任务一 认识CA6140车床结构.doc

任务一 认识CA6140车床结构 知识目标：1.掌握CA6140车床组成结构及其作用 2.掌握CA6140车床总体布局及特点 3.了解普通车床的运动特点 4.掌握CA6140车床的传动系统组成 5.掌握机器、机构、机械、构件和零件、运动副等相关概念 6.掌握机器组成和机械传动类型 技能目标：1.能识别车床上的各部件及其用途 2.能区分机构与机器；零件与构件 3.能正确对机器的各部分进行分类 4.能主动获取信息，与他人团结协作，养成安全文明生产良好习惯 一 、任务描述 机械基础是中等职业学校机械类专业的一门专业基础课，为学习专业技术课程和今后在工作中合理使用、维护机械设备，提供必要的理论基础知识。通过学习CA6140车床组成结构，学生应能掌握常用车床的主要组成结构、传动系统和维护保养方法；熟悉和掌握机械传动、常用机构及轴系零件的基本知识、工作原理和应用特点，正确操作和维护机械设备，为专业技术课和培养专业岗位能力服务，如图11所示。 图11 CA6140型车床二、任务分析学习CA6140车床组成结构，了解CA6140车床和结构特点和传动方法，掌握车床的维护保养方法；熟悉和掌握机械传动、常用机构及轴系零件的基本知识、工作原理和应用特点，正确操作和维护机械设备，能主动获取信息，与他人团结协作，养成安全文明生产良好习惯。 三、相关知识在各类金属切削机床中,车床是应用最多、最广泛的一种机床，在一般机械加工车间的机床配置中，车床约占50%。卧式车床在车床中使用最多，它适合于单件、小批量的轴类、盘类工件加工。而金属切削机床中的带传动、螺旋传动、齿轮传动、轴系零件等众多机构又组成一种机器，这些都是要在下面的课程中所要学习的知识内容。（一）CA6140型车床1.CA6140型车床组成结构及其作用（1）CA6140型车床组成结构（见图12）（1）CA6140型车床组成结构如图12所示。 图12 CA6140型车床结构 1主轴箱 2卡盘 3刀架 4冷却装置 5尾座 6床身、导轨 7、14床脚 8丝杠 9光杠 10操纵杠 11自动进给手柄 12溜板箱 13进给箱 15交换齿轮箱 （2）CA6140型车床布局特点和结构作用 CA6140型卧式车床，其通用性好，精度较高，性能较优越。根据其外形结构（见图12），也是中型卧式车床最常见的布局形式，主要由床身、主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱和床鞍、刀架、尾座及冷却、照明等部分组成，由于在这种机床上加工的多半是细长形状回转体工件，也常加工端面，为了提高机床的稳定性和便于形成这些表面，所以采用卧式床身，且把主轴箱、尾座、刀架置于床身导轨的同一水平面上。 1）主轴箱1（床头箱） 主轴箱内有齿轮、轴、拨叉等；箱外有手柄，变换手柄位置，可使主轴得到多种转速。支撑主轴，带动工件做旋转运动。主轴箱固定于床身的左边，卡盘装在主轴上夹持工件作旋转运动，尾座位于床身右边，以便利用两者顶尖装夹细长工件，也便于装卡孔加工刀具进行孔加工，如图13所示。 图13 CA6140型车床 2）交换齿轮箱15（挂轮箱） 交换齿轮箱由多级齿轮啮合，通过齿轮搭配或配合进给箱，完成车削螺纹或纵、横向进刀需要，接受主轴箱传递的转动，并传递给进给箱，如图14所示。 图14 交换齿轮箱组成 3）进给箱13（变速箱、走刀箱） 进给箱接受交换齿轮箱传递的转动，并传递给光杠或丝杠，完成机动进给，通过调节手柄和手轮位子，可以车削旋转表面和螺纹，这种车床的进给机构是由主轴传动的，所以把进给箱置于床头箱的下方，以缩短传动路线，同时也使变更切削用量的手柄都集中在机床的左边，以便于操纵，如图15所示。 图15 CA6140型车床4）溜板箱12 溜板箱接受光杠或丝杠传递的运动，以驱动床鞍、中、小溜扳及刀架,实现车刀的纵、横向进给，操纵箱外的手柄或按钮可以实现机动、手动、车螺纹及快速移动等运动，在加工过程中，这些运动需要经常接通和断开，为使操作方便，所以把溜板箱布置在刀架下方，并随刀架一起移动。溜板箱的组成及手柄位置如图16所示。 