工程學(xué)教案(3.2)

1、 理 論 課 教 案 學(xué)科機(jī)械制造工程學(xué)第3章 機(jī)床與刀具第2節(jié) 車削教學(xué)類型授新課授課時(shí)數(shù)4授課班級(jí)0916班教學(xué)目的和要求1、了解車床加工工藝范圍及主要結(jié)構(gòu) 。2、掌握轉(zhuǎn)速的計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：傳動(dòng)系統(tǒng)圖難點(diǎn)：轉(zhuǎn)速的計(jì)算教具準(zhǔn)備掛圖復(fù)習(xí)提問什么是傳動(dòng)系統(tǒng)圖？作業(yè)布置附后教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記3.2 車削車床加工是機(jī)械加工的一部份。車床加工主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床加工。（車削中心）3.2.1 車削的工作原

2、理及其運(yùn)動(dòng)主要運(yùn)動(dòng)有：1、表面成形運(yùn)動(dòng)（1）工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)（2）刀具的移動(dòng)：縱向、橫向、斜向車削螺紋時(shí)，只有一個(gè)符合的主運(yùn)動(dòng)，即螺旋運(yùn)動(dòng)。（分解主軸旋轉(zhuǎn)、刀具移動(dòng)）2、輔助運(yùn)動(dòng)切入運(yùn)動(dòng)、刀架、尾座機(jī)動(dòng)快速移動(dòng) 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記3.2.2 車削的工藝范圍和組成部件1、車削加工的工藝特點(diǎn)（1）車削加工范圍廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)。能很好適應(yīng)工件材料、結(jié)構(gòu)（下圖）、精度、表面粗糙度及生產(chǎn)批量的變化?？绍囅鞲鞣N鋼材、鑄件等金屬，又可車削玻璃鋼、尼龍、膠木等非金屬。對(duì)不易進(jìn)行磨削的有色金屬工件的精加工，也可采用金剛石車刀進(jìn)行精細(xì)車削。圖3-7 車床加工的典型表面

3、車削加工一般是等截面（即切削寬度、切削厚度均不變，其中，粗車時(shí)毛坯余量的不均勻可忽略不計(jì)）的連續(xù)切削，因此，切削力變化小，切削過程平穩(wěn)，可進(jìn)行高速切削和強(qiáng)力切削，生產(chǎn)率較高。 車削采用的車刀一般為單刃刀，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、刃磨方便、安裝方便。同時(shí)，可根據(jù)具體加工條件選用刀具材料和刃磨合理的刀具角度。這對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本具有重大意義。 車削加工尺寸精度范圍一般在IT10IT7之間，精細(xì)車達(dá)IT6IT5，表面粗糙度值Ra為6.30.8µm，精細(xì)車Ra為0.40.2µm.適于工件的粗加工、半精加工和精加工。車床通用性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度低，加工輔助

4、時(shí)間多，適用于單件、小批量生產(chǎn)及修理。 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記2. CA6140型車床組成部件圖3-8 CA6140型車床（1） 主軸箱（床頭箱） 主軸箱固定在床身的左上部，箱內(nèi)裝有齒輪、主軸等，組成變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該變速機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至主軸，通過改變箱外手柄位置，可使主軸實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速的正、反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2） 進(jìn)給箱（走刀箱） 進(jìn)給箱固定在床身的左前下側(cè)，是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的變速機(jī)構(gòu)。它通過掛輪把主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給絲杠或光杠，可分別實(shí)現(xiàn)車削各種螺紋的運(yùn)動(dòng)及機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（3）溜板箱（拖板箱） 溜板箱固定在床鞍的前側(cè)，隨床鞍一起在床身導(dǎo)軌上作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)

5、。通過它把絲杠或光杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榇舶啊⒅谢宓倪M(jìn)給運(yùn)動(dòng)。變換箱外手柄位置，可以控制車刀的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)方向、起動(dòng)或停止）（4） 掛輪箱 掛輪箱裝在床身的左側(cè)。其上裝有變換齒輪（掛輪），它把主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給進(jìn)給箱，調(diào)整掛輪箱上的齒輪，并與進(jìn)給箱內(nèi)的變速機(jī)構(gòu)相配合，可以車削出不同螺距的螺紋，并滿足車削時(shí)對(duì)不同縱、橫向進(jìn)給量的需求。 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記（5） 刀架部件 由兩層滑板（中、小滑板）、床鞍與刀架體共同組成。用于安裝車刀并帶動(dòng)車刀作縱向、橫向或斜向運(yùn)動(dòng)。（6）床身 是精度要求很高的帶有導(dǎo)軌（山形導(dǎo)軌和平導(dǎo)軌）的一個(gè)大型基礎(chǔ)部件，用以支承和連

