卧式车床的传动系统

2.2.1 主运动系统

图2-3所示为CA6140A卧式车床的传动系统。主运动传动链的功用是把电动机的运动传给主轴，使主轴带动工件实现主运动。

运动由电动机经V形带传至主轴箱中的Ⅰ轴。Ⅰ轴上装有双向多片式摩擦离合器M1，它的作用是使主轴正转、反转或停止。M1的左、右两部分分别与在Ⅰ轴上的左、右空套齿轮连接在一起。当压紧离合器M1左部摩擦片时，Ⅰ轴的运动经M1及齿轮副58／36或53／41传给Ⅱ轴。这时主轴正转。当压紧离合器M1右部的摩擦片时，运动经M1及齿轮z50传给轴Ⅶ上的空套齿轮z34。再传给轴Ⅱ上的z30，使Ⅱ轴转动，这时，由于增加了一次外啮合，而使主轴反转。当M1处于中间位置时，主轴停止。

Ⅱ轴的运动通过三联滑移齿轮（22／58、30／50、39／41）传至Ⅲ轴。Ⅲ轴到主轴Ⅵ的传动，由于Ⅵ轴上滑移齿轮z50的位置有两个，因此有两种不同的传动路线。滑移齿轮z50移到左端位置，运动经63／50直接传给主轴Ⅵ，实现高速转动（n=500～1 600r／min）。滑移齿轮z50移到右端位置时，齿形离合器M2啮合，于是Ⅲ轴的运动经齿轮副20／80或50／50传给Ⅳ轴，再经过齿轮副20／80或51／50， 26／28及M2传给主轴Ⅵ，使主轴获得中、低转速（n=11～560r／min）。主轴传动系统的结构表达式如下：

由传动系统图可以看出，主轴正转时，从Ⅲ轴到Ⅴ轴之间有4条传动路线，它们的传动比分别是

其中i2与i3基本上相同，所以实际上只有3种不同的传动比。因此，主轴正转时可获得2×3×（1+3）=24种转速；而主轴反转时，因轴Ⅲ只有3级转速，所以只可获得3×（1+3）=12种转速。

主轴的转速可按下列运动平衡式计算：

式中，n主为主轴转速，r／min；ε为V形带传动的滑动系数，ε=0.02；uⅠ-Ⅱ、uⅡ-Ⅲ、uⅢ-Ⅳ为轴Ⅰ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅲ、Ⅲ-Ⅳ间的可变传动比。

应用上述运动平衡式，可以计算出主轴正转时的24级转速为11～1 600r／min。同理，也可计算出主轴反转时的12级转速为14～1 580r／min。车床主轴反转通常用于车削螺纹时的退回刀架。为了节省刀架退回时间，主轴反转的转速比正转的转速高。

2.2.2 进给传动系统

进给传动系统的动力来源也是主电动机。运动由电动机经主运动传动链和进给运动传动链传至刀架，使刀架带着车刀实现机动的纵向进给、横向进给或车削螺纹。虽然刀架移动的动力来自电动机，但由于刀架的进给量以及螺纹导程是以主轴每转一转时刀架的移动量来表示的（mm／r），所以在分析进给运动传动链时，把主轴作为传动链的起点，而把刀架作为传动链的终点，即进给运动传动链的两端件是主轴和刀架。

CA6140A型卧式车床能车削米制、英制、模数蜗杆和径节蜗杆等4种标准螺纹，此外，还可以车削大导程、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。各种螺纹传动路线表达式如下：

根据上述传动路线表达式，可以列出每种螺纹的运动平衡式。无论车削哪一种螺纹，主轴与刀具之间必须保证严格的传动关系，即主轴每转一转，刀具应均匀地移动一个工件螺纹的导程L工。因此，可列出车螺纹的传动链计算式为

