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第4章 机械加工方法及设备
4.1 金属切削机床的基本知识
4.2 车削加工与车床(CA6140型)
4.3 磨削加工与磨床(M1432A型)
4.4 齿轮加工与齿轮加工机床(Y3150E型)
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第四章 机械加工方法及设备
4.1 金属切削机床的基本知识
金属切削机床(简称机床)是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的设备.又称工作母机或工具机.
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4.1.1 金属切削机床的分类:
按加工性质和所用刀具分类,共分11大类:
车床,钻床,镗床,磨床,齿轮加工机床,螺纹加工机床,铣床,刨插床,拉床,锯床和其他加工机床.
按万能程度分: (1)通用机床(万能机床)
(2)专门化机床
(3)专用机床
同类机床按工作精度分:
普通精度机床;精密机床;高精密机床.
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4.1.2 金属切削机床型号的编制
(1)通用机床的型号
由基本部分和辅助部分组成,中间用\"/\"隔开,读做\"之\".
1)有\"( )\"代号或数字,无内容时不表示,有内容不带括号.
2)有\"○\"符号者,为大写汉语拼音字母.
3)有\"△\"符号者为阿拉伯数字.
4)有\"◎\"符号者为大写汉语拼音字母或阿
拉伯数字,也可兼而有之.
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型号构成:
(△) ○ (○) △ △ △ (×△)(○)/(◎)(-◎)
—企业代号
——其他特性代号
——重大改进序号
——主轴数或第二参数
——主参数或设计顺序号
___ ——系代号
——组代号
——通用特性,结构特性代号
——类代号
——分类代号
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(2)机床类,组,系的划分及其代号
类代号用大写汉语拼音字母表示,具体见表4-1.
每类划分十组,每组又划分为十个系(系列) 见表4-2.
(3)通用特性代号,结构特性代号
通用特性代号有统一的固定含义.具体见表4-3.
结构特性代号没有统一含义.只表示结构,性能不同.用汉语拼音字母表示.
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(4)主参数,主轴数和第二主参数的表示方法.
(5)重大改进顺序号.
(6)其它特性代号.
(7)企业代号及其表示方法
通用机床型号示例:
Z 3 0 40 / S2 —企业代号:沈阳二机床厂
—主参数:最大钻孔直径40mm
—系代号:摇臂钻床
—组代号:摇臂钻床
—类代号:钻床
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4.1.3 机床的传动系统及传动系统图与
运动计算
(1)机床的传动系统
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,组成一台机床的传
动系统.
(2)传动系统图
表示实现机床全部运动的传动示意图
叫传动系统图.
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分析传动系统图的一般方法是:
首先找出运动链所联系的两个末端件,然后按运动传动(或联系)顺序,依次分析各传动轴之间的传动结构和运动的传递关系.
分析传动结构时,特别注意齿轮,离合器等传动件与传动轴之间的连接关系(如固定,空套或滑移).
以图4-1的XA6132万能升降台铣床的传动系统为例进行分析.
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1)主运动传动链—联系主电动机和主轴,使主轴获得旋转主运动.其传动路线表达式如下:
16/39 18/47
电动机-Ⅰ-26/54-Ⅱ- 19/36 -Ⅲ- 28/37 -Ⅳ-
22/33 39/29
19/71
-Ⅴ(主轴)
82/38
2)进给传动链—联系电机和工作台,使工件获得三个方向的直线进给运动.传动路线表达式如下:
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18/36 18/40
电动机-26/44-Ⅵ-24/64-Ⅶ- 27/27 - Ⅷ- 21/37 -
36/18 24/34
M2-40/40
Ⅸ— -M3- Ⅹ-28/35 -Ⅺ-
13/45-Ⅷ-18/40-40/40
18/33—Ⅻ—
18/16-ⅩⅥ-18/18-M7-ⅩⅦ(纵向)
— 33/37 -ⅩⅣ-
37/33-M6 -ⅩⅤ(横向)
M5-Ⅻ-22/33-ⅩⅢ-22/44-ⅩⅧ(垂直)
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3)快速空行程传动链
接合M4而脱开M3,进给电机运动由定比齿轮26/44-44/57-57/43和M4传给轴X.其它路线相同,获得快速运动.
(3)机床运动调整的计算
步骤如下:
1)确定传动链的两端件;
2)确定它们的计算位移;
3)列出运动平衡式;
4)导出换置公式.
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4.1.4 机床的传动联系及传动原理图
(1)机床的传动联系
机床必须具备三个基本部分构成一个传动联系:
1)执行件
2)动力源
3)传动装置
(2)传动链
构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链.
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1)外联系传动链
联系动力源和机床执行件之间的传动链,使执行件得到运动,且能改变运动的速度和方向,但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比.
2)内联系传动链
内联系传动链联系复合运动之间各个分解部分,因而传动链所联系的执行件相互之间的相对速度(及相对位移量)有严格的要求,用来保证运动轨迹.
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3) 传动原理图
为了便于研究机床的传动联系,常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来,这就是传动原理图.传动原理图常使用的一些符号见图4-2.
例一_ 卧式车床的传动原理图(图4-3)
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4.1.5 机床的基本要求
(1)工艺范围
指机床适应不同生产要求的能力.
(2)加工精度和表面粗糙度
(3)生产率及自动化程度
(4)噪声和效率
(5)人机关系(宜人性)
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4.2 车削加工与车床(CA6140型)
4.2.1 车床的用途及分类
(1)_车床的用途——加工各种回转表面及其端面,螺纹.
(2)车床的分类
1)卧式车床及落地车床
2)回转及<a name=baidusnap0></a><B style=\'color:black;background-color:#ffff66\'>转塔车床</B>
3)立式车床
4)仿形车床及多刀车床
5)单轴自动车床
6)多轴自动及半自动车床
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4.2.2 CA6140型卧式车床的工艺范围及其成
(1)工艺范围
能车削内外圆柱面,圆锥面,回转体成形面和环形槽,端面及各种螺纹,还可钻孔,扩孔,铰孔,攻丝,套丝和滚花等.(见图4-5)适用于单件,小批生产及修理车间.
(2)组成部件
见图4-6
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(3)主要技术参数
主参数为400mm,表示床身上最大工件回转直径D.
第二参数为床身长度,有750,1000,1500,2000四种.