6、接車床的各個(gè)部件，并保證各部件在工作時(shí)有準(zhǔn)確的相對(duì)位置。床身由縱向的床壁組成，床壁間有橫向筋條用以增加床身剛性。床身固定在左、右床腿上。（7）床腳 前后兩個(gè)床腳分別與床身前后兩端下部連為一體，用以支撐安裝在床身上的各個(gè)部件。同時(shí)，通過地腳螺栓和調(diào)整墊塊使整臺(tái)車床固定在工作場(chǎng)地上，通過調(diào)整，能使床身保持水平狀態(tài)。 （8） 尾座 尾座是由尾座體、底座、套筒等組成的。它安裝在床身導(dǎo)軌上，并能沿此導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)，以調(diào)整其工作位置。尾座上的套筒錐孔內(nèi)可安裝頂尖、鉆頭、鉸刀、絲錐等刀、輔具，用來支承工件、鉆孔、鉸孔、攻螺紋等。（9）絲杠 絲杠主要用于車削螺紋。它能使拖板和車刀按要求的速比作很精確的直線移動(dòng)

7、。（10）光杠 光杠將進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)傳遞給溜板箱，使床鞍、中滑板作縱向、橫向自動(dòng)進(jìn)給。（11） 操縱桿 操縱桿是車床的控制機(jī)構(gòu)的主要零件之一。在操縱桿的左端和溜板箱的右側(cè)各裝有一個(gè)操縱手柄，操作者可方便的操縱手柄以控制車床主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停車。（12） 冷卻裝置 冷卻裝置主要通過冷卻泵將箱中的切削液加壓后噴射到切削區(qū)域，降低切削溫度，沖走切屑，潤滑加工表面，以提高刀具的使用壽命和工件表面的加工質(zhì)量。 3.2.3 車床的傳動(dòng)系統(tǒng)及主要結(jié)構(gòu)CA6140型臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記傳動(dòng)系統(tǒng)圖：表明機(jī)床的全部運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。傳動(dòng)系統(tǒng)包括：（主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、進(jìn)

8、給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈）1、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩末端件是主電動(dòng)機(jī)與主軸,它的功用是把動(dòng)力源的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳給主軸,使主軸帶動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng),并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求。 （1） 傳動(dòng)路線 運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)(7.5k，1450r/min)經(jīng)帶輪傳動(dòng)副 130/230傳至主軸箱中的軸I。在軸I的雙向片式摩擦離合器 ，使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。當(dāng)壓緊離合器左部的摩擦片時(shí)，軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副或傳給軸II，使軸II獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時(shí)，經(jīng)齒輪50(齒數(shù))、軸 VII上的空套齒輪34傳給軸II上的固定齒輪30。這時(shí)軸I 至軸II間多一個(gè)中間齒輪34，故軸II的轉(zhuǎn)向與經(jīng)左部傳動(dòng)時(shí)相反，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一

9、種。當(dāng)離合器處于中間位置時(shí)，左、右摩擦片都沒有被壓緊，軸I的運(yùn)動(dòng)不能傳至軸 II，主軸停轉(zhuǎn)。軸II的運(yùn)動(dòng)可通過軸II和軸III間三對(duì)齒輪中的任一對(duì)傳至軸III。 運(yùn)動(dòng)由軸 III 傳往主軸有兩條路線： 1)經(jīng) 軸 III 至主軸 IV（高速路線） 。即主軸上的齒輪50滑移到左邊與軸 III 上的齒輪63嚙合，運(yùn)動(dòng)由這一對(duì)齒輪直接傳至主軸。 2)經(jīng)軸 III 軸 IV 軸 V 軸 VI（低速路線） 。即主軸上的齒輪50移到左邊與主軸上 的齒式離合器 嚙合。軸 III 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副 或 傳給軸 IV ，又經(jīng)齒輪 或 傳給軸 V 、再經(jīng)固定齒輪副 及齒式離合器 傳給主軸。 上述的傳動(dòng)路線可由傳動(dòng)路