图16 溜板箱组成 图17 开合螺母机构(CA6140) 6手柄 7轴 24支承套 25下半螺母 26上半螺母 27圆销 28槽盘5）刀架3 刀架由床鞍、两层滑板（中、小滑板）与刀架体组成，用于装夹车刀并带动车刀作纵向、横向、斜向运动和曲线运动，从而完成工件车削加工。此外，在加工过程中，刀架手柄是需要随时操纵的，刀架在床头箱的右边，既便于加工中观察切削进行情况，也符合大多数人右手操作的习惯，如图18所示。刀架依靠刀架上的手柄逆时针转动（或顺时针转动）来控制刀架的转位或锁紧。 逆时针转动刀架手柄，以调换车刀；顺时针转动刀架手柄时，刀架则被锁紧。 图18 CA6140型车床6）尾座5安装在床身导轨上，并沿导轨纵向移动，以调整其工作位置。主要用来装夹后顶尖，以支撑较长工件,也可装夹钻头、铰刀，如图19所示。 逆时针扳动尾座套筒固定手柄，松开尾座套筒，转动尾座右端的手柄进退套筒；顺时针扳动尾座套筒固定手柄，可以将套筒固定在所需位置。顺时针扳动尾座快速紧固手柄，可以松开尾座。把尾座沿床身前后移动后逆时针扳动尾座快速紧固手柄快速地把尾座固定在床身的某一位置。 图19 CA6140型车床7）床身、导轨6车床大型基础部件，有两条高精度的V形和矩形导轨，用于支撑和连接车床各部件，并保证其在工作时有准确的相对位置，如图110所示。 图110 CA6140型车床8）床脚7、14支撑床身上各部件，用地脚螺栓将整台车床固定在工作场地上，而其上调整垫块可使床身调整到水平状态，如图111所示。 图111 CA6140型车床9）照明、冷却装置4 照明灯使用安全电压，提供充足光线，保证明亮清晰操作环境，如图112所示。切削液降低切削温度，冲走切屑，润滑加工表面，以提高刀具寿命和工件表面加工质量。 图112 CA6140型车床2CA6140型车床型号和主要技术性能（1）CA6140型车床型号简介金属切削机床简称为机床，是机械制造中的主要加工设备，其中车床是使用最普通的一类机床。根据GB/T 15375 1994编制方法规定。它由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成， CA6140型车床型号中字母及数字的含义个：C A 6 1 40 主参数折算值（床身最大工件回转直径的1/10） 系代号（卧式车床系） 组代号（卧式车床组） 结构特性代号 类代号（车床类） （2）CA6140型车床的主要技术性能 车床的技术性能是正确选择和合理使用车床的依据，它包括车床的工艺范围、技术规格、加工精度和表面粗糙度、生产率、自动化程度、效率和精度保持性等。CA6140型卧式车床的主要技术性能介绍如下： 床身上工件最大回转直径 400 mm 刀架上工件最大回转直径 210 mm 最大工件长度(四种规格) 750 、1000 、l500 、2000 mm 最大纵向行程 650 、900 、1400 、1900 mm中心高（主轴中心到床身平面导轨距离） 205 mm主轴内孔直径 48 mm主轴孔前端锥度 莫氏6号主轴转速 正转（24级） 101400 r/min 反转（12级） 141580 r/min车削螺纹范围 米制螺纹（44种） 1192 mm 英制螺纹（20种） 224牙/in 米制蜗杆（39种） 0.2548 mm 英制蜗杆（37种） 196 牙/in机动进给量 纵向进给量（64级） 0.0286.33 mm/r 横向进给量（64级） 0.0143.16 mm/r床鞍纵向快速移动速度 4 m/min中溜板横向快速移动速度 2 m/min主电动机功率、转速 7.5 kW、1450 r/min快速移动电机功率、转速 0.25 kW、2800 r/min机床轮廓尺寸(长宽高) 2668 mm1000 mml190 mm（工件最大长度为1000 mm的机床） 机床工作精度和表面粗糙度 精车外圆的圆度 0.01 mm 精车外圆的圆柱度 0.01 mm/100 mm 精车端面的平面度 0.02 mm/400 mm 精车螺纹的螺距精度 0.04 mm/100 mm 0.06 mm/300 mm 精车表面粗糙度 Ra（0.81.6）m 3 普通车床的运动特点及用途 （1）普通车床的运动特点车削时，为了切除多余的金属，必须使工件和车刀产生相对的车削运动。