CA6140型號(hào)機(jī)床產(chǎn)品屬于沈陽(yáng)機(jī)床公司早期生產(chǎn)的一款非常典型的產(chǎn)品，在20世紀(jì)70年代投入生產(chǎn)，在當(dāng)時(shí)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用極為廣泛。CA6140型號(hào)機(jī)床整體的結(jié)構(gòu)非常緊湊，其運(yùn)行速率相對(duì)高、運(yùn)行效率也非常高，擁有較好的精度，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的控制。CA6140型號(hào)機(jī)床擁有經(jīng)濟(jì)性、高效性、環(huán)保性等多方面的優(yōu)勢(shì)，因此，其在很多領(lǐng)域中均得以廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用在一些結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的軸類及盤類零部件產(chǎn)品的實(shí)際加工過(guò)程中。

　　1、主傳動(dòng)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

　　1.1傳動(dòng)形式的確定

　　采用集中傳動(dòng)的方式情況下：在設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，所有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及變速機(jī)構(gòu)均設(shè)置于相同主軸箱中。在進(jìn)行中型機(jī)床設(shè)備及大型機(jī)床設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，更加適宜應(yīng)用此種傳動(dòng)方式，特別是對(duì)CA6140型號(hào)機(jī)床設(shè)備而言，因?yàn)槠湔w結(jié)構(gòu)更加緊湊，所以更加有利于進(jìn)行集中操控，這樣便能夠有效降低生產(chǎn)成本。但當(dāng)傳動(dòng)部件實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定振動(dòng)及發(fā)熱問(wèn)題，這極易導(dǎo)致主軸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問(wèn)題，最終會(huì)導(dǎo)致工件的加工精度受到影響。

　　1.2傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目

　　在對(duì)傳動(dòng)鏈進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選擇方案的原則是在確保達(dá)到性能要求基礎(chǔ)上盡可能確保更加經(jīng)濟(jì)。符合機(jī)床設(shè)備要求的設(shè)計(jì)方案不止一種，開展傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，需要結(jié)合經(jīng)濟(jì)性這一設(shè)計(jì)原則，確保設(shè)計(jì)方案為最優(yōu)方案。而通過(guò)利用轉(zhuǎn)速圖能夠較好地針對(duì)不同方案加以對(duì)比分析，同時(shí)還能為傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)給予一定參考。在對(duì)轉(zhuǎn)速圖進(jìn)行擬定過(guò)程中，具體步驟如下。

　　首先需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳動(dòng)方案，在該方案中應(yīng)當(dāng)明確傳動(dòng)具體方式及機(jī)床設(shè)備的開啟和停運(yùn)操作等，還應(yīng)當(dāng)明確換向操作的方式及具體操縱方式。傳動(dòng)形式指的是依照不同傳統(tǒng)部件及變速部件具體組成特征及結(jié)構(gòu)特征，采用相應(yīng)的傳動(dòng)及變速形式。

　　設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案及具體形式在很大程度上會(huì)受到系統(tǒng)復(fù)雜情況的影響，同時(shí)也會(huì)受到設(shè)備性能要求的影響。所以，在進(jìn)行傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要全方位針對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工藝及系統(tǒng)性能等進(jìn)行考量。

　　若是傳動(dòng)系統(tǒng)的級(jí)數(shù)是Z，其包含有不同的傳動(dòng)組，其中傳動(dòng)副為Z1、Z2、Z3、Z4……，則Z=Z1Z2Z3Z4……。

　　因?yàn)槭艿秸w結(jié)構(gòu)的制約，通常傳動(dòng)副數(shù)選用2或者是選用3相對(duì)適宜，即對(duì)應(yīng)的變速級(jí)數(shù)Z屬于2及3對(duì)應(yīng)因子，可以得出：

　　而要想達(dá)到12級(jí)傳動(dòng)的目標(biāo)，設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)副不同組合形式有很多，具體如下：