其他:刀架上最大工件回转直径D1(=210mm),中心高H,通过主轴孔的最大棒料直径等等.(见图4-7)
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4.2.3 CA6140型卧式车床的传动系统
(一)传动原理 (见图4-8)
主运动传动路线:
主电机—1—2—uv—3—4—主轴
螺纹进给传动路线:
主轴—4—5—ux—6—8—丝杆—刀架
纵向和横向进给传动路线:
主电机—1—2—uv—3—4—主轴—5—ux—6
—7—齿轮齿条—刀架(纵进)
—8—9—横向进给丝杆—刀架(横进)
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(二)CA6140型车床的传动系统图 (见图4-9)
(1)主运动传动链
1)传动路线表达式如下:
M1(左) _ 51/43
电动机-130/230 -Ⅰ- 56/38 -Ⅱ-
M1(右) - 50/34 -Ⅶ -34/40
20/80 20/80
22/58 -Ⅳ- -Ⅴ-26/58-M2
30/50 -Ⅲ- 50/50 51/50
39/41 ————————63/50———————
-Ⅵ-(主轴)
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二)CA6140型车床的传动系统图 (见图4-9)
(1)主运动传动链
1)传动路线表达式如下:
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2)主轴的转速级数与转速值计算
正转时,按计算Z=2×3×(1 2×2)=30级转速,但轴Ⅲ~Ⅴ之间的四种转动比为:
U1=(50/50)×(51/50)≈1
U3=(20/80)×(51/50)≈ 1/4
U2=(50/50)×(20/80)=1/4
U4=(20/80)×(20/80)=1/16
由于U2 ≈U3,所以主轴实际上获得的转速级数为
Z=2×3×(1 (2×2-1))=24级
同理:反转时,Z\'=1×3×(1 (2×2-1))=12级
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主轴的转速可按下列运动平衡式计算:
η主=1450×(130/230)×(1-ε)UⅠ-ⅡUⅡ-ⅢUⅢ-Ⅳ
ε=0.02—三角皮带传动的滑动系数
最低转速:
nmin=1450×(130/230)×(1-0.02)×(51/43)×(22/58)×(20/80)×(20/80)×(26/58)≈10(r/min)
最高转速:
nmax=1450×(130/230)×(1-0.02)×(56/38)×(39/41)×(63/50)=1418 (r/min)
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(2)螺纹进给传动链
CA6140卧式车床的螺纹进给传动链能保证车削米制,英制,模数制,径节制四种标准螺纹.不同标准的螺纹用不同参数表示其螺距.见表4-4.
车螺纹时,母线(螺纹面型—成形法,不需要成形运动.
导线(螺旋线)—轨迹法,需要一 个复合的成形运动.
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车螺纹时的运动平衡式:
I(主轴)× U0 ×Ux ×L丝=L工
式中:
U0 —主轴至丝杆的全部定比传动比,常数.
Ux —主轴至丝杆的换置机构可变传动比.
L丝—机床丝杆导程.
L工—被加工螺纹的导程.
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1)车削米制螺纹
米制螺纹标准螺距值在国家标准已规定是按分段
等差数列规律排列,行与行之间成倍数关系.
传动路线表达式为:
33/33(右旋)
主轴Ⅵ-58/58—Ⅸ- -XI-63/100×100/75
33/25×25/33
-Ⅻ-25/36-ⅩⅢ-u基-XIV-25/36×36/25-XV-u倍
ⅩⅦ-M5-ⅩⅧ(丝杠)-刀架
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u基为轴ⅩⅢ—ⅩⅣ间变速机构可变传动比,共八种:
u基1=26/28=6.5/7 u基2=28/28=7/7
u基3=32/28=8/7 u基4=36/28=9/7
u基5=19/14= 9.5/7 u基6=20/14=10/7
u基7=33/21=11/7 u基8=36/21=12/7_
这是获得各种螺纹导程的基本机构,故称基本组.
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u倍为轴ⅩⅤ—ⅩⅦ间变速机构的可变传动比,共四种:
u倍1=28/35×35/28=1 u倍3=28/35×15/48=1/4
u倍2=18/45×35/28=1/2 u倍4=18/45×15/48=1/8
这是使螺纹导程值成倍数关系变化的,称为增倍机构(增倍组)
车削米制螺纹的运动平衡式如下:
L=k· P=I×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36× u基× 25/36×36/25×u倍×12
简化得:L=7 u基 u倍
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2)车削模数螺纹
模数螺纹的螺距参数为模数m,其标准m值
也是分段等差数列.传动路线与米制螺纹相同.
其运动平衡式为:
L=Kπm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×u基 ×25/36×36/25×u倍×12
化简后得:m=(7/4k)× u基 u倍
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3)车削英制螺纹
英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上螺纹牙数,以a表示,其螺距Pa=25.4/a.
a值也是分段等差数列,所以螺距值为分段调和数列,含有特殊因子25.4.螺纹进给传动链作如下改动:
1.将基本组的主,被动关系颠倒过来,即轴ⅩⅣ为主动,轴ⅩⅢ为被动.
2.改变传动链中部分传动比,使其中含有25.4因子.
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传动路线表达式如下:
33/33(右旋)
主轴-58/58-Ⅸ- -
33/25×25/33
63/100×100/75 - Ⅻ- M3-ⅩⅣ-
U\'基-ⅩⅢ-36/25-ⅩⅤ-U倍-ⅩⅦ
-M5-ⅩⅧ-刀架
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运动平衡式:
La=25.4K/a=I×58/58×33/33×63/100×100/75×U\' 基×36/25×U倍×12
上式中,63/100×100/75×36/25≈25.4/21,
将 U\'基=1/U基代入,化简得:
a=(7K/4)×(U倍/U基)
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4)车削径节螺纹—用于车英制蜗杆
螺距参数PDP=(25.4/DP)π,DP值也为分段等差数列,故PDP为分段调和数列.传动路线采用英制螺纹的传动路线.
运动平衡式:
LDP=(25.4Kπ)/DP=I×(58/58)×(33/33)
×(64/100)×(100/97) ×U\'基×(36/25)
×U倍×12
化简后得:DP=7K×(U基/U倍)
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5)车削大导程的螺纹
车削大导程多头螺纹,油槽等,其导程超出标准螺纹范围,因此需要扩大螺距机构,传动路线如下:
50/50
主轴(Ⅵ)-58/26-Ⅴ-80/20-Ⅳ-
80/20
- Ⅲ-44/44-Ⅷ-26/58-Ⅸ……正常螺纹传动路线……ⅩⅧ(丝杆)
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主轴Ⅵ到轴Ⅸ间传动比U扩为:
U扩1=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4
U扩2=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16
车正常螺纹时,主轴Ⅵ—轴Ⅸ的传动比U常=58/58=1,所以正常螺纹路线其他情况不变时,作上述调整可使主轴与丝杆间传动比增大4倍及16倍.即车削导程扩大4倍和16倍.
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6)车削非标准和较精密螺纹
将M3,M4和M5全部接合,使轴Ⅻ,轴ⅩⅣ,轴ⅩⅦ和丝杆ⅩⅧ联成一体.缩短传动路线.此时运动平衡式为:
L=I×58/58×33/33×U挂×12
得出挂轮换置公式:
U挂=a/b × c/d=L/12
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(3)纵向和横向进给传动链
M5脱开,运动经28/56传光杆,经镏板箱至刀架,使刀架作纵向或横向机动进给.其传动路线表达式为:
(公制螺纹传动路线)
主轴(Ⅵ)- -ⅩⅦ-28/56-ⅩⅨ-
(英制螺纹传动路线)
36/32×32/56-M6 (超越离合器)-M7 (安全离合器)-XX-4/29-
40/48-M8
—ⅩⅫ—28/80—ⅩⅩⅢ—Z12——齿条—刀架
40/30×30/48- M8 (纵向进给)
ⅩⅪ- 40/48-M9
—ⅩⅩⅤ—48/48×59/18 —ⅩⅩⅦ—刀架
40/30×30/48-M9 (横向进给)
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_
利用u基和u倍,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.当运动经正常螺距米制螺纹传动路线传动时,其运动平衡式:
f纵=1主轴×58/58 × 33/33×63/100 ×100/75
×25/36 × u基×25/36 ×36/25 ×u倍×28/56×
36/32×32/36×32/56×4/29×40/48×28/80×π×2.5×12
化简得:f纵=0.71 u基u倍
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(4)刀架快速移动传动链
(纵向进给)
快速电机-13/29-XX-
(横向进给)
当快速电机使轴XX快速旋转时,依靠齿轮Z56与轴XX间的超越离合器,可避免与进给箱传来的低速工作进给运动发生干涉.
