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第六章 自动车床基本原理

单轴纵切自动车床

自动车床

单轴六角自动车床 多轴自动车床

6-1 6-2）

§6.1 单轴纵切自动车床（图 一、结构特点

图 6— 1

图 6— 2 单轴纵切自动车床工作原理图

1—中心架； 2—弹簧夹头； 3—主轴箱； 4—主轴； 5—棒料； 6—重锤； 7—推杆； 8—导管；

9—中心架导套； 10

—附属装置； 11—刀具

结构简单， 5 个刀架，生产率较高

加工精度 IT6 ～ IT9，粗糙度 ； 加工细长形小尺寸零件；刀架：一天平；三立刀架；一纵刀架；

横刀架只作横向移动。棒料随主轴一起转动并作纵向进给；中心架靠近横刀架，增加棒料刚度；纵刀架：钻轴向中心孔，切内外螺纹；刀具有钻头、划钻、丝锥、板牙等。

二、加工范围

1. 车圆柱面：刀具先移到所需位置不动，然后主轴箱与棒料一起作纵向进给。

2. 车阶梯轴：完成 1 后，主轴箱停移，刀具后退到下一个阶梯位置不动，主轴继续纵向进给。

3. 车凹槽、成形表面：主轴箱不作纵向进给，成形车刀作横向进给。

① 主轴箱不动，成形车刀横向进给

4. 车锥形表面：

② 工件纵向进给，尖头车刀横向进给（后退）

5. 车小倒角：工件不移动，刀具横向进给。 6. 端面挖槽、切凹坑（图 6-3）

7. 加工轴向中心孔： 用纵刀架完成， 在棒料尚未从导套伸出时进行钻 8. 加工螺纹：用纵刀架完成，刀具旋转。

差动法：螺纹刀具的旋向与主轴转向相同。 切右旋螺纹：刀具转速高于主轴转速

切左旋螺纹： 刀具转速低于主轴转速 图 6— 2 单轴纵切自动车床工作原理图三、 CG1107 单轴纵切自动

孔，钻孔精度↑

车床

1. 主要技术规格

加工棒料最大直径级；分配轴转速范围

7mm ；棒料最大进给长度 50mm；主轴转速范围

0.182～ 38.4 r/min ；刀架数目 5 个；电动机功率及转速

1045～ 6600 r/min ；主轴转速级数

2.2 kw 、 1430 r/min 。

2. 传动系统（图 6-4）

1 —电动机； 2—交换皮带轮； 3—冷却油泵； 4—停 车凸块； 5—主轴箱凸轮； 6—弹簧夹头松夹拨块； —立刀架凸轮； 8—天平刀架凸轮； 9—附属装置凸 轮； 10—附属装置主轴 § 6． 2 单轴六角自动车床

7

一、结构特点：

主轴可自动变速换向，有四个刀架（一前，一

立，一回转）

生产率较高

加工精度 IT9 ～ IT11 表面粗糙度

加工具有较复杂内孔、内外螺纹的套 筒类零件（如引信体、底螺、滑块座等）

二、工作原理及加工范围（图

6-5 6-6） 图 6—4 CG1107 单轴纵切自动车床传动系统

图 6—5

图 6—6

1—主轴； 4—前刀架； 5—后刀架； 6—回转刀架

1. 前、后、立刀架只作横向进给 功能：成形、切槽、倒角、切断。

2. 回转刀架作纵向进给

功能：挡料（定位） 、钻孔、车外圆、加工螺纹。

3. 前、后、立、回转刀架的进给由分配轴上的凸轮控制，而回转刀架的换位送夹料是通过辅助轴实现的。 4. 主轴可以高速反转低速正转，低速正转车螺纹后、高速反转退刀。 5. 车、钻、切槽、成形、切断

