机械制造装备及自动化实验解析

机械创造装备实验指导书

实验一CA6140车床结构剖析

一、实验目的

1.了解机床的用途，总体布局，以及机床的主要技术性能。

2.对照机床传动系统图，分析机床的传动路线。

3.了解和分析机床主要零部件的构造和工作原理。

二、实验原理及方法

本实验是利用现场CA6140普通车床讲解机床的主耍结构部件及主要技术性能。

机床的传动系统。主要方法是打开主轴箱，溜板箱、小刀架以及尾座，以实物进行观

察，并让同学们自己动手拆卸一些部件，组装。

三、CA6140型普通车床用途及布局

CA6140车床是普通精度级车床。万能性较大。合用于加工各种轴类、套筒类

和盘类零件等回转体表面及各种常用的公制、模数、英制和节径螺蚊。CA6140车

床的总体布局如图1—1所示。

图1—1CA6140型普通车床外行图

I.主轴箱2.横溜板3.尾座4.床身5.右床座6.溜板箱7左床座.8进给箱.2.CA6140

型普通车床的主要技术性能

床面上最大工件回转直径DM00豪米

床鞍上最大工件回转直径D=210毫米

最大工件长度1000毫米

最大车削长度900毫米

主轴内孔直径48毫米

主轴前端锥度莫氏6号

W轴转速正转Z=24级n=10—1400车专/分

反转Z=12级n=14—1580转/分

进给量：S纵二0.028—6.33毫米/转

S横=0.55纵

溜板箱及刀架纵向快移速度V快=4米/分

车削罗纹范围：

公制罗纹时种S=l—192毫米

英制罗纹20种a=2—24扣/英寸

模数罗纹39种m=0.25—48毫米

径节罗纹37种D=l—96牙/英寸

主电动机7.5千瓦1450转/分

溜板箱快速机电370瓦2600转/分

3.机床的传动系统

图1—2是CA6140型普通车床的传动系统图。主轴箱中有双向多片式磨擦离合器、

制动器及控制机构双向磨擦离合器装在轴1上，内磨擦片装在轴1的花键上，与轴1一

起转。外磨擦片外圆上相当于键的四个凸起装在齿轮的缺口槽中，外片空套在轴1上。

当向上扳动控制轴上的手柄时，杆向外挪移，齿扇顺时针方向转动，齿条通过拨又使

滑套向右挪移。

将元宝销（杠杆）的右端压下，由于元宝销是用销钉装在轴1上的，所以此时元宝

销顺时针摆动，推动装在粕1内孔中的杆向左挪移，杆9通过销子带动压块向左压，左

离合器压紧，主轴正转。同理向下板动手柄21时，右离合器压紧，主轴反转。当手柄

处于中间位置时，离合器脱开，制动器制动，主轴住手转动。

四、实验仪器及材料

1.CA6140普通车床一台。

2.三爪卡盘和四爪卡盘各一个。

3.卡盘搬手和刀台搬手各一个。

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4.尾座用钻卡子一个。

图1一2CA6140型普通车床传动系统

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五、实验步骤1.打开主轴箱的箱盖，观看主轴箱

内的各传动轴的基本结构与其运动的关系。2.观查卡盘的结构（三爪卡盘和四

爪卡盘）。

3.进给箱的结构。观查进给箱中进给运动传动链中的传动比变换装置（变速装置，

变速机构），它的功用是改变被加工罗纹的螺距或者机动进给的进给量。

4.溜板箱。在溜板箱上装有小刀架，可同时安装四把刀。溜板箱的功用是把进给

箱传来的运动传给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速挪移或者车罗纹。

5.尾架（尾座），它的功用是用后顶尖支承工件。

六、分析整理实验数据，写出实验报告

七、思量题

1.在实验过程中，传动主轴应该是第几根轴？第一根轴上有磨擦离合器，它是怎

样工作的？

2.机床的主要组成部件有几个？

3.尾座的功用有哪些？

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实验二主轴回转精度测量