超速离合器M6的结构原理如图4-10所示.
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4.2.4 CA6140型卧式车床的主要结构
(1)主轴箱
1)传动机构
2)主轴及其轴承
3)开停和换向装置—控制主轴起动,停止,换向.
4)制动装置—克服停车惯性,迅速停止主轴转动.
5)操纵机构—控制主轴起动,停止,制动,变速,换向.
6)润滑装置—箱外油泵供油循环润滑系统.
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(2)进给箱
变换被加工螺纹的种类和导程,获得各种机动进给量.
(3)溜板箱
1)纵,横向机动进给操纵机构.
2)开合螺母.
3)互锁机构.
4)过载保护装置(安全离合器)
机动进给时,若进给力过大或刀架移动受阻,为避免传动机构损坏,设置安全离合器.
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4.2.5 车刀
(1)种类和用途
1)外圆车刀—用于加工圆柱形或圆锥
形外表面.
2)端面车刀—专门用来加工工件端面.
3)切断车刀—专门用于切断工件.
(2)车刀结构型式
1)焊接式硬质合金车刀.
2)机械夹固式硬质合金车刀.
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4.3 磨削加工与磨床(M1432A)
4.3.1 砂轮的特性
以磨料为主制造而成的切削工具称磨具.其中以砂轮应用最广.其特性取决于磨料,粒度,结合剂,硬度和组织五个参数.
(1)磨料
常用的刚玉类,碳化硅类和高硬度磨料类.
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(2)粒度
指磨粒尺寸的大小.用筛分法确定较大磨粒的粒度,粒度号大,磨料颗粒细.对显微镜法,是以实测到的最大尺寸,并在前面冠以\"W\"来表示,粒度号越小,微粉颗粒越细.
粒度选择原则:粗磨选小粒度号,精磨选大的粒度号.材料塑性大或磨削面积大,选小粒度号;成型磨削宜用大粒度号.
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(3)硬度
指磨粒受力后从砂轮表层脱落的难易程度.
砂轮硬度选择原则:
1)工件材料越硬,应选越软的砂轮;反之,选越
硬的.但对有色金属,选用较软的砂轮.
2)磨削接触面大,应选较软的砂轮;薄壁和导热
性差,也选较软砂轮.
3)精磨和成型磨削,应选较硬的砂轮.
4)粒度号较大的砂轮,应选较软的砂轮.
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(4)结合剂
常用的有陶瓷(V),树脂(B),橡胶(B),青铜(J).
(5)组织
指磨料,结合剂和气孔三者体积比例关系.砂轮组织号及适用范围见表4-11.
(6)砂轮形状 见表4-12.
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4.3.2 磨削原理
(1)磨粒形状及磨削的特点
绝大部分磨粒的顶尖角在90°~120°之间,
磨削时磨粒均以负前角进行切削.
(2)磨削加工类型
1)内圆磨削
用砂轮磨削工件内孔的方式.砂轮做高速旋
转为主运动n0,工件旋转做圆周进给运动nw,
同时砂轮或工件做纵向进给运动fa,砂轮做径向
进给运动fp.
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2)外圆磨削(见图4-27)
用砂轮外圆周面来磨削工件的外回转表面.
a)纵磨法—砂轮高速旋转为主运动n0,工件做圆周运动nw,同时随工件台沿工件轴向做纵向进给运动fa.每单次行程或往复行程终了时,砂轮做横向进给运动fp.
b)横磨法—砂轮宽度比工件磨削宽度大,工件不需做纵向进给运动,砂轮沿工件径向做横向进给运动.
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3)平面磨削
常见有四种方式:
a)卧轴矩台平面磨床磨削
b)卧轴圆台平面磨床磨削
c)立轴矩台平面磨床磨削
d)立轴圆台平面磨床磨削
其中,a),b)属于圆周磨削,
c),d)属于端面磨削.
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4)无心外圆磨削
工作原理见图4-30.工件置于砂轮和导轮之间以工件自身外圆为定位基准.
两种无心外圆磨削的方式:
a)贯穿磨法.(圆4-30 a),b))
b)切入磨法(图4-30 c))
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4.3.3 M1432A型万能外圆磨床
(1)机床的布局(图4-31)
主要组成部件有:
1)床身
2)头架
3)工作台
4)内圆磨装置
5)砂轮架
6)尾座
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(2)机床的运动和传动
纵磨法磨外圆时,机床需要三个表面成型运动: n0,fa,nw
切入法磨短圆锥面时,只需二个表面成型运动: n0,nw.
另外,还有横向进给运动fp,二个辅助运动:砂轮快进快退,尾座套筒缩回.
机床传动系统见图4-33.
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机床传动系统见图4-33.
1)砂轮主轴的旋转运动n0,磨外圆时由四根三角皮带直接带动.磨内圆时,由另一台电机经平皮带直接带动.
2)工作圆周进给运动nw,由双速电机经三阶塔轮及两级带轮传动,使头架的拨盘或卡盘带动工件,实现圆周进给.
3)工件纵向进给运动fa,采用液压传动,保证运动平稳性,并实现无级调速和循环的自动化.
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4)砂轮架的横向进给运动fp—可用手轮B实现,也可由进给油缸的柱塞G驱动.传动路线表达式:
手轮B 50/50
-Ⅷ- -Ⅸ- 44/88 -
进给油缸柱塞G 20/80
-横进给丝杆(t=4)
手轮转一周,砂轮架横向进给量为2mm(粗进给)或0.5mm(细进给),手轮上的刻度盘D上刻度为200格,因此每格进给量为0.01或0.0025mm.
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(3)主要部件结构
1)砂轮架
由壳体,砂轮主轴部件,传动装置等组成.
2)内圆磨具
不工作时,翻向上方位置.采用平皮带传动,保证高速下平稳性.
3)头架
头架主轴直接支承工件,其回转精度和刚度直接影响工件的加工精度.
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4.4 齿轮加工与齿轮加工机床(Y3150E型)
4.4.1 齿轮的加工方法与齿轮加工机床的类型
(1)齿轮加工机床的工作原理
a)成形法
使用切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状完
全相符的成形刀具切出齿轮的方法.一般在铣
床上用齿轮盘形铣刀或指状齿轮铣刀来铣削齿
轮.也可在刨床或插床上用成形刀具加工.
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b) 范成法
范成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的,即把齿轮啮合副(齿条—齿轮,齿轮—齿轮)中的一个转化为刀具,另一个转化为工件.并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓.
范成法需在专门的齿轮加工机床上加工.
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(2)齿轮加工机床的类型
①圆柱齿轮加工机床:滚齿机,插
齿机,车齿机
②锥齿轮加工机床:加工直齿锥齿
轮的刨齿机,铣齿机,拉齿机,加
工弧齿锥齿轮的铣齿机.
③精加工齿面的有剃齿机,珩齿
机,磨齿机.
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4.4.2 Y3150E滚齿机
用来加工直齿和斜齿的外啮合圆柱齿轮,蜗轮以及花键轴的花键.
(1)滚齿原理
滚齿加工是由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来的.将其中一齿轮齿数减少到一个或几个,螺旋角β增大很大,就成了蜗杆.再将蜗杆开槽铲背成为齿轮滚刀.