都是由快速反转进行加工的。

三、C1336 单轴六角自动车床传动系 统（图 6-7）

图 6— 7 C1336 单轴六角自动

车床传动系统图

C1336 单轴六角自动车床主运动传

动路线：

2860 或 1450--20/60--A/B ：

①

--56/42 — 210/172

M2 合

M1 合

— 49/49 — 210/172 --- 主轴得高速反转

② C/D— 25/97 — M3 合— 210/172 ---

主轴得低速正转

§ 6． 3 多轴自动车床

一、结构特点：

结构复杂，调整机床所用时间长

4 个（或 6 个）主轴同向转动，生产率高。 有 5 个（或 7 个）刀架。

四个横刀架

六个横刀架

4 轴

一个纵刀架

6 轴

一个纵刀架

加工精度 IT11 ～ IT12 ；表面粗糙度

。

适于加工以圆形、方形、六方形、冷拔料或管料为毛坯的形状较复杂、尺寸较大的工件（如引信体、外形、隔板等零件）

二、工作原理及加工范围（图

6-8）

1—鼓轮； 2—纵刀架； 3—工具轴； 4—送进机 构

横刀架：只作横向进给。

功用：成形、切槽、倒角、切断。 纵刀架：只作纵向进给。 功用：加工孔（钻孔、扩孔等）

。

送进机构： 除作纵向进给外， 刀具还可以转动。

功用：铰孔、加工螺纹、高速钻孔。

横、纵、刀架的进给由分配轴上的凸轮控 制。

图 6—8

名称 单轴纵切

鼓轮转位、送夹料由分配轴上的凸轮控制。

表 6— 1 自动车床类型

型号

1

结构特点 结构简单

加工精度 IT6～ IT9

生产率

较高

粗糙度

5 个刀架 主轴自动变 速换向 4 个刀架 4个或 6个主

0.8

单轴六角

2

IT9 ～IT11

较高

1.6

多轴

轴同向转， 5 或 7个刀架

3

IT11 ～ IT12

较高

3.2

表中： 1. C107A, （ A-- 改型）

2. C1312,

CG1107,C112, C1325,

C1336.

CG1112

C1318, C2150.6D,

3. C2150.4D (4D,6D —4 轴， 6 轴)

注：数字后两位表示所加工料的最大直径。

自动车床调整设计的任务：根据工步安排，设计凸轮；根据生产率，确定皮带轮位置、确定交换齿轮。

§ 6.4 CG1107 单轴纵切自动车床调整设计一、工作原理（图 6-9 ）

主轴转动：

电机

交换皮带轮 A.B

轴Ⅰ

宽皮带轮

主轴

分配轴转动：

A.B

三角皮带轮

蜗杆 .蜗轮

电 机

轴 Ⅰ 轴Ⅳ

链轮

轴 Ⅱ

轴Ⅴ

蜗杆 .蜗轮

轴 Ⅲ

交换齿轮 a.b

分配轴

分配轴上：

5 ——主轴箱凸轮（控制纵向进给） 6 ——弹簧夹头松夹按块（控制松、夹料）

7 ——立刀架凸轮（控制№ 3、№ 4、№5 刀架横向进给） 8 ——天平刀架凸轮（控制№ 1、№2 刀架横向进给） 9 ——纵刀架凸轮（控制纵刀架纵向进给）

图 6— 9

自动车床调整设计的主要任务就是设计

5、 6、 7、8、 9 轮。

二、调整计算实例（参见表）

1. 绘制零件图，填写零件名称、材料、棒料直径

轮轴T8

2. 选择刀具、确定杠杆比和刀具位置

杠杆比 i ——凸轮的升距与刀具行程之比

（ 1） 确定 i ：主轴箱 天平刀架 3 号刀架 4.5 号刀架

（ 2） 选择刀架

№1刀精车头部Ф 3-0.03 外圆及Ф 5 外圆 №2刀精车Ф 7 的右端面和尾部Ф 3-0.03 外圆 №3刀切断 №4刀倒角 ∵i ↑ →

Ф 7

2 ： 1

3 ： 1 1 ： 1 2 ： 1

加工精度↑

∴ i ↑ 的刀架安排主要表面的工作 （ 3） 刀具位置（刀具起始的径、轴向位置） ＃、

＃

径向：1 2 刀的起始位置为Ф 8（取间隙 0.5 ）

＃

3 、 4 刀的起始半径取

轴向：

＃

R12（作图法）

图 6—10

1 刀距切端面以左 2 刀具导套端面

＃＃

＃0.5 ㎜ 0.5 ㎜

3 刀距中心架导套端面

＃

2㎜

0.75 ㎜

刀具宽度 b=1.5 （表 6— 1 P104 ） 4 刀的尖端中心距切断面为

3. 安排工步的顺序

以切断刀№ 3 开始退回为工序的开始，根据工件的形状和技术要求，共安排

2°）

24 个工步

其中工步 2 与工步 1，工步 16 与 15 为重合工步（以减少空程时间） 排 4、 6、 8、 12、 14、 21 为“停持”工步（所占凸轮角度

[ 详细工步说明见表 ]

。为了保证切削工步最后位置的准确性，安

4. 确定刀具及主轴箱行程 工步 1：切断刀退回到

R12 处，行程

1

为：

L

=12+0.5=12.5 ㎜

切断刀尖超越

量

工步 2：№ 1 刀进至Ф 3

L =(8-3)/2=2.5

2

㎜

工步 3：主轴箱送进

L

3

=10+0.5=10.5 ㎜

№1 刀距切断

面

工步 23：主轴箱退回

L

5.