一、实验目的

1.初步掌握主轴回转精度的测量原理和方法。

2.了解实验数据的处理方法和主轴回转误差的评定方法。

3.作出车床主轴回转运动误差图象，评定主轴回转精度的高低。

二、实验原理及方法

本实验采用单向测量法，用时间记录（直角坐标系统）经人工采样，数据处理，

用圆图象来表示回转运动误差。

单向测量法原理如图3-1所示。

在车床主轴锥孔中安装一个可调整球心位置的基准球，另在水平方向，通过主轴

中心安装一只非接触的位移传感器。

当忽略基准球的形状误差时，由传感器所获得的信号为x=ECOS

图3—1问转运动误差图

costecost

它由两个部份组成，即式中的

ecoswt—基准球安装偏心在水平方向的分量，是属于确定性信号。

ecost—瞬时回转中心的径向漂移在水平方向的分量，是属于非确定信号。

当令ecost=0时，贝ij

X=cost

此时，传感器的信号反映了主轴的回转误差。

要使ecoswt=0,可采用电气滤波，反向测量方法，本实验采用摆动装置调整基

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准球的安装偏心，使偏心量e尽可能趋近了零。

三、实验仪器及材料

l.DGC—6PG/A电感式传感器。

2.DGB—4电感测微仪。

3.DWY—Z型电容式位移震动测量仪。

4.SC—16型光线示波器。

5.摆动装置（由基准球和调整盘组成），基准球（直径，圆度，光洁度）。

调整盘：由两个圆盘组成，中间用八个螺钉连接，调整螺钉可以调整基准球的偏

心量。

6.DGC-6PG/A及BGBV电感测微仪，用以调整基准球的偏心量e,使偏心量趋

近于零。

四、实验步骤1.将摆动装置

的锥柄插入主轴锥孔为。

2.按方框图联接各仪器，待检查无误后方可接通电源。

3.调整摆动盘的螺钉，通过DGC-6PG/A和DGBT的观察，使基准球的偏心量e

尽可能趋近于零。

图3—2实验方框图

4.安装传感器2,并调整传感器2与标准圆球之间的距离，达到仪器所要求的原始

间隙。

5.开动机床，转速n=l0—1400转。

6.用SC-16型光线示波器记录波形。

五、分析整理实验数据，写出实验报告如下

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图3—3为光线示波器记录的误差曲线示例，取H-10圈误差信号进行人工采样，每

圈取12等间距采样点，作零线(I),测出各采样点的误差值Xi,并计算出各采样

x

图3—4误差曲线的采样

在极坐标纸上取30。为一间距，将一圈等分为12份，取基圆，以基圆为基准零线,

将采样值点在基圆上下标出，由于各圈的误差不重合，可得到总误差运动图象，如图

3-5-a所示，由各采样点的平均值作图，可得到平均误差运动图象，如图3-5-b所示。

I.径向误差运动值

首先在圆图象上找出最小间距中心MRS,这是两个包含总误差运动圆图象的同

心圆的半径差具有最小值时的共同圆心。采用试凑法找两个同心圆，每一个圆都与圆

图象有两个切点，且内外圆的切点交织罗列。

以MRS为圆心，这两个包容误差运动圆图象的同心圆的半径差为径向误差运

动值。

II.随机误差运动值

沿通过极坐标中心的半径方向测量的总误差运动圆图象的最大，宽度为随机误差

运动值。

表3-1

IIIII1\VVIvnvmF均值

采样於0

X

X

X

1

1

1

1

X

该二误差运动值如图3—6所示。

图3—6平均误差运动图象

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实验结果分析：

(1)评定主轴回转精度的等级，(按下表进行评定)

等级023456778

0.512510152040

(2)找出创造装配等因素和回转误差的关系。

(3)提出主轴部件设计创造改造的意见。

六、思量题

1.回转精度的测试原理和方法是什么？

2.实验中采用哪些主要仪相?