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齿轮滚刀作旋转运动.工件轮坯按一对交错轴斜齿轮啮合传动关系配合滚刀一起转动,这样就在齿坯上滚出齿槽,形成渐开线齿面.
滚齿时齿廓成形方法是范成法,成形运动是滚刀旋转和工件旋转组成的复合运动(B11 B12),这就是范成运动.滚刀与工件之间必须保持严格的相对运动关系:滚刀转过一转时,工件相应转过K/Z转(K为滚刀头数,Z为工件齿数).
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1)加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理图
需要两个独立成形运动:
一个复合成形运动(B11 B12)—生成渐开线母线.
一个简单成形运动A2—生成直线形齿线.
滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图如图4-36.
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有三个传动链:
1,范成运动传动链:
滚刀(B11)—4—5—Ux —6—7—工件(B12)
2,主传动链:
电机—1—2—Uv—3—4—滚刀
3,轴向进给传动链:
工件—7—8—Uf—9—10—刀架丝杆
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三个传动链中,范成运动传动链是一条内联系传动链,不仅要求传动比数值准确,而且要求滚刀和工件两者的旋转方向符合一对交错轴斜齿轮啮合传动时的相对运动方向.
主运动传动链和轴向进给传动链是外联系传动链.
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2)加工斜齿轮时的运动和传动原理.
需要两个复合成形运动:
一个复合成形运动(B11 B12)—生成渐开线母线.
一个复合成形运动(A21 B22)—生成螺旋线导线.
滚切斜齿圆柱齿轮时两个成形运动都各需一条内联系传动链和一条外联系传动链,如图4-37示.
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滚切斜齿时的四条传动链是:
1.范成运动传动链
滚刀—4—5—[合成]—6—7—Ux—8—9—工件
2.主运动传动链
电机—1—2—Uv—4—滚刀
3.轴向进给传动链
工件—9—10—Uf —11—12—刀架丝杆
4.差动传动链
刀架(A12)—12—13—Uy—14—15—[合成]—
6—7—Ux—8—9—工作台(B22)
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3)滚齿机的运动合成机构
设nⅩ ,nⅨ ,nH分别为轴Ⅹ,Ⅸ和转臂H的转
速,则:
代入z1=z2a=z2b=z3,则:
合成机构中从动件转速nⅩ为:
nⅩ=2 nH- nⅨ
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在范成运动链中,由ZⅩ经合成机构转主轴Ⅹ ,设nH =0,则:
在差动传动链中,来自刀架的运动由齿轮Zy,传给转臂H,再经合成机构传主轴Ⅹ,可设nⅨ=0,则:
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综上所述,加工斜齿轮时,范成运动和附加运动同时通过合成机构传动,分别按
U合1=-1,U合2=2 经轴Ⅹ和齿轮e传往工作台.
加工直齿轮,工件不需要附加运动.为此,将离合器M1装在轴Ⅹ上,M1通过链和轴Ⅹ连接,联成一体.在范成运动,运动由ZⅩ经轴Ⅸ直接传至轴Ⅹ及齿轮e,即U\'合1=1
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(2)Y3150E型滚齿机的传动系统及其调整计算
图4-39为该机床的外形图,主要用于加工直齿
和斜齿圆柱齿轮,加工蜗轮.
1)加工直齿圆柱齿轮的调整计算.
①主运动传动链
a.两末端件:电动机—滚刀主轴Ⅷ
b.计算位移:n电(r/min)—n刀(r/min)
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c.运动平衡式
d.导出换置公式
式中 uⅡ-Ⅲ—轴Ⅱ—Ⅲ之间的可传动比;
A/B —变速挂轮传动比.
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②范成运动传动链
a.两末端件: 滚刀主轴—工作台(工件转动)
b.计算位移: 1/k——1/z
c.运动平衡式:
这里u合1=1
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d,换置公式
为用于调整挂轮传动比数值的,它使挂轮的传动比适中,以便选取挂轮.
当5≤z/k≤20 取e=48,f=24
当21≤z/k≤142时 取e=36,f=36
当z/k≥143 取e=24,f=48
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③轴向进给传动链
a.两末端件:工作台—刀架(滚刀移动)
b.计算位移: l(r)—f(mm)
c.运动平衡式:
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d. 整理得出换置公式:
式中 f—轴向进给量
—轴向进给挂轮
—进给箱轴ⅩⅦ-ⅩⅧ之间
的可变传动比, 共三种:
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2)加工斜齿轮的调整计算
①主运动传动链
与加工直齿圆柱齿轮时相同
②范成运动传动链
此时,u合=-1,其他与直齿加工的相同.
所以
负号说明范成运动链中轴Ⅹ与Ⅸ转向
相反,需加惰轮.
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③轴向进给传动链
与加工直齿圆柱齿轮相同
④差动(附加)运动传动链
附加运动链的两末端件是:
滚刀刀架(刀架移动)—工作台(工件转动)
b. 计算位移:
一 个螺旋线导程L——工件转±1转
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c. 运动平衡式:
3π—轴向进给丝杆导程
u合2—合成机构在差动传动链中传动比,为2.
—范成传动链挂轮传动比;
L—被加工斜齿轮螺旋线导程,
mn—法向模数; β—螺旋角.
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3)刀架快速移动传动路线
利用快速电动机可使刀架作快速升降运动,以便调整刀架位置及在进给前后实现快进和快退.
其传动路线如下:
快速电机-13/26-M-2/25-ⅩⅪ(刀架轴向进给丝杆)
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(3)滚刀安装角的调整
滚切时,为切出准确的齿形,需将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度,称为安装角δ.
δ=β ±ω
式中 β—被加工齿轮的螺旋角
ω—滚刀的螺旋升角
加工直齿时,β=0,所以安装角δ为:
δ=±ω
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(4)滚齿的特点及应用
特点:
1)适应性好.
2)生产效率高.
3)被切齿轮的齿距偏差小.
4)滚齿加工的齿廓表面粗糙度大于插齿
加工的齿廓表面粗糙度.
5)滚齿加工主要用于加工直齿,斜齿和
蜗轮,不能加工内齿和多联齿轮.
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4.4.3 齿形的其他加工方法
(1)插齿
主要用于加工直齿,特别适用于加工内齿轮和多联齿轮.
(2)剃齿
常用于未淬火圆柱齿轮的精加工.
(3)珩齿
用于加工淬硬齿面的齿轮精加工.
(4)磨齿
加工精度高,可以修正误差和加工表面硬度高的齿轮,用于加工精度要求很高的齿轮.
至第六章
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作业 1
_1,分析(P58,图4-1)万能铣床的主运动传动链:
1)写出传动路线表达式.
2)计算主轴转速级数Z.
3)计算主轴的最高转速nmax及最低转速nmin.
2,分析(P67,图4-9)CA6140型车床的传动系统
1)为什么主轴箱有两个换向机构 能否取消其中一个
2)写出进给传动链7个功能机构名称并简述其功能.
3)离合器M3,M4,M5的功用是什么 能否取消其中一个
4)试证明:横向进给量是纵向进给量的一半.
作业2
试参考P99-P103对滚齿机4条传动链的换置计算,对图4-37b(P97的传动原理图)按换置计算的4个步骤推导出4条传动链的换置公式,并指出各传动链(传动联系)的性质.
