CA6140车床“三箱”拆装与传动综合实验改革研究

李姗姗

摘要： CA6140车床“三箱”拆装与传动是《机械制造装备与设计》课程开设的一门综合实验，开设这门实验的目的是为了提高学生的动手能力，增强学生对传统机床内部结构、配合及传动的认识与理解。与此同时对提高学生机械设计能力、激发自主学习的积极性起到了很大的促进作用，希望通过本次改革对学生将来步入工作岗位提供有力的支撑。

Abstract： The CA6140 lathe "three-box" disassembly and transmission is a comprehensive experiment in the course of "Machinery Manufacturing Equipment and Design". The purpose of this experiment is to improve students' practical ability and enhance students' understanding of the internal structure， coordination and cooperation of traditional machine tools. Knowledge and understanding of transmission. At the same time， it has greatly promoted the improvement of students' mechanical design ability and stimulating the enthusiasm of independent learning. It is hoped that this reform will provide strong support for students to enter the workplace in the future.

关键词： 机床拆装;综合实验;传动;拓展

Key words： machine tool disassembly;comprehensive experiment;transmission;expansion

中图分类号：G642.0                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0242-02

0  引言

机械制造裝备与设计是机械制造及其自动化专业的学生在大学必修的一门重要的专业课程，它综合了机械制图、几何量公差与测量、机械设计、数控机床等一系列的课程。为了提高教学质量，现已从原有的单纯黑板教学转化为多媒体与生产实习相结合的方式，通过历年的教学评估、校友反馈我们发现已取得了显著的教学成果。但时代在进步，对当代大学生的专业要求也日益提高，我们也开始尝试创新型综合实验模式，试图调动学生的积极性与参与感，避免传统的老师演示、学生单向记忆的教学弊端，为学生将来步入社会从事机械设计和研究工作起到有力的支撑作用[1]。

1  “三箱”拆装与传动实验教学现状

CA6140车床“三箱”拆装与传动是机械制造装备与设计的课内实验，一般设有主轴箱、进给箱、溜板箱结构拆装和主轴回转精度测量两部分实验项目，每个实验项目都有相应的实验目的与要求（见表1）。

两组实验实践性很强，需要学生亲自动手拆卸机床各部分零件并最后再安装成原样，这就要求学生熟悉掌握车床的总体布局及零件间的装配方式。但由于机床内部结构复杂，通过传统的视频、文字形式的讲解学生不能直观清晰的理解零件间的配合方式及拆卸技巧，这就造成老师干预过多、学生参与感减弱的现象发生。希望通过本次教学改革能改善目前教学窘境，提高学生的自主性、探索性兴趣，培养学生综合性实践能力[2]。

2  “三箱”拆装与传动综合实验的设计

根据现有的教学条件，该项综合实验分步实施，具体步骤如下所示：①掌握CA6140车床主轴箱、进给箱、溜板箱的传动路线。②引进宇龙机床结构原理仿真软件，在仿真软件上可进行多次重复性的箱体拆装，了解机构间的配合及对应的拆卸工具。③现场实操以小组责任制的形式进行拆装实验，实验前制定详细的拆装方案、拆装过程中做好拆卸记录以保证最后能快速的装配成原有的形貌。④主轴回转精度测量，检测主轴回转径向圆跳动，这是对学生装配过程好与坏的一种检验。

3  “三箱”拆装与传动实践教学环节

以CA6140普通车床为例，实践教学环节包括：主轴箱的结构拆解、进给箱的结构拆解、溜板箱的结构拆解以及最终的主轴回转精度校验[3-5]。

3.1 主轴箱的结构拆装

主轴箱固定在床身的左端，其内部装有主轴的传动装置及变速机构。主轴箱的作用是通过三爪卡盘夹紧工件，通过齿轮的啮合将电机的运动传递给主轴，以实现零件回转的主运动和换向功能。

打开主轴箱箱盖结合机床传统系统图及主轴箱装配图学生掌握以下几点：①找到传动轴与主轴的空间位置;②通过操纵相关手柄找到主轴内滑移齿轮的位置，了解它的结构及实现的功能;③根据装配图上的标记将轴Ⅰ到轴Ⅵ从主轴箱中拆卸下来;④以小组的形式进行各部分轴的拆卸;⑤将拆卸下来的零件按顺序放到实验平台上进行拍照留档;⑥最后将轴的各部分零件再逐一装配到一起。

