CA6140车床主轴箱结构及卸荷装置分析

机床主轴箱是一个比较复杂的传动部件，主要由传动及变速系统、操纵机构和主轴组件等组成。它的装配图包括展开图、各种向视图和剖面图。图3-23是主传动系统展开图，图3-24是剖面图。所谓的展开图，是按照各传动轴传递运动的先后顺序，沿其轴线剖开，并将其展开而形成的图。在通常展开图中主要表示：

图3-23 CA6140型卧式车床主轴箱展开图

（1）各传动件（轴、齿轮、带传动和离合器等）的啮合传动关系；

（2）各传动轴及主轴上有关零件的结构形状、装配关系和尺寸以及箱体有关部分的轴向尺寸和结构。

CA6140型车床主轴箱中Ⅰ～Ⅴ轴均为传动轴，Ⅰ轴结构比较复杂，其左端装有卸荷式带轮，将带轮上的重力及张力通过轴承支架法兰传递到箱体上。安装双向片式摩擦离合器实现主轴换向，与Ⅳ轴上的制动器联动实现主轴的起停控制。

Ⅱ～Ⅴ轴主要安装滑移齿轮和固定齿轮，实现主轴变速。Ⅳ轴上除安装两个双联滑移齿轮外，还安装了闸带制动器的闸轮。各轴的支承基本采用圆锥滚子轴承，配合可调整间隙的轴承盖，用调节螺钉调节轴承的间隙、预紧力，还可调节轴系的轴向位置，以便使啮合齿轮对齐。

图3-24 CA6140型卧式车床主轴箱主视图及剖视图

1）Ⅰ轴卸荷机构

带轮将动力传到Ⅰ轴有两类方式，一类是带轮直接装在Ⅰ轴上，此种方式带轮除了传递转矩，带轮受到的皮带拉力也作用在Ⅰ轴上。另一类是带轮装在轴承上，轴承装在套筒（法兰盘）上，套筒用螺钉固定在箱体上，套筒与Ⅰ轴之间留有间隙。此时皮带传给轴的只是转矩，径向拉力则由套筒传至箱体。这种结构称为卸荷装置。CA6140型车床主轴箱中Ⅰ轴的带轮传动即采用此种结构。图3-25是一种较简单的带轮卸荷结构。

图3-25 卸荷式带轮结构图

2）主轴换向及制动的操纵机构

主轴的换向及制动主要是利用Ⅰ轴上的摩擦离合器和Ⅳ轴上的闸带制动器配合，通过操纵机构控制实现。当操纵手柄在上、中、下三个位置时，可以实现主轴的正转、停止和反转。

如图3-26所示，Ⅰ轴上装有双向多片式摩擦离合器，离合器左、右两部分结构相同。左离合器传动主轴正转，用于切削，需传递的扭矩较大，摩擦片的片数较多；右离合器传动主轴反转，主要用于退刀，摩擦片的片数较少。图3-26a中表示的是左离合器。

图3-26 摩擦离合器及其操纵机构

1—双联齿轮；2—外片；3—内片；4—弹簧销；5—销；6—元宝形杠杆；7—杆；8—压块；9—螺母；10、11—止推片；12—滑套；13—调节螺钉；14—杠杆；15—制动带；16—制动盘；17—齿扇；18—手柄；19—操纵轴；20—操纵杆；21—曲柄；22—齿条；23—拨叉(www.xing528.com)

离合器的接合与脱开由手柄来操纵，如图3-26b所示。在操纵轴19上安装有操纵手柄18，当向上扳动手柄18时，操纵杆20向外移动，通过连接件曲柄21带动扇形齿17顺时针方向转动，使齿条22通过拨叉23使滑套12向右移动。滑套12的两端为锥孔，中间是圆柱孔。滑套12向右移动时就将元宝销（杠杆）6的右端向下压，使元宝销顺时针方向摆动，于是元宝销下端的凸缘便推动装在轴1内孔中的杆7向左移动，杆7通过其左端的销5带动压块8向左移动，从而压紧左边的摩擦片，使主轴正转。同理，将手柄18扳至下端位置时，压紧右边的摩擦片，使主轴反转。当手柄18处于中间位置时，主轴停止转动。

摩擦离合器除了传递动力还可起过载保护作用。当机床过载时，摩擦片打滑，使主轴停止转动。所以摩擦片之间的压紧力是根据离合器应传递的额定扭矩确定的。拧动压块8上的螺母9，即可调整摩擦片的压紧力，螺母9的位置由弹簧销4定位。

制动器安装在Ⅳ轴上，制动盘16为一圆盘，它与轴Ⅳ用花键连接。制动带15包在制动盘上，一端通过调节螺钉固定在箱体上，另一端固定在制动杠杆14上。制动器也由手柄18操纵。当离合器脱开时，杠杆14处于齿条左端的凸起位置，使杠杆14向逆时钟方向摆动，将制动带拉紧，使Ⅳ轴和主轴迅速停止运动。当手柄18处于上位或下位时，杠杆14处于齿条左端凸起的左或右侧的凹槽处，使制动带放松，这时摩擦离合器接合，使主轴旋转。制动带的拉紧程度由螺钉13调整。

3）Ⅱ、Ⅲ轴间的六速变速操纵机构

图3-27所示为轴Ⅱ和轴Ⅲ上滑移齿轮的操纵机构，此操纵机构通过变速操纵手柄控制。手柄通过链传动带动轴及盘形凸轮转动，凸轮有6个不同的位置。当手柄转至各不同变速位置时，通过杠杆和曲柄操纵二联和三联滑移齿轮，使滑移齿轮的轴向位置实现6种不同的组合，得到6种不同的转速。

图3-27 变速操纵机构示意图

1—双联滑移齿轮；2—三联滑移齿轮；3、12—拨叉；4—拔销；5—曲柄；6—盘形凸轮；7—轴；8—链条；9—手柄；10—销；11—杠杆

4）主轴组件

主轴是主传动系统的核心部件，其结构设计质量对产品的精度至关重要，在第6章中将详细介绍，这里仅做简要说明。

（1）主轴的构造。

CA6140车床主轴结构是空心的阶梯轴，前端锥孔用于安装顶尖，且前端还设计了便于安装、定位和紧固卡盘及工件等的结构，并通过端面键传递转矩。图3-28为CA6140主轴端部结构。

图3-28 主轴端部卡盘及拨盘的安装结构

1—螺钉；2—圆环；3—主轴；4—拨盘或卡盘座；5—螺栓；6—螺母

（2）主轴的支承及传动齿轮。

CA6140车床主轴目前为两支承结构，前端为径向支承，采用双列短圆柱滚子轴承；后端用角接触球轴承和推力球轴承，其中角接触球轴承承受径向力，而双向的轴向力则由推力轴承与角接触球轴承分别承受，前、后端轴承各用一个压块锁紧螺母，对轴承间隙分别进行调整。该主轴的轴向定位方式为一端定位。

主轴上装有三个齿轮，一般最大的齿轮装在靠近前端的位置，可减小受力变形对主轴刚度的影响。