至第六章a
·上一篇：车削实训4.1 金属切削机床的基本知识
4.2 车削加工与车床(CA6140型)
4.3 磨削加工与磨床(M1432A型)
4.4 齿轮加工与齿轮加工机床(Y3150E型)
至总目录
第四章 机械加工方法及设备
4.1 金属切削机床的基本知识
金属切削机床(简称机床)是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的设备.又称工作母机或工具机.
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4.1.1 金属切削机床的分类:
按加工性质和所用刀具分类,共分11大类:
车床,钻床,镗床,磨床,齿轮加工机床,螺纹加工机床,铣床,刨插床,拉床,锯床和其他加工机床.
按万能程度分: (1)通用机床(万能机床)
(2)专门化机床
(3)专用机床
同类机床按工作精度分:
普通精度机床;精密机床;高精密机床.
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4.1.2 金属切削机床型号的编制
(1)通用机床的型号
由基本部分和辅助部分组成,中间用\"/\"隔开,读做\"之\".
1)有\"( )\"代号或数字,无内容时不表示,有内容不带括号.
2)有\"○\"符号者,为大写汉语拼音字母.
3)有\"△\"符号者为阿拉伯数字.
4)有\"◎\"符号者为大写汉语拼音字母或阿
拉伯数字,也可兼而有之.
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型号构成:
(△) ○ (○) △ △ △ (×△)(○)/(◎)(-◎)
—企业代号
——其他特性代号
——重大改进序号
——主轴数或第二参数
——主参数或设计顺序号
___ ——系代号
——组代号
——通用特性,结构特性代号
——类代号
——分类代号
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(2)机床类,组,系的划分及其代号
类代号用大写汉语拼音字母表示,具体见表4-1.
每类划分十组,每组又划分为十个系(系列) 见表4-2.
(3)通用特性代号,结构特性代号
通用特性代号有统一的固定含义.具体见表4-3.
结构特性代号没有统一含义.只表示结构,性能不同.用汉语拼音字母表示.
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(4)主参数,主轴数和第二主参数的表示方法.
(5)重大改进顺序号.
(6)其它特性代号.
(7)企业代号及其表示方法
通用机床型号示例:
Z 3 0 40 / S2 —企业代号:沈阳二机床厂
—主参数:最大钻孔直径40mm
—系代号:摇臂钻床
—组代号:摇臂钻床
—类代号:钻床
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4.1.3 机床的传动系统及传动系统图与
运动计算
(1)机床的传动系统
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,组成一台机床的传
动系统.
(2)传动系统图
表示实现机床全部运动的传动示意图
叫传动系统图.
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分析传动系统图的一般方法是:
首先找出运动链所联系的两个末端件,然后按运动传动(或联系)顺序,依次分析各传动轴之间的传动结构和运动的传递关系.
分析传动结构时,特别注意齿轮,离合器等传动件与传动轴之间的连接关系(如固定,空套或滑移).
以图4-1的XA6132万能升降台铣床的传动系统为例进行分析.
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1)主运动传动链—联系主电动机和主轴,使主轴获得旋转主运动.其传动路线表达式如下:
16/39 18/47
电动机-Ⅰ-26/54-Ⅱ- 19/36 -Ⅲ- 28/37 -Ⅳ-
22/33 39/29
19/71
-Ⅴ(主轴)
82/38
2)进给传动链—联系电机和工作台,使工件获得三个方向的直线进给运动.传动路线表达式如下:
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18/36 18/40
电动机-26/44-Ⅵ-24/64-Ⅶ- 27/27 - Ⅷ- 21/37 -
36/18 24/34
M2-40/40
Ⅸ— -M3- Ⅹ-28/35 -Ⅺ-
13/45-Ⅷ-18/40-40/40
18/33—Ⅻ—
18/16-ⅩⅥ-18/18-M7-ⅩⅦ(纵向)
— 33/37 -ⅩⅣ-
37/33-M6 -ⅩⅤ(横向)
M5-Ⅻ-22/33-ⅩⅢ-22/44-ⅩⅧ(垂直)
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3)快速空行程传动链
接合M4而脱开M3,进给电机运动由定比齿轮26/44-44/57-57/43和M4传给轴X.其它路线相同,获得快速运动.
(3)机床运动调整的计算
步骤如下:
1)确定传动链的两端件;
2)确定它们的计算位移;
3)列出运动平衡式;
4)导出换置公式.
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4.1.4 机床的传动联系及传动原理图
(1)机床的传动联系
机床必须具备三个基本部分构成一个传动联系:
1)执行件
2)动力源
3)传动装置
(2)传动链
构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链.
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1)外联系传动链
联系动力源和机床执行件之间的传动链,使执行件得到运动,且能改变运动的速度和方向,但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比.
2)内联系传动链
内联系传动链联系复合运动之间各个分解部分,因而传动链所联系的执行件相互之间的相对速度(及相对位移量)有严格的要求,用来保证运动轨迹.
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3) 传动原理图
为了便于研究机床的传动联系,常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来,这就是传动原理图.传动原理图常使用的一些符号见图4-2.
例一_ 卧式车床的传动原理图(图4-3)
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4.1.5 机床的基本要求
(1)工艺范围
指机床适应不同生产要求的能力.
(2)加工精度和表面粗糙度
(3)生产率及自动化程度
(4)噪声和效率
(5)人机关系(宜人性)
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4.2 车削加工与车床(CA6140型)
4.2.1 车床的用途及分类
(1)_车床的用途——加工各种回转表面及其端面,螺纹.
(2)车床的分类
1)卧式车床及落地车床
2)回转及<a name=baidusnap0></a><B style=\'color:black;background-color:#ffff66\'>转塔车床</B>
3)立式车床
4)仿形车床及多刀车床
5)单轴自动车床
6)多轴自动及半自动车床
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4.2.2 CA6140型卧式车床的工艺范围及其成
(1)工艺范围
能车削内外圆柱面,圆锥面,回转体成形面和环形槽,端面及各种螺纹,还可钻孔,扩孔,铰孔,攻丝,套丝和滚花等.(见图4-5)适用于单件,小批生产及修理车间.
(2)组成部件
见图4-6
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(3)主要技术参数
主参数为400mm,表示床身上最大工件回转直径D.
第二参数为床身长度,有750,1000,1500,2000四种.
