動進給。
當按下快速移動電動機按鈕時，快速電動機的運動由齒輪副13/29傳至軸XX，使星形體得到一個與齒輪Z56轉向相同，而轉速卻快得多的旋轉運動(高速)。
這時，摩擦力使?jié)L子通過頂銷壓縮彈簧而向楔形槽的寬端滾動，從而脫開外環(huán)和星形體之間的聯(lián)系，雖然此時光杠及齒輪Z56仍在旋轉，但不再驅動軸麟，因此刀架實現(xiàn)快速移動。一旦快速電動機停止轉動時，在彈簧力和摩擦作用下，滾子又楔緊在外環(huán)和星形體之間，刀架立即恢復正常的機動進給運動。
由于CA6140型車床使用的是單向超越離合器，要求光杠和快速電機都只能作單方向轉動。若光杠反向轉動，則不能實現(xiàn)縱、橫向機動進給;若快速電機反向旋轉，則超越離合器不起超越作用。
④安全離合器
安全離合器M7的作用是提供過載保護，即當機床過載或出現(xiàn)故障時能自動斷開運動而保護機床不受損壞。
安全離合器結構以及原理如圖所示，由光杠傳來的運動經(jīng)單向超越離合器的外環(huán)即齒輪Z56，并通過滾子和星形體，再經(jīng)平鍵傳至M7的左半部1，然后由其螺旋形端面齒傳至離合器的右半部2，再經(jīng)過花鍵傳至軸XX，離合器的右半部2后端的彈簧3的彈力，克服離合器在傳遞扭矩時所產(chǎn)生的軸向分力，使離合器左、右兩部分保持嚙合(如圖a所示)。
機床過載時，蝸桿軸XX上的阻力加大，安全離合器傳遞的扭矩也加大，因而作用在螺旋形端面齒上的軸向力也將加大，當軸向力超過彈簧3的彈性力時，彈簧不再能保持離合器左、右兩半相嚙合，軸向力便將離合器右部推開(如圖b所示)，這時離合器左半部1繼續(xù)轉動，而右半部2不能被帶動，二者之間產(chǎn)生打滑現(xiàn)象(如圖c所示)，從而使傳動鏈斷開，保護了傳動機構，使它們不因過載而損壞。當過載排除后，由于彈簧3的彈力，安全離合器恢復嚙合，重新正常工作。
機床許用的最大進給力決定于彈簧3的彈力，可通過調(diào)整彈簧壓縮量來改變彈力的大小。
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