　?、?2=3×4，②12=4×3，③12=3×2×2，④12=2×3×2，⑤12=2×2×3等。就以上的形式來(lái)看，若采用第①種及第②種形式，能夠節(jié)約1根傳動(dòng)軸部件，但在相同的傳動(dòng)組中會(huì)包含有4個(gè)不同的傳動(dòng)副，如果采用四聯(lián)滑移齒輪，將導(dǎo)致傳動(dòng)軸尺寸進(jìn)一步增加。若是采用2個(gè)兩聯(lián)滑移齒輪，要求設(shè)計(jì)操作機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)互銷，這樣才能避免不同的滑移齒輪在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行嚙合，因此，這兩種形式通常不會(huì)被采用。

　　若采用第③種、第④種及第⑤種形式，傳動(dòng)副具體設(shè)計(jì)過(guò)程，按照前多后少的原則第③種形式較為適宜，但此時(shí)對(duì)Ⅰ軸來(lái)說(shuō)在進(jìn)行換向操作過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)利用雙向片式摩擦離合裝置，這樣才能保障Ⅰ軸所需的軸向長(zhǎng)度相對(duì)小一些，也可以保障變速箱結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)一步減小。但因?yàn)榈谝粋鲃?dòng)組中包含的傳動(dòng)副數(shù)量應(yīng)當(dāng)少一些，適宜選擇2個(gè)傳動(dòng)副，所以，此次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)形式以第④種形式最為適宜，即12=2×3×2。

　　1.3傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排

　　若是選擇第①種類型，存在下列具體問(wèn)題。

　　在第一變速組處在降速傳動(dòng)情況下，因?yàn)槟Σ岭x合器裝置自身尺寸的制約，要求在Ⅰ軸結(jié)構(gòu)上相應(yīng)齒輪尺寸應(yīng)當(dāng)稍大一些，相應(yīng)的Ⅱ軸結(jié)構(gòu)上相應(yīng)齒輪尺寸需要按照倍數(shù)增加。這會(huì)導(dǎo)致Ⅰ軸與Ⅱ軸所具有的中心距進(jìn)一步增加，同時(shí)Ⅰ軸與Ⅱ軸所具有的中心距同樣會(huì)出現(xiàn)增大問(wèn)題，將導(dǎo)致系統(tǒng)尺寸相對(duì)較大，因此，從實(shí)際情況來(lái)看，此種類型是不易采用的。而選擇第②種類型，以上問(wèn)題便能迎刃而解。

　　1.4繪制轉(zhuǎn)速圖

　　設(shè)計(jì)的車床主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速具體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

　　圖1轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)網(wǎng)

　　1.5分配降速比

　　在對(duì)機(jī)床設(shè)備的主軸部件變速傳動(dòng)過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)防止從動(dòng)齒輪部件的尺寸過(guò)大，這樣能確保變速箱結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)尺寸不至于過(guò)大，通常會(huì)對(duì)降速傳動(dòng)比加以限制，要求其最小值需要滿足Umin≥1/4。要想防止傳動(dòng)誤差進(jìn)一步擴(kuò)大化并確保噪音更小，通常會(huì)對(duì)最大升速比值加以限制，要求其最大值需要滿足Umax≤2，所以能夠計(jì)算得到傳動(dòng)組對(duì)應(yīng)變速范圍最大值為r≤umax/umin=8。

　　在CA6140型號(hào)車床設(shè)備中，主軸傳動(dòng)系統(tǒng)包含了4個(gè)不同的傳動(dòng)組，而其中一組屬于帶傳動(dòng)。依照降速比的具體分配要求，要符合前慢后快這一要求，同時(shí)也要符合摩擦離合器裝置具體的運(yùn)轉(zhuǎn)速率要求，以進(jìn)一步對(duì)不同傳動(dòng)組對(duì)應(yīng)的最小傳動(dòng)比值加以計(jì)算。

　　CA6140型號(hào)車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)有4個(gè)傳動(dòng)組，其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前慢后快”的原則及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比。

