第3章 车削加工的计算

3.1 车床传动系统的计算

实现机床加工过程中全部成形运动和辅助运动的各传动链组成机床的传动系统。根据执行件所完成动作的作用的不同，传动系统中各传动链又分为主运动传动链、进给运动传动链、展成运动传动链、分度运动传动链等。

3.1.1 机床传动系统的分析

图3-1所示为CA6140型卧式车床的传动系统图，它可以分解为主运动传动链和进给运动传动链。进给运动传动链又可分解为纵向、横向、螺纹进给传动链，还有刀架快速移动传动链。

（1）主运动传动链 CA6140型卧式车床的主运动传动链可使主轴获得24级正转转速（10～1400r/min）及12级反转转速（14～1580r/min）。主运动传动链的两端件为主电动机和主轴。运动由电动机（7.5kW，1450r/min）经V带传至主轴箱中的轴Ⅰ。轴Ⅰ上装有双向摩擦片式离合器M₁，其作用是控制主轴的起动、停止、正转和反转。

（2）螺纹进给传动链 CA6140型卧式车床的螺纹进给传动链使机床实现车削米制、寸制、模数制和径节制四种标准螺纹；此外还可车削大导程、非标准和较精密的螺纹。这些螺纹可以是右旋的，也可以是左旋的。

（3）纵向和横向进给传动链 当进行非螺纹工序车削加工时，可使用纵向和横向进给传动链。该传动链由主轴经过米制或寸制螺纹传动路线至进给箱ⅩⅦ，其后运动经齿轮副28/56传至光杠ⅩⅨ，再由光杆经溜板箱中的传动机构，分别传至齿轮齿条机构和横向进给丝杠ⅩⅩⅦ，使刀架作纵向或横向机动进给。

溜板箱中由双向牙嵌离合器M₈、M₉和齿轮副、×组成两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。

（4）刀架快速移动传动链 为了减轻工人的劳动强度和缩短辅助时间，刀架快速移动传动机构可使刀架实现机动快速移动。按下快速移动按钮，快速电动机（0.25kW，2800r/min）经齿轮副13/29使轴ⅩⅩ高速转动，再经蜗杆副4/29、溜板箱内的转换机构，使刀架实现纵向和横向的快速移动，方向仍由双向牙嵌离合器M₈、M₉控制。

图3-1 CA6140型卧式车床的传动系统图

3.1.2 机床运动的分析及其计算

车削螺纹时，必须保证主轴每转一转，刀具准确地移动被加工螺纹一个导程的距离，由此可列出螺纹进给传动链的运动平衡式

式中 u₀——主轴至丝杠之间全部定比传动机构的固定传动比；

u_x——主轴至丝杠之间换置机构的可变传动比；

L_丝——机床丝杠的导程，CA6140型卧式车床L_丝=12mm；

L_工——被加工螺纹的导程（mm）。

不同标准的螺纹用不同的参数表示其螺距。

根据螺纹进给传动链可知，CA6140型车床车削上述各种螺纹时的传动路线表达式为

其中，u倍为轴ⅩⅤ—ⅩⅦ间变速机构的可变传动比，称为增倍机构，共4种：

当需要车削导程大于12mm的螺纹时（如大导程多线螺纹或油槽），可将轴Ⅸ上的滑移齿轮58向右移动，使之与轴Ⅷ上的齿轮26啮合，这一传动机构称为扩大螺距机构。此时，主轴Ⅵ至轴Ⅸ间的传动比为

必须指出，扩大螺距机构的u_扩是由主运动传动链中背轮的啮合位置确定的，并对应着一定的主轴转速。当主轴转速为10～32r/min时，导程可扩大16倍；当主轴转速为40～125r/min时，导程可扩大4倍；当主轴转速更高时，导程则不能扩大。这是符合生产实际需要的，因为大导程螺纹只有将主轴置于低转速时才能安全车削。

车削用进给变速机构无法得到所需导程的非标准螺纹时，或者车削精度要求较高的标准螺纹时，必须将离合器M₃、M₄、M₅全部啮合，把轴ⅩⅡ、ⅩⅣ、ⅩⅦ和丝杠连成一体，让运动由交换齿轮直接传到丝杠。由于主轴至丝杠的传动路线大为缩短，减少了传动件制造和装配误差对工件螺距精度的影响，因而可车出精度较离的螺纹。

此时螺纹进给传动路线的运动平衡式为

化简后得交换齿轮换置公式为