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实验三机床几何精度检验

一.实验目的

1.通过对车床几何精度的检验，熟悉机床几何精度检验的内容、原理、

方法、步骤和仪器的使用，以及实验数据处理方法。

2.了解机床几何精度与加工精度和机床设计的关系。

二.实验原理及方法

机床几何精度检验是机床精度检验的内容之一。它包括检查机床上安

装工件或者刀具的主要基面的几何精度；机床上主要部件运动轨迹的精度;

各基面间以及各基面与主要部件运动方向间的相互位置精度等。具体的包

括机床导轨不直度，不平行度，不垂直度，工作台面不平度机床各部件之

间的不垂直度、不平行度、不同轴度和机床部件的运动精度。

以上各项都是检验实际形状（或者位置）对理想形状（或者位置）的

变动量，而且在确定理想形状的位置时，应该使理想形状与实际形状相

接触并使二者之间的最大距离为最小。

工件加工后的几何形状和尺寸能否达到一定的精度要求，最基本的决

定条件之一是机床的几何精度必须符合要求，所以机床在创造、装配完成

后和每次大修后都需经过几何精度的检验。

检验方法采用光学仪器（自准直仪、框式水平仪）测量法和打表法。

1.框式水平仪的工作原理：

框式水平仪主要部份是一个弧形玻璃管，它的内壁磨成100米摆布的

曲率半径。刻有刻度的玻璃管内充以少量乙醛液体，中间留一个气泡。如

图1所示。不论水平仪放在什么位置，玻璃管中的液面总是处于水平，气

泡总是向高处挪移，读出气泡两端边缘，挪移的格数，即可求出相应的高

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度差。水平仪的刻度值为0。02/1000,它表示将该水平仪放在1米长的平尺

表面上，在平尺右端垫起0。02mm的高度，平尺便倾斜一个a角，此时，水

平仪正好挪移一个刻度值。

如果我们在实验中，框式水平仪不是放在1米的平尺上，而是放在

200mm的平板上，那末△H为多少呢？

Tga=△H/200△H=200Xtga=0.004mm

水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡挪移方向和水平挪移方向相同时读

数固为正值，相反时为负值。一

图1水平以仪测量升落差的原理图

2.自准直仪的结构及工作原理

自准直仪简称平行光管，是一种高精度的测量管。它受外界气温及振

动影响较小，测量精度比水平仪高，它能检验导轨在水平面内和垂直面内

的不直度。

结构如图2所示，它是由物镜、自准测微目镜及照明器三部份组成，反射

镜自准直仪的一个必备附件。管

1-反光镜2—物镜3—直角棱镜组4—十字分划板5—

光源6—角度分划板

7—读数鼓轮8—目镜

读数时，转动读数鼓论，使角度分划板水平线对准十字线，从固定套

管上读出分值，从刻度管上读出秒值，记为a。继续转动读数鼓路轮，角

度分划板的水平线对准反射十字线的水平线，读数角度，记为al,以后移

动过桥，每次只对准反射十字线，读出相应的角度al。

当检验导轨在水平面内的不直度时，将目镜旋转90。即可。

三.实验仪器及材料

1.CA6140普通车床一台。

2.框式水平仪。

3.自准直仪（平行光管）。

4.圆拄检棒、圆锥检棒各一只。

5.千分表及表架。

四.实验步骤

1.检验溜板挪移在垂直平面内的不直度

2.检验溜板挪移在水平面内的不直度。

3.主轴锥孔中心线的径向跳动。

4.检验溜板挪移对主轴中心线的不平行度。

5.主轴锥孔中心线和尾架套筒锥孔中心线对溜板挪移的不等高

度。

6.主轴轴肩支承面的跳动。

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7.主轴空心轴颈的径向跳动。

五.实验数据整理，实验报告：

班姓名年月

______日

实验名称________________

指导教师（签

字）

1.溜板挪移在垂直平面内的不直度：（用框式水平仪检验）填如表1

测量位置)-200200-400400-60)600-800500-1000

垂直平面内水平

仪读数

水平平面内水平

仪读数

2.溜板挪移在水平面内的不直度：填入表2中:

测量位置0-20020)-400400-600600-800800-1000

垂直平面内平行无

管读数

水平平面内平行天

管读数

3.主轴锥孔中心线的径向跳动。检验数值填入表3中:

为3屋4允差是否合

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格

a0.0

b0.0>.

4.溜板挪移对主轴中心线的不平行度，检验数据填入表4中:

Oo位置%=与=

18Oo位置3180=b]80=

误差计算aaa2/bbb2