其他:刀架上最大工件回转直径D1(=210mm),中心高H,通过主轴孔的最大棒料直径等等.(见图4-7)
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4.2.3 CA6140型卧式车床的传动系统
(一)传动原理 (见图4-8)
主运动传动路线:
主电机—1—2—uv—3—4—主轴
螺纹进给传动路线:
主轴—4—5—ux—6—8—丝杆—刀架
纵向和横向进给传动路线:
主电机—1—2—uv—3—4—主轴—5—ux—6
—7—齿轮齿条—刀架(纵进)
—8—9—横向进给丝杆—刀架(横进)
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(二)CA6140型车床的传动系统图 (见图4-9)
(1)主运动传动链
1)传动路线表达式如下:
M1(左) _ 51/43
电动机-130/230 -Ⅰ- 56/38 -Ⅱ-
M1(右) - 50/34 -Ⅶ -34/40
20/80 20/80
22/58 -Ⅳ- -Ⅴ-26/58-M2
30/50 -Ⅲ- 50/50 51/50
39/41 ————————63/50———————
-Ⅵ-(主轴)
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二)CA6140型车床的传动系统图 (见图4-9)
(1)主运动传动链
1)传动路线表达式如下:
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2)主轴的转速级数与转速值计算
正转时,按计算Z=2×3×(1 2×2)=30级转速,但轴Ⅲ~Ⅴ之间的四种转动比为:
U1=(50/50)×(51/50)≈1
U3=(20/80)×(51/50)≈ 1/4
U2=(50/50)×(20/80)=1/4
U4=(20/80)×(20/80)=1/16
由于U2 ≈U3,所以主轴实际上获得的转速级数为
Z=2×3×(1 (2×2-1))=24级
同理:反转时,Z\'=1×3×(1 (2×2-1))=12级
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主轴的转速可按下列运动平衡式计算:
η主=1450×(130/230)×(1-ε)UⅠ-ⅡUⅡ-ⅢUⅢ-Ⅳ
ε=0.02—三角皮带传动的滑动系数
最低转速:
nmin=1450×(130/230)×(1-0.02)×(51/43)×(22/58)×(20/80)×(20/80)×(26/58)≈10(r/min)
最高转速:
nmax=1450×(130/230)×(1-0.02)×(56/38)×(39/41)×(63/50)=1418 (r/min)
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(2)螺纹进给传动链
CA6140卧式车床的螺纹进给传动链能保证车削米制,英制,模数制,径节制四种标准螺纹.不同标准的螺纹用不同参数表示其螺距.见表4-4.
车螺纹时,母线(螺纹面型—成形法,不需要成形运动.
导线(螺旋线)—轨迹法,需要一 个复合的成形运动.
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车螺纹时的运动平衡式:
I(主轴)× U0 ×Ux ×L丝=L工
式中:
U0 —主轴至丝杆的全部定比传动比,常数.
Ux —主轴至丝杆的换置机构可变传动比.
L丝—机床丝杆导程.
L工—被加工螺纹的导程.
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1)车削米制螺纹
米制螺纹标准螺距值在国家标准已规定是按分段
等差数列规律排列,行与行之间成倍数关系.
传动路线表达式为:
33/33(右旋)
主轴Ⅵ-58/58—Ⅸ- -XI-63/100×100/75
33/25×25/33
-Ⅻ-25/36-ⅩⅢ-u基-XIV-25/36×36/25-XV-u倍
ⅩⅦ-M5-ⅩⅧ(丝杠)-刀架
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u基为轴ⅩⅢ—ⅩⅣ间变速机构可变传动比,共八种:
u基1=26/28=6.5/7 u基2=28/28=7/7
u基3=32/28=8/7 u基4=36/28=9/7
u基5=19/14= 9.5/7 u基6=20/14=10/7
u基7=33/21=11/7 u基8=36/21=12/7_
这是获得各种螺纹导程的基本机构,故称基本组.
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u倍为轴ⅩⅤ—ⅩⅦ间变速机构的可变传动比,共四种:
u倍1=28/35×35/28=1 u倍3=28/35×15/48=1/4
u倍2=18/45×35/28=1/2 u倍4=18/45×15/48=1/8
这是使螺纹导程值成倍数关系变化的,称为增倍机构(增倍组)
车削米制螺纹的运动平衡式如下:
L=k· P=I×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36× u基× 25/36×36/25×u倍×12
简化得:L=7 u基 u倍
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2)车削模数螺纹
模数螺纹的螺距参数为模数m,其标准m值
也是分段等差数列.传动路线与米制螺纹相同.
其运动平衡式为:
L=Kπm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×u基 ×25/36×36/25×u倍×12
化简后得:m=(7/4k)× u基 u倍
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3)车削英制螺纹
英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上螺纹牙数,以a表示,其螺距Pa=25.4/a.
a值也是分段等差数列,所以螺距值为分段调和数列,含有特殊因子25.4.螺纹进给传动链作如下改动:
1.将基本组的主,被动关系颠倒过来,即轴ⅩⅣ为主动,轴ⅩⅢ为被动.
2.改变传动链中部分传动比,使其中含有25.4因子.
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传动路线表达式如下:
33/33(右旋)
主轴-58/58-Ⅸ- -
33/25×25/33
63/100×100/75 - Ⅻ- M3-ⅩⅣ-
U\'基-ⅩⅢ-36/25-ⅩⅤ-U倍-ⅩⅦ
-M5-ⅩⅧ-刀架
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运动平衡式:
La=25.4K/a=I×58/58×33/33×63/100×100/75×U\' 基×36/25×U倍×12
上式中,63/100×100/75×36/25≈25.4/21,
将 U\'基=1/U基代入,化简得:
a=(7K/4)×(U倍/U基)
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4)车削径节螺纹—用于车英制蜗杆
螺距参数PDP=(25.4/DP)π,DP值也为分段等差数列,故PDP为分段调和数列.传动路线采用英制螺纹的传动路线.
运动平衡式:
LDP=(25.4Kπ)/DP=I×(58/58)×(33/33)
×(64/100)×(100/97) ×U\'基×(36/25)
×U倍×12
化简后得:DP=7K×(U基/U倍)
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5)车削大导程的螺纹
车削大导程多头螺纹,油槽等,其导程超出标准螺纹范围,因此需要扩大螺距机构,传动路线如下:
50/50
主轴(Ⅵ)-58/26-Ⅴ-80/20-Ⅳ-
80/20
- Ⅲ-44/44-Ⅷ-26/58-Ⅸ……正常螺纹传动路线……ⅩⅧ(丝杆)
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主轴Ⅵ到轴Ⅸ间传动比U扩为:
U扩1=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4
U扩2=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16
车正常螺纹时,主轴Ⅵ—轴Ⅸ的传动比U常=58/58=1,所以正常螺纹路线其他情况不变时,作上述调整可使主轴与丝杆间传动比增大4倍及16倍.即车削导程扩大4倍和16倍.
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6)车削非标准和较精密螺纹
将M3,M4和M5全部接合,使轴Ⅻ,轴ⅩⅣ,轴ⅩⅦ和丝杆ⅩⅧ联成一体.缩短传动路线.此时运动平衡式为:
L=I×58/58×33/33×U挂×12
得出挂轮换置公式:
U挂=a/b × c/d=L/12
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(3)纵向和横向进给传动链
M5脱开,运动经28/56传光杆,经镏板箱至刀架,使刀架作纵向或横向机动进给.其传动路线表达式为:
(公制螺纹传动路线)
主轴(Ⅵ)- -ⅩⅦ-28/56-ⅩⅨ-
(英制螺纹传动路线)
36/32×32/56-M6 (超越离合器)-M7 (安全离合器)-XX-4/29-
40/48-M8
—ⅩⅫ—28/80—ⅩⅩⅢ—Z12——齿条—刀架
40/30×30/48- M8 (纵向进给)
ⅩⅪ- 40/48-M9
—ⅩⅩⅤ—48/48×59/18 —ⅩⅩⅦ—刀架
40/30×30/48-M9 (横向进给)
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_
利用u基和u倍,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.当运动经正常螺距米制螺纹传动路线传动时,其运动平衡式:
f纵=1主轴×58/58 × 33/33×63/100 ×100/75
×25/36 × u基×25/36 ×36/25 ×u倍×28/56×
36/32×32/36×32/56×4/29×40/48×28/80×π×2.5×12
化简得:f纵=0.71 u基u倍
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(4)刀架快速移动传动链
(纵向进给)
快速电机-13/29-XX-
(横向进给)
当快速电机使轴XX快速旋转时,依靠齿轮Z56与轴XX间的超越离合器,可避免与进给箱传来的低速工作进给运动发生干涉.