L工=l×uo×ux×L丝，

式中，L工为工件螺纹的导程（mm）；uo为从主轴到丝杠之间全部定比传动机构的固定传动比，这是一个常数；ux为从主轴到丝杠之间全部换置机构的可变传动比；L丝为车床丝杠螺距，CA6140A车床丝杠螺距为12mm。

2.2.2.1 车螺纹传动链

（1）车米制螺纹 车米制螺纹时，进给箱中的离合器M5合上，M3和M4脱开。此时运动由主轴经齿轮副58／58，换向机构33／33，交换挂轮63／75（中间轮100），传至进给箱的轴Ⅻ，再经齿轮副25／36、轴ⅩⅢ～ⅩⅣ间的滑移齿轮变速机构、齿轮副（25／36）×（36／25）传至ⅩⅤ轴。再经轴ⅩⅤ～ⅩⅦ间的两组滑移齿轮变速机构（增倍机构）和离合器M5传给丝杆ⅩⅧ（P=12mm）。合上溜板箱中的开合螺母，使之与丝杆啮合，就可车削螺纹。

传动路线中，轴Ⅸ～Ⅺ间的换向机构用于改变丝杆的旋转方向，以适应车削右旋或左旋螺纹。轴ⅩⅢ～ⅩⅣ之间的齿轮变速机构有8对不同的齿轮啮合，以获得各种基本螺纹变速传动比u基。轴ⅩⅤ～ⅩⅦ间的齿轮变速机构，有4种成倍数增加的传动比u倍，以扩大或缩小前面的基本螺纹传动比，以便车削各种不同导程的螺纹。根据车螺纹时的传动路线结构式可知，车削米制螺纹的传动路线计算式如下：

基本可变传动比u基共有8种，近似按等差数列的规律排列，分别为6.5／7、7／7、8／7、9／7、9.5／7、10／7、11／7和12／7。增倍可变传动比u倍共有4种，按倍数关系排列。用于扩大机床车削螺纹导程的种数，分别为1／8、1／4、1／2和1。

由此可列出车削米制螺纹时的运动平衡式：

化简后得L工=7×u基×u倍。把u基和u倍数值代入上式，可得8×4=32种导程值，其中符合标准的有20种。

（2）车模数蜗杆 模数蜗杆是以轴向模数mx表示螺距的，即L工=πmx（mm）。除交换挂轮需换成64／97（中间轮100）外，其余的传动路线与车米制螺纹时完全相同。车削模数蜗杆的运动平衡式如下：

上式含有特殊因子π（即），化简后得mx=×u基×u倍。

（3）车英制螺纹 英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上螺纹牙数a。为计算方便，被加工的英制螺纹也应换算成以毫米表示的相应螺距值，即L工=1／a吋=25.4／amm。车英制螺纹时选择挂轮63／75（中间轮100）。进给箱中M3及M5啮合，M4脱开，轴ⅩⅤ左端的滑移齿轮z25与ⅩⅢ的齿轮z36相啮合。运动由轴Ⅻ经离合器M3先传到い轴，再由双轴滑移变速机构传至ⅩⅢ轴，再经齿轮副36／25传至ⅩⅤ。后面的传动路线与车削米制螺纹时相同。车削英制螺纹的传动路线计算式如下：

上式含有特殊因子25.4（即，化简后得。

（4）车大导程螺纹 CA6140A车床在正常螺距时，能够车削的米制螺纹的最大导程是12mm；模数蜗杆的最大模数是3mm；英制螺纹的每英寸最少牙数是3牙。当需要加工大于以上导程的螺纹时，例如车削多头螺纹或拉油槽时，就得使用扩大螺距机构。这时应将轴Ⅸ上的滑动齿轮z58移至右端虚线的位置，与轴Ⅷ上的齿轮z26相啮合。于是主轴与轴Ⅸ之间不是通过齿轮副58／58直接联系，而是经轴Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ及Ⅷ间的齿轮副实现运动联系。所以，车扩大螺纹螺纹时从主轴Ⅵ到轴Ⅸ的传动路线表达式为