23

=L3+L7+L10+L13=23.5 ㎜

确定走刀量 S

查表（或由经验选取） ，填入调整卡（表

6-2 ）

6 ．计算各工作工步所需要主轴转数

如工步 3： NI3 =10.5/0.01=1050 转 将该值填入卡片中所需主轴转数“本

工步”栏内。本卡片中各切削工步都不相 重合，故在“计算工步”栏内也填相同的 数值。

7 ．选择切削速度与主轴转速

切削速度按表选为V=30m/min ( 表

NI =L/S

6-3)

主轴转速按 d=7,V=30m/min 查表得 n =1310 转 /min ( 表 6-8P )

111

主

8．计算空行程角度

空行程角度是以凸轮上升或下降值，

以及生产率的大小，按表中的数据来计算（表

6-5 ）

本零件较复杂，取生产率“ Q<8”，故空行程角度按“ 工步 1： L1=12.5,i 为 1:1, 凸轮下降值为 由表知每 1 ㎜为 0.5 °，则空程角度为

Q<8”栏内数据计算。

12.5*1=12.5 ， 12.5*0.5 °≈ 6°

则空程角度为 7.5*0.5

工步 2：L2=2.5,I=3:1, 凸轮下降值为 2.5*3=7.5, 总的空行程角度： （各计算工步空程角度和）

° =3.75 °取 4°，因工步 2 与工步 1

重合，所以工步

2 空程角“计算工步”栏内数值为0。（停持工步取 2°）

∑α 空 =6+2+3+2+2+5+10+2+2+4+11+8+2+10+23+15=107 °

9 ．计算工作行程所需角度数

1） 先求所需工作角度数总和

∑α 工 =360° - ∑α 空 =360° -107 ° =253° 2） 各工作工步的主轴转数总和

∑ N 工=1050+150+310+500+350+450=2810 转

3） 各工作步骤所需凸轮角度

α 工 =（∑α 工 / ∑ N工 ）*N 工

如工步 3：α 3=253*1050/2810=95 °

10 ．确定凸轮角度与半径

1） 根据各工步所需的角度数，按工步的次序顺次递增填写各工步凸轮角度的起止数值，重合工步的角度

值按其重合位置填写。

2） 确定凸轮半径时取刀具到达最前位置时凸轮为最大半径，然后按凸轮上升下将值顺序加减而得到各

工步的凸轮半径值。 （表 6-6 ）

11 ．计算生产率

Q及其它数据

加工一个零件所需主轴转数 N：

N=（∑ N 工/ ∑α 工 ） *360 °=2810*360 ° /253=3990 转 Q=nz/N=1310/3990=0.328 件 /min

按表在转速 1310 转 /min 栏中取生产率相近值为 0.318 件 /min

制造一个零件所需时间 T：

T=60/Q=60/0.318=190 秒

查表得：

交换齿轮： a=38,b=80 交换皮带论： A=60,B=204

三角皮带轮： F， J

12 ．凸轮设计 按调整卡片中的“绘凸轮曲线数据”绘制凸轮图

1） 主轴箱凸轮分度线方向与其他刀架的凸轮分度线方向不同。 （表 6-7 p108 ）

2） 凸轮各工作工步的曲线段要绘制成阿基米德螺旋线 ( 等速进给 )

3） 凸轮各空行程曲线段按样板画出

4） № 3、№ 4、№ 5 刀架凸轮的非工作角度部分均空程下降至最小半径 35 ㎜圆弧处

5） № 1 刀的加工终了位置由刚性挡铁装置来确定 , 其凸轮的最小半径应略小于计算半径 6） 各凸轮在 0°分度线处应有明显刻线标记

, 以便凸轮的安装和调态

.

各凸轮标号 :

主轴箱凸轮— A 天平刀架凸轮— B

3 号刀架凸轮— C 4 号刀架凸轮— D

一般小

0.5 ㎜ ) (