超速离合器M6的结构原理如图4-10所示.
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4.2.4 CA6140型卧式车床的主要结构
(1)主轴箱
1)传动机构
2)主轴及其轴承
3)开停和换向装置—控制主轴起动,停止,换向.
4)制动装置—克服停车惯性,迅速停止主轴转动.
5)操纵机构—控制主轴起动,停止,制动,变速,换向.
6)润滑装置—箱外油泵供油循环润滑系统.
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(2)进给箱
变换被加工螺纹的种类和导程,获得各种机动进给量.
(3)溜板箱
1)纵,横向机动进给操纵机构.
2)开合螺母.
3)互锁机构.
4)过载保护装置(安全离合器)
机动进给时,若进给力过大或刀架移动受阻,为避免传动机构损坏,设置安全离合器.
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4.2.5 车刀
(1)种类和用途
1)外圆车刀—用于加工圆柱形或圆锥
形外表面.
2)端面车刀—专门用来加工工件端面.
3)切断车刀—专门用于切断工件.
(2)车刀结构型式
1)焊接式硬质合金车刀.
2)机械夹固式硬质合金车刀.
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4.3 磨削加工与磨床(M1432A)
4.3.1 砂轮的特性
以磨料为主制造而成的切削工具称磨具.其中以砂轮应用最广.其特性取决于磨料,粒度,结合剂,硬度和组织五个参数.
(1)磨料
常用的刚玉类,碳化硅类和高硬度磨料类.
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(2)粒度
指磨粒尺寸的大小.用筛分法确定较大磨粒的粒度,粒度号大,磨料颗粒细.对显微镜法,是以实测到的最大尺寸,并在前面冠以\"W\"来表示,粒度号越小,微粉颗粒越细.
粒度选择原则:粗磨选小粒度号,精磨选大的粒度号.材料塑性大或磨削面积大,选小粒度号;成型磨削宜用大粒度号.
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(3)硬度
指磨粒受力后从砂轮表层脱落的难易程度.
砂轮硬度选择原则:
1)工件材料越硬,应选越软的砂轮;反之,选越
硬的.但对有色金属,选用较软的砂轮.
2)磨削接触面大,应选较软的砂轮;薄壁和导热
性差,也选较软砂轮.
3)精磨和成型磨削,应选较硬的砂轮.
4)粒度号较大的砂轮,应选较软的砂轮.
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(4)结合剂
常用的有陶瓷(V),树脂(B),橡胶(B),青铜(J).
(5)组织
指磨料,结合剂和气孔三者体积比例关系.砂轮组织号及适用范围见表4-11.
(6)砂轮形状 见表4-12.
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4.3.2 磨削原理
(1)磨粒形状及磨削的特点
绝大部分磨粒的顶尖角在90°~120°之间,
磨削时磨粒均以负前角进行切削.
(2)磨削加工类型
1)内圆磨削
用砂轮磨削工件内孔的方式.砂轮做高速旋
转为主运动n0,工件旋转做圆周进给运动nw,
同时砂轮或工件做纵向进给运动fa,砂轮做径向
进给运动fp.
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2)外圆磨削(见图4-27)
用砂轮外圆周面来磨削工件的外回转表面.
a)纵磨法—砂轮高速旋转为主运动n0,工件做圆周运动nw,同时随工件台沿工件轴向做纵向进给运动fa.每单次行程或往复行程终了时,砂轮做横向进给运动fp.
b)横磨法—砂轮宽度比工件磨削宽度大,工件不需做纵向进给运动,砂轮沿工件径向做横向进给运动.
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3)平面磨削
常见有四种方式:
a)卧轴矩台平面磨床磨削
b)卧轴圆台平面磨床磨削
c)立轴矩台平面磨床磨削
d)立轴圆台平面磨床磨削
其中,a),b)属于圆周磨削,
c),d)属于端面磨削.
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4)无心外圆磨削
工作原理见图4-30.工件置于砂轮和导轮之间以工件自身外圆为定位基准.
两种无心外圆磨削的方式:
a)贯穿磨法.(圆4-30 a),b))
b)切入磨法(图4-30 c))
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4.3.3 M1432A型万能外圆磨床
(1)机床的布局(图4-31)
主要组成部件有:
1)床身
2)头架
3)工作台
4)内圆磨装置
5)砂轮架
6)尾座
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(2)机床的运动和传动
纵磨法磨外圆时,机床需要三个表面成型运动: n0,fa,nw
切入法磨短圆锥面时,只需二个表面成型运动: n0,nw.
另外,还有横向进给运动fp,二个辅助运动:砂轮快进快退,尾座套筒缩回.
机床传动系统见图4-33.
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机床传动系统见图4-33.
1)砂轮主轴的旋转运动n0,磨外圆时由四根三角皮带直接带动.磨内圆时,由另一台电机经平皮带直接带动.
2)工作圆周进给运动nw,由双速电机经三阶塔轮及两级带轮传动,使头架的拨盘或卡盘带动工件,实现圆周进给.
3)工件纵向进给运动fa,采用液压传动,保证运动平稳性,并实现无级调速和循环的自动化.
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4)砂轮架的横向进给运动fp—可用手轮B实现,也可由进给油缸的柱塞G驱动.传动路线表达式:
手轮B 50/50
-Ⅷ- -Ⅸ- 44/88 -
进给油缸柱塞G 20/80
-横进给丝杆(t=4)
手轮转一周,砂轮架横向进给量为2mm(粗进给)或0.5mm(细进给),手轮上的刻度盘D上刻度为200格,因此每格进给量为0.01或0.0025mm.
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(3)主要部件结构
1)砂轮架
由壳体,砂轮主轴部件,传动装置等组成.
2)内圆磨具
不工作时,翻向上方位置.采用平皮带传动,保证高速下平稳性.
3)头架
头架主轴直接支承工件,其回转精度和刚度直接影响工件的加工精度.
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4.4 齿轮加工与齿轮加工机床(Y3150E型)
4.4.1 齿轮的加工方法与齿轮加工机床的类型
(1)齿轮加工机床的工作原理
a)成形法
使用切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状完
全相符的成形刀具切出齿轮的方法.一般在铣
床上用齿轮盘形铣刀或指状齿轮铣刀来铣削齿
轮.也可在刨床或插床上用成形刀具加工.
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b) 范成法
范成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的,即把齿轮啮合副(齿条—齿轮,齿轮—齿轮)中的一个转化为刀具,另一个转化为工件.并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓.
范成法需在专门的齿轮加工机床上加工.
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(2)齿轮加工机床的类型
①圆柱齿轮加工机床:滚齿机,插
齿机,车齿机
②锥齿轮加工机床:加工直齿锥齿
轮的刨齿机,铣齿机,拉齿机,加
工弧齿锥齿轮的铣齿机.
③精加工齿面的有剃齿机,珩齿
机,磨齿机.
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4.4.2 Y3150E滚齿机
用来加工直齿和斜齿的外啮合圆柱齿轮,蜗轮以及花键轴的花键.
(1)滚齿原理
滚齿加工是由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来的.将其中一齿轮齿数减少到一个或几个,螺旋角β增大很大,就成了蜗杆.再将蜗杆开槽铲背成为齿轮滚刀.