按运动的作用，车削运动可分为主运动和进给运动两种，如图113所示。 图113 车削运动 1）主运动 直接切除工件上的切削层，并使之变成切削以形成工件新表面的运动称为主运动。车削时，工件的旋转运动就是主运动，如图114所示。 图114 主运动 2）进给运动 使工件上多余材料不断地被切除的运动叫进给运动。以车刀切除金属层时移动的方向不同，进给运动又可分为纵向进给运动和横向进给运动，如图115所示。 如：车外圆的方向是纵向进给运动，平端面、切断或车槽的方向是横向进给运动。 图115 进给运动 a）纵向进给 b）横向进给 3）CA6140型车床的传动系统图115是CA6140型车床的传动路线图： 图116 CA6140型车床传动路线 a) 示意图 b)传动路线图如图116所示，主运动是通过电动机驱动带轮，把运动输入到主轴箱。通过变速机构变速齿轮使主轴得到不同的转速，再经卡盘（或夹具）带动工件旋转。进给运动则是由主轴箱齿轮把旋转运动通过交换齿轮传给进给箱变速后由丝杠（或光杠）驱动溜板箱、床鞍、滑板、刀架，从而控制车刀的运动轨迹完成车削各种表面的工作。 （2）车床的用途 CA6140型卧式车床是生产中常见的一种典型万能通用车床，在这种车床上能完成各种轴类、套筒类和盘类零件的各种加工工序，如车削内、外圆柱面、圆锥面、成型回转表面和环形槽，车削端面和各种常用螺纹等。机床使用的主要刀具是各种车刀，还可采用各种孔加工刀具(如钻头、扩孔钻、铰刀等)和螺纹刀具进行加工，进行钻孔、钻中心孔、扩孔、铰孔、攻内螺纹、套外螺纹和滚花等工作，其用途十分广泛，车床的加工范围见表11。 表11 序号示例图片加工范围序号示例图片加工范围1车外圆8车内孔2车端面9车圆锥面3车沟槽10车成形面4钻中心孔11滚花5钻孔12车螺纹6扩孔13车异形件7攻螺纹14车细长轴 （二）车床的润滑和维护保养 一方面为保证车床的正常运转，减少磨损，延长使用寿命，应对车床的所有摩擦部位进行润滑，并注意日常的维护保养。另一方面是否坚持安全文明生产直接影响到人身安全、产品质量和生产效率的提高，影响设备和工、夹具的使用寿命和操作工人技术水平的正常发挥。操作者必须严格执行安全操作规程及坚持日常维护保养。 1CA6140型车床的润滑方法（1）主轴箱及进给箱采用箱外循环强制润滑。油箱和溜板箱的润滑油在两班制的车间约5060天更换一次。换油时，应先将废油放尽，然后用煤油把箱内冲洗干净后，再注入新机油。注油时应用网过滤，且油面不得低于油标中心线。（2）主轴箱内的零件用油泵循环润滑或飞溅润滑。箱内润滑油一般3个月换一次。主轴箱体上有一个油标，若发现油标内无油输出，说明油泵输油系统有故障，应立即停机检查断油的原因，待修复后才能开动车床。（3）进给箱内的齿轮和轴承的润滑方式除了用齿轮飞溅润滑外，还用进给箱上部的储油槽通过油绳导油润滑的方式。每班应给该储油槽加一次油。 （4）刀架和横向丝杠用油枪加油。 （5）交换齿轮轴头有一个塞子需要每班拧动一次，使轴内的2号钙基润滑脂供应轴与套之间的润滑。7天加一次钙基脂。 （6）尾座套筒和丝杠、螺母的润滑由每班可用油枪每班加油一次。 （7）丝杠、光杠及变向杠的轴颈润滑是通过后托架的储油池内的羊毛线引油进行润滑每班注油一次。 （8）床身导轨、滑板导轨在每班工作前后都要擦净并用油枪加油。 2CA6140型车床具体润滑、维护和保养操作方法，见表1一2。 表1一2 部位润 滑 点方式润 滑 步 骤润滑油主轴箱油窗油泵循环润滑和溅油润滑（1）启动电机，观察主轴箱油窗内已有油输出（2）电机空转1min后箱内形成油雾，油泵循环润滑系统使各润滑点得到润滑，主轴方可启动（3）如果油窗内没有油输出，说明润滑系统有故障，应立即检查断油原因一般原因是主轴箱后端三角形过滤器堵塞，应用煤油清洗牌号L-AN46的润滑油进给箱和溜板箱 进给箱 溜板箱油标溅油润滑和油绳导油润滑（1）观察进给箱和溜板箱的油标内的油面不低于中心线；否则，应将油箱（润滑点2，4）注于新润滑油（2）使主轴低速空转12min，使进给箱内的润滑油通过溅油润滑各齿轮；冬天尤其重要（3）进给箱还要用箱上部的储油槽通过油绳导油润滑的方式。