加工扩大螺距时，自轴Ⅸ以后的传动路线仍与正常螺距时相同。由此可算出从轴Ⅵ到Ⅸ的传动比：

所以，扩大螺距机构的功用是将螺距扩大4或16倍，以便车削大导程的螺纹，它实质上也是一个增倍组。但是必须注意，由于扩大螺距机构的传动齿轮是利用了主运动中的传动齿轮，当主轴转速确定后，这时导程可能扩大的倍数也就确定了，不可能再变动。例如，当主轴转速为最低的6级转速（11～36r／min）时，可以扩大16倍；而当主轴转速为45～140r／min时，则只能扩大4倍；当主轴转速更高时，即使接通扩大螺距机构，此机构也不再具有扩大螺距的性能。这与机床的实际使用情况相适应，因为加工较大导程的螺纹时，主轴转速应较低。

（5）车非标准螺距和较精确螺纹 当需要车削非标准螺距时，利用上述传动路线是无法得到的。这时，须将齿式离合器M3、M4和M5全部啮合。进给箱中的传动路线是由轴Ⅷ经ⅩⅤ及ⅩⅧ直接传动丝杠ⅩⅨ，被加工工件的导程L工依靠适当地调整挂轮的传动比u挂来实现。其运动平衡式是

化简后，得挂轮的换置公式

应用此换置公式，适当地选择挂轮z1、z2、z3和z4的齿数，就可车削出所需要的导程。这时，由于传动路线较短，减少了传动件误差对工件导程的影响，如选用较精确的挂轮，也可车削比较精确的螺纹。

2.2.2.2 纵、横进给运动传动链

CA6140A卧式车床一般车削时，运动由主轴至进给箱轴ⅩⅦ的部分，与车米制和英制螺纹时的传动路线相同。以后的运动经齿轮副28／56传至光杠ⅩⅨ，再由光杆经溜板箱中的齿轮副36／56（中间轮32）、超越离合器M6、安全离合器M7、蜗杆蜗轮副4／29传至轴ⅩⅪ。当运动经齿轮副40／48或40／48（中间轮30）、双向离合器M8、轴ⅩⅫ，齿轮副28／80传至小齿轮z12（m=2.5），小齿轮在齿条上转动时，溜板作纵向机动进给运动。而当运动经齿轮副40／48或40／48（中间轮30）、双向离合器M9，轴ⅩⅩⅤ及齿轮副48／48、59／18传至中滑板丝杠ⅩⅩⅦ后，刀架作横向进给运动动）。其传动结构式如下：

纵向和横向进给传动链两端件的计算位移是主轴转1转，刀架的纵向移动量f纵（mm／r）或横向移动量f横（mm／r）。当运动经车米制螺纹传动路线传动时，可得到0.08～1.22mm／r的32种进给量，其运动平衡式为

f纵=0.71×u基×u倍。

当采用扩大螺距机构时，若主轴转速在10～125r／min，可获得16种加大进给量，其范围为1.71～6.33mm／r。若主轴转速在450～1 400r／min（500r／min除外），可获得8种高速细进给量，其范围为0.028～0.054mm／r。

由传动分析可知，同样进给传动路线，横向进给量是纵向进给量的一半。

2.2.2.3 快速进给传动链

刀架的纵、横向快速移动由装在溜板箱右侧的快速电动机（0.25k W，1 360r／min）驱动，经齿轮副传至轴ⅩⅩ，然后沿机动进给传动路线，传至纵向进给齿轮齿条副或横向进给丝杠，使刀架做纵向或横向快速移动。快速电动机由纵、横向进给运动操纵手柄顶部的点动按钮操纵，使轴ⅩⅩ快速旋转，单向超越离合器M6自动脱开与光杠传来的进给运动联系。快速电动机只能正转，不能反转。纵向快速进给速度的计算式如下：

由传动分析可知，同样进给传动路线，横向快速进给速度是纵向快速进给速度的一半。