　　系統(tǒng)中總傳動(dòng)比大小為：

　　第一，對(duì)決定軸Ⅲ軸及Ⅳ軸而言，其所擁有的降速傳動(dòng)比對(duì)應(yīng)最小值應(yīng)當(dāng)較主軸結(jié)構(gòu)中齒輪部件降速傳動(dòng)比更大，這樣才可以有效發(fā)揮出飛輪功能。因此，對(duì)變速組結(jié)構(gòu)而言，其所擁有的降速傳動(dòng)比對(duì)應(yīng)最小值應(yīng)當(dāng)選擇極限值1/4，對(duì)應(yīng)公比為Φ=1.41，1.414=4。

　　在最后的一級(jí)中，具體間隔是6級(jí)。

　　第二，中間軸結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)傳動(dòng)比的計(jì)算，能夠依照先快后慢的原則對(duì)最小傳動(dòng)比進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算，依照基比指數(shù)進(jìn)一步計(jì)算其余傳動(dòng)比的大小。

　　Ⅰ~Ⅱ軸之間進(jìn)行的傳動(dòng)方式屬于升速傳動(dòng)，應(yīng)進(jìn)一步增加齒輪結(jié)構(gòu)外徑值，確保主動(dòng)輪的齒根所擁有直徑大小能夠較離合器裝置的外轂結(jié)構(gòu)尺寸更大。

　　所以，能夠計(jì)算得到皮帶輪對(duì)應(yīng)傳動(dòng)比大小是：

　　2、軸承的選擇

　　2.1一般傳動(dòng)軸上的軸承選擇

　　在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)的Ⅰ軸結(jié)構(gòu)中傳動(dòng)部件對(duì)應(yīng)外徑尺寸均要較左側(cè)位置處支承孔結(jié)構(gòu)直徑值要小，而且全部是利用深溝球軸承部件，在實(shí)際裝配過(guò)程中希望能夠更加的便捷，有利于對(duì)軸承部件之間的間隙更好地進(jìn)行調(diào)整。Ⅱ軸結(jié)構(gòu)及Ⅲ軸結(jié)構(gòu)中應(yīng)用到的軸承部件，全部是圓錐滾子軸承部件。

　　2.2主軸軸承的類型

　　對(duì)于主軸結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)前部軸承部件過(guò)程中，所選用的軸承結(jié)構(gòu)屬于雙列圓柱型滾子軸承部件，在軸承的內(nèi)部孔面上存在一定的錐度，這一錐度恰好與主軸結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的錐度相互匹配，軸向方向上的發(fā)生的移動(dòng)屬于內(nèi)圈，筆者設(shè)計(jì)時(shí)將內(nèi)圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行脹大處理，這樣能夠有效避免間隙問(wèn)題及預(yù)緊問(wèn)題，在軸承結(jié)構(gòu)中采用的滾動(dòng)體元件屬于滾子，其可以承載更大的徑向載荷作用，同時(shí)也擁有相對(duì)高轉(zhuǎn)速值，在軸承結(jié)構(gòu)中一共設(shè)置有兩列滾子元件，其排列形式屬于交叉形式，設(shè)置的滾子元件數(shù)量相對(duì)較多，同時(shí)也具有較為優(yōu)良的剛性，溫升相對(duì)而言較低，但由于其承載軸向力作用相對(duì)較差，因此在實(shí)際中應(yīng)當(dāng)和可以承載相對(duì)大軸向作用力的軸承結(jié)構(gòu)一起應(yīng)用，這也使得設(shè)計(jì)的支承部件相對(duì)而言較為復(fù)雜。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　CA6140型車床中傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和一般類型的機(jī)床及數(shù)控類型機(jī)床對(duì)比而言，車床所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)部件能夠確保機(jī)床加工工藝對(duì)應(yīng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，還可以顯著降低機(jī)械加工工時(shí)定額，確保車床加工的效率進(jìn)一步提升，同時(shí)能夠借助配掛齒輪確保擁有不同傳動(dòng)比，使得機(jī)床的適用范圍進(jìn)一步增加。