每班应用油壶给储油槽（润滑点3）加一次油三杠轴颈 后托架储油池的注油润滑 丝杠左端的弹子油杯润滑油绳导油润滑和弹子油杯润滑（1）丝杠、光杠及操纵杠等三杠的轴颈润滑是通过后托架的储油池内的油绳导油润滑方式实现的，每班应用油壶给储油池（润滑点16）加一次油 （2）用油壶对丝杠左端的弹子油杯（润滑点17）进行注油润滑床鞍、导轨面和刀架部分浇油润滑和弹子油杯润滑（1）每班工作前后都要擦净床身导轨和中小滑板燕尾导轨（2）用油枪浇油润滑导轨表面（3）摇动中滑板手柄，露出油盒并打开油盒盖，用油枪注满油盒（润滑点7）并盖好油盒盖（4）每班应用油壶对刀架和中小滑板丝杠轴颈处的弹子油杯进行注油润滑（润滑点5，6，10，11，12，13，14，15）尾座弹子油杯润滑每班用油壶对尾座上的弹子油杯（润滑点8，9）进行注油润滑交换齿轮箱中间齿轮油脂杯润滑每班把交换齿轮箱中的中间齿轮轴轴头的螺塞拧动一次，使轴内的润滑脂供应到轴与套之间进行润滑（润滑点1）2号钙基润滑脂 3车床日常保养要求 为了保证车床的加工精度、延长其使用寿命、保证加工质量、提高生产效率，车工除了能熟练地操作机床外，还必须学会对车床进行合理的维护、保养。 车床的日常维护、保养要求如下：（1）每天工作后，切断电源，对车床各表面、各罩壳、导轨面、丝杠、光杠、各操纵手柄和操纵杆进行擦拭，做到无油污、无铁屑、车床外表清洁。（2）每周要求保养床身导轨面和中、小滑板导轨面及转动部位的清洁、润滑。要求油眼畅通、油标清晰，清洗油绳和护床油毛毡，保持车床外表清洁和工作场地整洁。 （二）机器与机构、零件与构件 你知道图117中所示这些机械是怎样组成并工作的吗？ a) b) c) d) 图117 各种机械组成 a)台式钻床 b)汽车 c)自行车 d)车床 1.机器与机构 （1）机器是人们根据使用要求而设计制造的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动，如图118所示。 a) b) c) 图118 机器组成 a) 电动机 b) 装载机 c) 手机 （2）机构是具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和力的构件系统，如图119所示汽油机中的曲柄滑块机构、齿轮机构、带传动机构和凸轮机构等。汽油机的组成： 图119 汽油机的组成 知识链接 如果不考虑做功或实现能量转换，只从结构和运动的观点来看，机构和机器之间是没有区别的。因此，为了简化叙述，有时也用“机械”一词作为机构和机器的总称。“机械基础”就是“机构和机器基础”的简称。 （3）机器的组成机器的组成通常包括动力部分、传动部分、执行部分和控制部分。 以家用洗衣机组成为例，电动机产生的动力经带传动和减速器传动后，带动波轮旋转，整个洗衣过程由洗衣机中的控制器进行控制，如图120所示： 图120 家用洗衣机组成 （4）机器各组成部分的作用和应用举例（见表13） 表13 组成部分 作用 应用举例 动力部分 把其他类型的能量转换为机械能，以驱动机器各部件运动 电动机、内燃机、蒸汽机和空气压缩机等 传动部分 将原动机的运动和动力传递给执行部分 金属切削机床中的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构等 执行部分 直接完成机器的工作任务，处于整个传动装置的终端 金属切削机床中的主轴、滑板等 控制部分 显示和反映机器的运行位置和状态，控制机器正常运行和工作 机电一体化产品（数控机床、机器人）中的控制装置等 2零件与构件 （1）零件是机器及各种设备的基本组成单元，如图121所示汽油机连杆体上的螺母、螺栓、轴套等。有时也将用简单方式连成的单元件称为零件，如轴承等。 （2）机构是由许多具有确定相对运动的构件组成的，构件是机构中的运动单元体，如图120所示内燃机曲柄滑块机构中的曲柄、连杆和滑块等。 