10、線表達(dá)式來表示： 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記（2） 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)速值由傳動(dòng)系統(tǒng)圖或傳動(dòng)路線表達(dá)式可以看出，主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，可得1×2×3×（1+2×2×1）=30級(jí)轉(zhuǎn)速。但實(shí)際上軸 III 至軸 V 間的兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪變速組得到的四種傳動(dòng)比中，有兩種重復(fù)，即：其中 i2=i3 ，故實(shí)際上只有3種不同的傳動(dòng)比，因此，為 1×2×3×【1+（2×2-1）×1】=24級(jí)轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)的級(jí)數(shù)為3×（1+2×2-1）=12級(jí)。主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速，可由

11、傳動(dòng)時(shí)所經(jīng)過的傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)列出運(yùn)動(dòng)平衡式求得。如下式：nmax=1450×（130/230）×（1-0.02）×（56/38）×（39/41）×（63/50）=1418（r/min）nmin=1450×（130/230)×(1-0.02)×(51/43)×(51/43) （20/80）×（20/80）×（26/58）10（r/min）正轉(zhuǎn)24級(jí)：10-1400 r/min 反轉(zhuǎn)12級(jí)：14-1580 r/min主軸轉(zhuǎn)速之間按等比級(jí)數(shù)排列，CA6140為1.25。 反轉(zhuǎn)通常不用于切削

12、，主要切螺紋時(shí)退刀，避免亂扣。為節(jié)省時(shí)間，反轉(zhuǎn)速度較高，級(jí)數(shù)較少。 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈（1）螺紋進(jìn)給傳動(dòng)鏈（米制螺紋、模數(shù)制、英制、徑節(jié)制）還能車削大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)和較精密的螺紋。以車削米制螺紋為例： 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記（2）縱向和橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)一般車削時(shí)刀架機(jī)動(dòng)進(jìn)給的縱向和橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈，由主軸至進(jìn)給箱中軸XVII的傳動(dòng)路線與車公制或英制常用螺紋的傳動(dòng)路線相同，其后運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副傳至光杠XIX（此時(shí)離合器M5脫開，齒輪Z28與軸XIX

13、齒輪Z56 嚙合)，再由光杠經(jīng)溜板箱中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別傳至光杠齒輪齒條機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給絲杠XXVII，使刀架作縱向或橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給，其縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)路線表達(dá)式如下：（3）刀架快速機(jī)動(dòng)移動(dòng)刀架的快速移動(dòng)是使刀具機(jī)動(dòng)地快速退離或接近加工部位，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短輔助時(shí)間。當(dāng)需要快速移動(dòng)時(shí)，可按下快速移動(dòng)按鈕，裝在溜板箱中的快速電動(dòng)機(jī)（0.25kW，2800r/min）的運(yùn)動(dòng)便經(jīng)齒輪副傳至軸XX，然后再經(jīng)溜板箱中與機(jī)動(dòng)進(jìn)給相同的傳動(dòng)路線傳至刀架，使其實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的快速移動(dòng)。為了節(jié)省輔助時(shí)間及簡化操作，在刀架快速移動(dòng)過程中光杠仍可繼續(xù)傳動(dòng)，不必脫開進(jìn)給傳動(dòng)鏈。這時(shí)，為了避免光杠和快速電動(dòng)機(jī)同時(shí)傳

14、動(dòng)軸XX而導(dǎo)致其損壞，在齒輪Z56 及軸XX之間裝有超越離合器，即可避免二者發(fā)生的矛盾。 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記3車床的主要結(jié)構(gòu)（1）主軸箱 主軸箱功用：支承并傳動(dòng)主軸，使其實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、停止、變速和換向。CA6140主軸箱圖1）主軸組件CA6140車床主軸是一個(gè)空心的階梯軸，其內(nèi)孔可用來通過棒料、拆卸頂尖，安裝夾緊裝置的杠件。主軸前端的錐孔用以安裝頂尖或心軸，主軸后端的錐孔是加工主軸時(shí)的工藝基面。主軸尾端的外圓柱面可作為安裝各種輔具的基面。 主軸前端用來安裝卡盤或撥盤，短圓錐作定位基面。法蘭外圈的11個(gè)螺紋孔用來拉緊四爪卡盤或撥盤，另一個(gè)孔裝定位銷傳遞轉(zhuǎn)矩。內(nèi)