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齿轮滚刀作旋转运动.工件轮坯按一对交错轴斜齿轮啮合传动关系配合滚刀一起转动,这样就在齿坯上滚出齿槽,形成渐开线齿面.
滚齿时齿廓成形方法是范成法,成形运动是滚刀旋转和工件旋转组成的复合运动(B11 B12),这就是范成运动.滚刀与工件之间必须保持严格的相对运动关系:滚刀转过一转时,工件相应转过K/Z转(K为滚刀头数,Z为工件齿数).
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1)加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理图
需要两个独立成形运动:
一个复合成形运动(B11 B12)—生成渐开线母线.
一个简单成形运动A2—生成直线形齿线.
滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图如图4-36.
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有三个传动链:
1,范成运动传动链:
滚刀(B11)—4—5—Ux —6—7—工件(B12)
2,主传动链:
电机—1—2—Uv—3—4—滚刀
3,轴向进给传动链:
工件—7—8—Uf—9—10—刀架丝杆
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三个传动链中,范成运动传动链是一条内联系传动链,不仅要求传动比数值准确,而且要求滚刀和工件两者的旋转方向符合一对交错轴斜齿轮啮合传动时的相对运动方向.
主运动传动链和轴向进给传动链是外联系传动链.
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2)加工斜齿轮时的运动和传动原理.
需要两个复合成形运动:
一个复合成形运动(B11 B12)—生成渐开线母线.
一个复合成形运动(A21 B22)—生成螺旋线导线.
滚切斜齿圆柱齿轮时两个成形运动都各需一条内联系传动链和一条外联系传动链,如图4-37示.
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滚切斜齿时的四条传动链是:
1.范成运动传动链
滚刀—4—5—[合成]—6—7—Ux—8—9—工件
2.主运动传动链
电机—1—2—Uv—4—滚刀
3.轴向进给传动链
工件—9—10—Uf —11—12—刀架丝杆
4.差动传动链
刀架(A12)—12—13—Uy—14—15—[合成]—
6—7—Ux—8—9—工作台(B22)
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3)滚齿机的运动合成机构
设nⅩ ,nⅨ ,nH分别为轴Ⅹ,Ⅸ和转臂H的转
速,则:
代入z1=z2a=z2b=z3,则:
合成机构中从动件转速nⅩ为:
nⅩ=2 nH- nⅨ
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在范成运动链中,由ZⅩ经合成机构转主轴Ⅹ ,设nH =0,则:
在差动传动链中,来自刀架的运动由齿轮Zy,传给转臂H,再经合成机构传主轴Ⅹ,可设nⅨ=0,则:
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综上所述,加工斜齿轮时,范成运动和附加运动同时通过合成机构传动,分别按
U合1=-1,U合2=2 经轴Ⅹ和齿轮e传往工作台.
加工直齿轮,工件不需要附加运动.为此,将离合器M1装在轴Ⅹ上,M1通过链和轴Ⅹ连接,联成一体.在范成运动,运动由ZⅩ经轴Ⅸ直接传至轴Ⅹ及齿轮e,即U\'合1=1
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(2)Y3150E型滚齿机的传动系统及其调整计算
图4-39为该机床的外形图,主要用于加工直齿
和斜齿圆柱齿轮,加工蜗轮.
1)加工直齿圆柱齿轮的调整计算.
①主运动传动链
a.两末端件:电动机—滚刀主轴Ⅷ
b.计算位移:n电(r/min)—n刀(r/min)
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c.运动平衡式
d.导出换置公式
式中 uⅡ-Ⅲ—轴Ⅱ—Ⅲ之间的可传动比;
A/B —变速挂轮传动比.
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②范成运动传动链
a.两末端件: 滚刀主轴—工作台(工件转动)
b.计算位移: 1/k——1/z
c.运动平衡式:
这里u合1=1
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d,换置公式
为用于调整挂轮传动比数值的,它使挂轮的传动比适中,以便选取挂轮.
当5≤z/k≤20 取e=48,f=24
当21≤z/k≤142时 取e=36,f=36
当z/k≥143 取e=24,f=48
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③轴向进给传动链
a.两末端件:工作台—刀架(滚刀移动)
b.计算位移: l(r)—f(mm)
c.运动平衡式:
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d. 整理得出换置公式:
式中 f—轴向进给量
—轴向进给挂轮
—进给箱轴ⅩⅦ-ⅩⅧ之间
的可变传动比, 共三种:
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2)加工斜齿轮的调整计算
①主运动传动链
与加工直齿圆柱齿轮时相同
②范成运动传动链
此时,u合=-1,其他与直齿加工的相同.
所以
负号说明范成运动链中轴Ⅹ与Ⅸ转向
相反,需加惰轮.
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③轴向进给传动链
与加工直齿圆柱齿轮相同
④差动(附加)运动传动链
附加运动链的两末端件是:
滚刀刀架(刀架移动)—工作台(工件转动)
b. 计算位移:
一 个螺旋线导程L——工件转±1转
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c. 运动平衡式:
3π—轴向进给丝杆导程
u合2—合成机构在差动传动链中传动比,为2.
—范成传动链挂轮传动比;
L—被加工斜齿轮螺旋线导程,
mn—法向模数; β—螺旋角.
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3)刀架快速移动传动路线
利用快速电动机可使刀架作快速升降运动,以便调整刀架位置及在进给前后实现快进和快退.
其传动路线如下:
快速电机-13/26-M-2/25-ⅩⅪ(刀架轴向进给丝杆)
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(3)滚刀安装角的调整
滚切时,为切出准确的齿形,需将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度,称为安装角δ.
δ=β ±ω
式中 β—被加工齿轮的螺旋角
ω—滚刀的螺旋升角
加工直齿时,β=0,所以安装角δ为:
δ=±ω
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(4)滚齿的特点及应用
特点:
1)适应性好.
2)生产效率高.
3)被切齿轮的齿距偏差小.
4)滚齿加工的齿廓表面粗糙度大于插齿
加工的齿廓表面粗糙度.
5)滚齿加工主要用于加工直齿,斜齿和
蜗轮,不能加工内齿和多联齿轮.
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4.4.3 齿形的其他加工方法
(1)插齿
主要用于加工直齿,特别适用于加工内齿轮和多联齿轮.
(2)剃齿
常用于未淬火圆柱齿轮的精加工.
(3)珩齿
用于加工淬硬齿面的齿轮精加工.
(4)磨齿
加工精度高,可以修正误差和加工表面硬度高的齿轮,用于加工精度要求很高的齿轮.
至第六章
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作业 1
_1,分析(P58,图4-1)万能铣床的主运动传动链:
1)写出传动路线表达式.
2)计算主轴转速级数Z.
3)计算主轴的最高转速nmax及最低转速nmin.
2,分析(P67,图4-9)CA6140型车床的传动系统
1)为什么主轴箱有两个换向机构 能否取消其中一个
2)写出进给传动链7个功能机构名称并简述其功能.
3)离合器M3,M4,M5的功用是什么 能否取消其中一个
4)试证明:横向进给量是纵向进给量的一半.
作业2
试参考P99-P103对滚齿机4条传动链的换置计算,对图4-37b(P97的传动原理图)按换置计算的4个步骤推导出4条传动链的换置公式,并指出各传动链(传动联系)的性质.
至第六章a
·下一篇：基本加工训练