有些同学会问现在都已经实现数控普及了，为什么我们还要学习掌握普通机床的传动。普通机床是基础，现在的数控机床主轴箱都很小，其内部只有一根主轴，零件的主运动是通过异步电机无级变速来实现的，我们只有掌握普通机床的传动，才能深入理解其内部的真谛。

3.2 进给箱的结构拆装

进给箱固定在床身的左前端，其内部有进给运动的变速装置及操纵机构，用于改变车削螺纹的螺距或机动进给量。进给箱内部主要由八个基本螺距机构和四个增倍机构组成，通过拨叉改变齿轮间的啮合，进而实现车削螺纹导程的变换和进给量的变速。“三箱”拆装我们也可以看到光杠、丝杠是连接进给箱与溜板箱的中间元件，用于进给与螺纹之间的切换。

打开进给箱的箱盖需要进行以下几部分拆装：①了解挂轮架的结构;②掌握基本组、增倍组操纵机构的工作原理及结构;③掌握车削不同螺纹的转换机构及光杠、丝杠传动的操纵机构。

3.3 溜板箱的结构拆装

溜板箱固定在刀架部分的底部，用于将光杠、丝杠传递来的旋转运动转变为直线运动，并带动刀架进给，控制刀架运动的接通、断开和换向及机床过载时控制刀架自动停止进给，手动操纵刀架移动或实现快速移动等。

需要掌握的机构有：①超越离合器、安全离合器;②接通丝杠传动的开合螺母机构及对应的操纵机构;③将光杠运动传至纵向齿轮齿条和横向进给的操纵机构;④保证机床安全工作的过载保险装置和互锁机构及工作原理。

3.4 机床的装配

机床装配顺序基本上与拆卸顺序相反，遵循由局部到整体的装配原则。在装配过程中，让学生懂得装配不仅仅是单纯的零件堆积，而是功能的配合，每一部分的装配都影响最终的零件加工精度及机床的寿命。

3.5 主轴回转进度测量

主轴是机床的核心部件，用于保证零件加工的表面回转精度，因此主轴的回转精度是衡量机床精度的一个重要技术指标。该部分检验采用单向测量法来测量主轴的回转误差，通过拾取检验棒（装夹在主轴上）轴向六个不同位置点来进行评估。

4  课程改革前后对比

通过表2可以看到改革之后实验内容丰富了，应用现代模拟仿真手段不仅提高了教学质量而且改善了教學环境。让学生在充满发现、分析、解决问题环境中培养了科研探索能力，与此同时鼓励学生制定拆装方案，培养学生统筹全局的观念，激发学习的主动性和积极性[6]。

5  实验报告

实验报告是整个实验目的、方法、过程、结果的一种总结，同时也是对之前实验与操作的一种回顾与学习[7]，具体内容与格式见表3。

6  制定教改调查建议问卷调查

教改是否有成效需要通过具体实施方案推行、对比、研究总结，才能得到客观的结论。综合实验结束后，会对任课班级进行问卷调查见表4，通过学生的反馈逐步改善，最后推广。

7  结语

“三箱”拆装与传动综合实验可以让学生更加深入、细致地学习了机床内部结构的相关知识，学生在实验动手能力、独立思考能力、分析总结能力、团队协作能力都得到了综合性训练与培养。在今后的教学中应不断完善教学方式和内容，改善教学方案，切实满足学生专业发展要求，为将来步入社会奠定扎实的基础。

参考文献：

[1]陈修祥，王泽，孙奎洲.机械设计课程教学改革——机床拆装项目教学[J].江苏技术师范学院学报，2012.

[2]张彤彤.浅谈《金属切削机床概论》课程教学改革[J].职业， 2011（003）：168.

[3]赵军华，李小强，曹和平.浅析对数控机床机械结构的要求[J].黑龙江科技信息，2007（11X）：40.

[4]张贵珍，刘宪斌，王运花.适应卓越工程师培养的工科教材建设研究[J].中国轻工教育，2012，05（67）：77-79.

[5]姚俊，王平.主轴回转精度测量方法[J].制造技术与机床，2011（12）：176-180.

[6]李琦.基于工作过程的金属切削机床结构认知与拆装课程教学改革研究[J].船舶职业教育，2013（02）：28-30.

[7]黄晓敏.《数控机床结构》教学改革初探[J].科技信息（学术研究），2006，10（10）：70-71.