15、圈有8個(gè)螺紋孔用來安裝三爪卡盤。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是裝卸方便、安全可靠、定心精度高、主軸前端懸伸短。 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記卡盤的連接（車床主軸軸端的結(jié)構(gòu)形式） 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記2）變速操縱機(jī)構(gòu) 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記（2）溜板箱：將絲杠或光桿傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)刀架進(jìn)給，同時(shí)控制刀架運(yùn)動(dòng)的接通、斷開和換向，機(jī)床過載時(shí)能控制刀架自動(dòng)進(jìn)給以及手動(dòng)操縱刀架異動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)刀架的快速移動(dòng)等。1）縱向、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給及快速移動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)。1、6-手柄 2、21-銷軸3-手柄座 4、9-球頭

16、銷5、7、23-軸 8-彈簧銷 10、15-撥叉軸 11、20-杠桿 12-連桿 13、22-凸輪 14、18、19-圓銷 16、17-撥叉 2）超越離合器及安全離合器當(dāng)快速電動(dòng)機(jī)使傳動(dòng)軸XX快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠齒輪Z56與軸XX間的超越離分器M6，可避免與進(jìn)給箱傳來的慢速工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)發(fā)生矛盾。安全離合器為過載保險(xiǎn)裝置，其作用是防止過載和發(fā)生偶然事故時(shí)損壞機(jī)床的機(jī)構(gòu)。它由端面帶螺旋形齒爪的左右兩半部5和6組成，其左半部分5用鍵裝在超越離合器M6的星輪4上，切與軸XX空套，右半部6與軸X X用花鍵聯(lián)接。在正常工作情況下，在彈簧9壓力作用下，離合器左右兩半部分相互嚙合，由光杠傳來的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)齒輪Z56、

17、超越離合器M6和安全離合器M7，傳至軸XX和蝸桿7，此時(shí)安全離合器螺旋齒面產(chǎn)生的軸向分力F軸，由彈簧9的壓力來平衡。刀架上的載荷增大時(shí)，通過安全離合器齒爪傳遞的扭矩以及作用在螺旋齒面上的軸向分力都將隨之增大。當(dāng)軸向分力F軸超過彈簧9的壓力時(shí)，離合器右半部6將壓縮彈簧而向右移動(dòng)，與左半部5脫開，導(dǎo)致安全離合器打滑。于是機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈斷開，刀架停止進(jìn)給。過載現(xiàn)象消除后，彈簧7使安全離合器重新自動(dòng)接合，恢復(fù)正常工作。機(jī)床許用的最大進(jìn)給力，決定于彈簧9調(diào)定的壓力。擰轉(zhuǎn)螺母3、通過裝在軸XX內(nèi)孔中的拉桿1和圓銷10，可調(diào)整彈簧座8的軸向位置，改變彈簧9的壓縮量，從而調(diào)整安全離合器能傳送的扭矩大小。 理

18、論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記 理 論 課 教 案 附 頁 教學(xué)方法主要教學(xué)內(nèi)容和過程附記3.2.4 車床類型 車床的種類很多，按其結(jié)構(gòu)和用途可分為以下幾類： 臥式車床 立式車床 落地車床轉(zhuǎn)塔車床回輪車床 液壓仿形車床 多刀自動(dòng)和半自動(dòng)車床專用：曲軸車床、凸輪車床、鏟齒車床 。（圖片）1.立式車床用于加工徑向尺寸大，而軸向尺寸短，且形狀復(fù)雜的大型或重型零件。2、數(shù)控車床適合于加工形狀復(fù)雜或高精度的軸類、盤類及曲面零件，在新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、自動(dòng)化生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。（配圖）分為：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、全功能型數(shù)控車床、車削中心3、車削中心車削中心是一機(jī)多用的多工序加工機(jī)床，它是數(shù)控車床在擴(kuò)大工藝范圍方面的發(fā)展。（配圖）3.2.5 車刀1.車刀的種類 車刀按用途可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、成形