a) b) 图121 零件与构件组成 a) 汽油机连杆体 b) 内燃机曲柄滑块机构（3）零件与构件的区别和联系（见表14） 名 称 区 别 联 系 零件 制造单元构件可以是一个独立的零件，如内燃机中的曲轴，也可以是由若干个零件组成的刚性结构，如汽油机中的连杆体 构件 运动单元 表14 （4）机械、机器、机构、构件、零件之间的关系（见图121）零件组成构件组成机构组成机器（制造单元）（运动单元）（传递、转变运动形式）（利用机械能做功或实现能量转换）机械 图121 机械、机器、机构、构件、零件之间的关系 3.机械零件的材料、结构和承载能力 （1）机械零件的材料机械设备的每一个零件都是由材料所制成，工程材料贯穿于机械的始终。工程材料工业领域所涉及的材料。金属材料工程材料非金属材料 复合材料 我们应该根据应用要求的不同选择相应的工程材料。 1）金属材料的常见分类（见图123）： 图123 金属材料的分类 2）非金属材料与复合材料（见图124） 非金属材料 复合材料 汽车火花塞采用非金属材料（陶瓷） 上海杨浦大桥的桥面采用复合材料 皮革 图124 非金属材料与复合材料应用 （2）机械零件的结构 机械零件的结构工艺性就是零件设计时从选材、毛坯制造、机械加工、装配以及保养维修所考虑的工艺问题。 良好的结构工艺性可以使机械零件方便经济地生产制造出来，便于装配成机器。机械零件的结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑，如图125所示。 图125 轴类零件 （3）机械的承载能力 为了保证机械在载荷作用下能正常地工作，必须要求每个构件都具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力，如图126所示。电梯 汽车轮胎的紧固螺栓 图126 机械承载能力 强度 塑性 力学性能 硬度 韧性 疲劳强度 任何机械零件工作时都会受到力的作用，在这些力的作用下，材料所表现出来的性能称为材料的力学性能。（三）运动副机构具有确定运动的构件系统，其组成要素有构件和运动副。运动副是指两构件直接接触且又能产生一定形式的相对运动的可动连接，根据两构件之间的接触情况是点(或线)、面，可分为低副和高副两大类，如图127所示。1 低副 a) b) 图127 货物与地面的不同接触方式 a)高副 b)低副 1低副的分类与应用特点转动副：构件只能绕轴线作相对转动移动副：构件只能作相对直线转动螺旋副：构件沿轴线作相对螺旋运动按两构件之间相对运动特征的不同，分：低副是指两构件之间作面接触的运动副。 （1）低副的分类（见图127） （2）低副的应用特点（见图128）低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载荷时的单位面积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大，故较耐用，传递力性能好。低副属滑动摩擦，摩擦损失大，因而效率较低。此外，低副不能传递较复杂的运动。 a) b) c) 图128 低副的分类及应用 a)转动副 b)移动副 c)螺旋副 （3）低副符号在分析机构运动时，为了使问题简化，可以不考虑那些与运动无关的因素(如构件的外形和断面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造等)，仅用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置。在图129所示转动副及其表示方法中，小圆圈表示转动副，线段表示构件，带阴影线的构件表示机架(固定不动)。 a) b) c) 图129 低副结构及符号 a)固定铰链与活动铰链转动副 b)移动副 c)螺旋副 2高副的分类与应用特点高副是指两构件之间作点或线接触的运动副。滚动轮接触：车轮与钢轨接触凸轮接触：凸轮与从动杆的接触齿轮接触：齿轮啮合接触 按接触方式分： （1）高副的分类（见图