CA6140车床主轴开停及制动操纵 机构的改进设计.docx

CA6140车床主轴开停及制动操纵 机构的改进设计.docx

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CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计

河南职业技术学院

毕业设计（论文）

题目CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计

系（分院）机电工程系

学生姓名李嵩

学号11111507

专业名称计算机辅助设计与制造

指导教师胡世超

2014年2月28日

河南职业技术学院机电工程系系（分院）

毕业设计（论文）任务书

姓名

李嵩

专业

计算机辅助设计与制造

班级

计辅111

毕业设计（论文）

题目

CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计

毕业设计（论文）选题的目的与意义

CA6140车床是我国于20世纪70年代在C620车床的结构基础上改进设计出来的一种通用机床,尽管它的设计构思严谨,设计巧妙,较原C620车床有了很大的提高,是车床型号中典型机床,其工作结构原理列入了教科书。

但在多年使用中发现:

该机床的主轴开停及制动操纵机构还存在不足之处。

毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）

顾维邦1金属切削机床概论1机械工业出版社。

毕业设计（论文）工作进度计划

接受任务日期2013年10月22日

要求完成日期2014年2月28日

学生签名：

年月日

指导教师签名：

年月日

系（分院）

主任（院长）签名：

年月日

毕业设计（论文）指导教师评阅意见表

姓名

李嵩

学号

11111507

性别

男

专业

计算机辅助设计与制造

班级

计辅111

毕业设计（论文）

题目

CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计

评

阅

意

见

成绩

指导教师签字

年月日

毕业设计（论文）答辩意见表

姓名

李嵩

学号

11111507

性别

男

专业

计算机辅助设计与制造

班级

计辅111

毕业设计（论文）

题目

CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计

答辩时间

地点

答辩

小组

成员

姓名

职称

学历

从事专业

组长

成员

秘书

答

辩

小

组

意

见

答辩成绩：

答辩小组组长签名：

年月日

CA6140车床主轴开停及制动操纵机构的改进设计

李嵩

摘要:

本文论述了CA6140车床的主轴开停及制动操纵机构存在的问题,并对其进行了改进设计。

关键词:

CA6140车床;开停;制动;

改进设计中图分类号:

TG51  文献标识码:

B  文章编号:

1001-3881（2004）5-164-20 

前言CA6140车床是我国于20世纪70年代在C620车床的结构基础上改进设计出来的一种通用机床,尽管它的设计构思严谨,设计巧妙,较原C620车床有了很大的提高,是车床型号中典型机床,其工作结构原理列入了教科书。

但在多年使用中发现:

该机床的主轴开停及制动操纵机构还存在不足之处。

本文将就此问题,提出笔者的看法和改进设计措施。

1 原CA6140车床主轴开停及制动操纵机构原理

CA6140车床的开停机构,是采用双向摩擦离合器来执行的。

为了节省时间,需要安装制动器[1]。

其结构原理详见图1。

11双联齿轮 21齿轮 31羊角形摆块 41滑套 51杠杆 61制动带 71手把 81操纵杆 9、111曲柄101拉杆 121轴 131齿扇 141齿条轴 151拨叉161拉杆图1 主轴开停及制动操纵机构主轴的开停及制动器操纵机构共用一套操作系统,全由手柄7来控制,当手柄7处于上、下位置时,经操纵杆8,曲柄9（11）,拉杆10,轴12,齿扇13的传动促使杠杆5下部触头落于齿条轴14的右或左两个凹圆柱面中的槽中,制动带6被放松,机床的主轴处于正转或反转的运动状态。

当手柄7被扳到中间位置,齿条轴14被移动到中间位置,此时双向摩擦离合器两边都不接合,使轴Ⅰ处于空转,切断了主轴运动,与此同时齿条轴14上左右两凹槽中间的凸峰将促使杠杆5逆时针转动,从而将制动带6拉紧,传动轴Ⅳ的制动轮被迅速止动,因而车床主轴随即停转。

2 主轴开停及制动操纵机构存在的实际使用问题

从理论上看,主轴的该套操纵机构,构思新颖,设计巧妙,开停及制动使用一个操纵手柄7,彼此互锁,易学易记,极为方便。

但经多年操作实践,它还存在两个不足之处:

（1）不方便停车换挡变速。

在实际操作中,一般在主轴停转后,常需要进行换挡变速操作。

此时操作者必须用一只手挂挡,用另一只手转动主轴的卡盘,才能使换置机构中的滑移齿轮啮合换挡。

而这时,主轴因传动轴Ⅳ被刹紧,故无法使同一传动链中的主轴转动,于是造成了变速换挡困难。

所以在实际操作中,为了换挡,操作者不得不将制动带6调松。

然而这样做,又给主轴的刹车造成困难,因此操作者便采取反转刹车,让主轴进入瞬时反转,使主轴进入很快减速,然后将手柄7移到中间停止位置上,使主轴停车。

这种反转刹车对于小载荷的加工影响不大,但如果是在大载荷、高转速下加工工件时,反向刹车危害就显而易见,一则反转所产生的冲击力会打坏传动链上的齿轮,甚至发生大工件因夹具不力而飞出来的危险;二则在高速反转刹车中,会产生损害操作者健康的高噪声。

（2）制动器的制动力调整不方便,造成主轴刹车不可靠。

当操作者将制动带6调整的制动力超过实际所需的制动力时,就会出现扳转手柄7十分费力,甚至出现主轴不能稳定地停留在所需的位置上的现象,若这时强行使主轴停转后,操作者的手一旦离开主轴7时,主轴就会自动恢复原来的运动。

其所以出现此现象,这主要是因制动带6调节太短了,造成了杠杆5下部触头与齿条轴14上两个凹圆柱面槽上的接触应力太大,杠杆5的下部触头很难爬上两凹圆柱槽之间的凸峰上,而凸峰与下部触头都是点接触,稍有偏位它们之间的接触应力就会产生轴向方向的分力,当人的手离开手柄7后,它就会克服原操作系统所设定的碰珠定位压力（图略）,而将齿条轴14推动,使之又滑回原来的凹圆柱面槽中,于是主轴又自动恢复原来的运动。

这是一个极易发生灾难性事故的隐患,因此,主轴开停及制动操纵机构很有改进设计的必要。

3 改进设计如何使车床主轴准确停车,停车后又轻松换挡,当然好方案是尽量少地改变原来机床结构,而又能保证稳定可靠地进行上述操作要求。

笔者进行了以下的改进设计:

・461・《机床与液压》20041No15

（1）拆去现有机床上的制动带6,杠杆5,以及传动轴Ⅳ上的制动轮;在传动轴Ⅳ的尾端安上单片（或多片）电磁制动器（见图2）。

图2 单片电磁制动器从图2中可知,电磁制动器的激磁线圈,磁轭,壳体是安在主轴箱的外壁上,依靠电磁场力吸回衔铁而压紧在制动片上,从而使轴Ⅳ迅速停止,故主轴也随即停止。

其制动力的大小与电磁铁的规格大小和所需的电流大小有关。

（2）保留原CA6140车床齿条轴14上已设定的碰珠定位装置（图略）,该装置已在齿条轴14上设定了三个定位凹坑,三个凹坑与齿条轴14上两个凹圆柱面槽和中间的凸峰的距离相对应,并以此来限定主轴的正、停、反的运转。

（3）在操纵杆8（见图1）的适当位置上设计凸轮的停车位置,将凸轮安在操纵杆8上,在车床床身上安装对应的行程开关SQ,并使凸轮的顶点压下SQ行程开关的停车位置与碰珠压入齿条轴14的中间凹坑相对应调准后,以螺钉紧固好。

（4）改进原主电机控制线路（见图3）。

将原控制电路图3（a）,改进为图3（b）。

其工作原理是:

当行程开关SQ触头被凸轮顶点压下,此时图中的电流立即使延时断开继电器KT带电,因而电磁铁YB也得电,于是就执行制动任务;若KT继电器所调定的延时时间已到了,延时断开继电器KT将其常闭触图3 CA6140车床主电机控 制电路修改比较图头自动切断电流,进而电磁铁YB即刻断电。

这样传动轴Ⅳ就处于自由停止状态,主轴亦为自由停止状态,此时便可轻松扳动主轴,进行换挡变化,而不必再使用反转刹车了。

当主轴由正转进入反转,或反转进入正转时,操作还是同样方便,其中间仅通过瞬时刹车,SQ仅瞬时接通,立即又进入切断工作。

YB电磁铁的瞬时通电,这对于主轴改变运转方向还是有一定的缓冲作用,因而保护了主轴及传动链上的元件。

4 结论

（1）本改进设计方案,完全能满足主轴停车换挡的要求,消除了反转刹车带来的事故隐患,其制动力大小不需操作者调整,而是设计和现场装配调定,所以操作会更方便,使用更安全。

（2）修改的工作量少,仅需增设电磁铁、凸轮行程开关,修改主电机控制电路,还省去了制动带装置,所需费用不多。

（3）由于制动电磁铁和凸轮行程开关都是安装在机床外壳面壁上,所以调试工作方便,电器元件不易被油污损坏,同时更换也容易。

参考文献

【1】顾维邦1金属切削机床概论1机械工业出版社