CA6140車床“三箱”拆裝與傳動綜合實驗改革研究

李姍姍

摘要： CA6140車床“三箱”拆裝與傳動是《機械制造裝備與設計》課程開設的一門綜合實驗，開設這門實驗的目的是為了提高學生的動手能力，增強學生對傳統機床內部結構、配合及傳動的認識與理解。與此同時對提高學生機械設計能力、激發自主學習的積極性起到了很大的促進作用，希望通過本次改革對學生將來步入工作崗位提供有力的支撐。

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.

關鍵詞： 機床拆裝;綜合實驗;傳動;拓展

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

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0242-02

0? 引言

機械制造裝備與設計是機械制造及其自動化專業的學生在大學必修的一門重要的專業課程，它綜合了機械制圖、幾何量公差與測量、機械設計、數控機床等一系列的課程。為了提高教學質量，現已從原有的單純黑板教學轉化為多媒體與生產實習相結合的方式，通過歷年的教學評估、校友反饋我們發現已取得了顯著的教學成果。但時代在進步，對當代大學生的專業要求也日益提高，我們也開始嘗試創新型綜合實驗模式，試圖調動學生的積極性與參與感，避免傳統的老師演示、學生單向記憶的教學弊端，為學生將來步入社會從事機械設計和研究工作起到有力的支撐作用[1]。

1? “三箱”拆裝與傳動實驗教學現狀

CA6140車床“三箱”拆裝與傳動是機械制造裝備與設計的課內實驗，一般設有主軸箱、進給箱、溜板箱結構拆裝和主軸回轉精度測量兩部分實驗項目，每個實驗項目都有相應的實驗目的與要求（見表1）。

兩組實驗實踐性很強，需要學生親自動手拆卸機床各部分零件并最后再安裝成原樣，這就要求學生熟悉掌握車床的總體布局及零件間的裝配方式。但由于機床內部結構復雜，通過傳統的視頻、文字形式的講解學生不能直觀清晰的理解零件間的配合方式及拆卸技巧，這就造成老師干預過多、學生參與感減弱的現象發生。希望通過本次教學改革能改善目前教學窘境，提高學生的自主性、探索性興趣，培養學生綜合性實踐能力[2]。

2? “三箱”拆裝與傳動綜合實驗的設計

根據現有的教學條件，該項綜合實驗分步實施，具體步驟如下所示：①掌握CA6140車床主軸箱、進給箱、溜板箱的傳動路線。②引進宇龍機床結構原理仿真軟件，在仿真軟件上可進行多次重復性的箱體拆裝，了解機構間的配合及對應的拆卸工具。③現場實操以小組責任制的形式進行拆裝實驗，實驗前制定詳細的拆裝方案、拆裝過程中做好拆卸記錄以保證最后能快速的裝配成原有的形貌。④主軸回轉精度測量，檢測主軸回轉徑向圓跳動，這是對學生裝配過程好與壞的一種檢驗。

3? “三箱”拆裝與傳動實踐教學環節

以CA6140普通車床為例，實踐教學環節包括：主軸箱的結構拆解、進給箱的結構拆解、溜板箱的結構拆解以及最終的主軸回轉精度校驗[3-5]。

3.1 主軸箱的結構拆裝

主軸箱固定在床身的左端，其內部裝有主軸的傳動裝置及變速機構。主軸箱的作用是通過三爪卡盤夾緊工件，通過齒輪的嚙合將電機的運動傳遞給主軸，以實現零件回轉的主運動和換向功能。

打開主軸箱箱蓋結合機床傳統系統圖及主軸箱裝配圖學生掌握以下幾點：①找到傳動軸與主軸的空間位置;②通過操縱相關手柄找到主軸內滑移齒輪的位置，了解它的結構及實現的功能;③根據裝配圖上的標記將軸Ⅰ到軸Ⅵ從主軸箱中拆卸下來;④以小組的形式進行各部分軸的拆卸;⑤將拆卸下來的零件按順序放到實驗平臺上進行拍照留檔;⑥最后將軸的各部分零件再逐一裝配到一起。

有些同學會問現在都已經實現數控普及了，為什么我們還要學習掌握普通機床的傳動。普通機床是基礎，現在的數控機床主軸箱都很小，其內部只有一根主軸，零件的主運動是通過異步電機無級變速來實現的，我們只有掌握普通機床的傳動，才能深入理解其內部的真諦。

3.2 進給箱的結構拆裝

進給箱固定在床身的左前端，其內部有進給運動的變速裝置及操縱機構，用于改變車削螺紋的螺距或機動進給量。進給箱內部主要由八個基本螺距機構和四個增倍機構組成，通過撥叉改變齒輪間的嚙合，進而實現車削螺紋導程的變換和進給量的變速。“三箱”拆裝我們也可以看到光杠、絲杠是連接進給箱與溜板箱的中間元件，用于進給與螺紋之間的切換。

打開進給箱的箱蓋需要進行以下幾部分拆裝：①了解掛輪架的結構;②掌握基本組、增倍組操縱機構的工作原理及結構;③掌握車削不同螺紋的轉換機構及光杠、絲杠傳動的操縱機構。

3.3 溜板箱的結構拆裝

溜板箱固定在刀架部分的底部，用于將光杠、絲杠傳遞來的旋轉運動轉變為直線運動，并帶動刀架進給，控制刀架運動的接通、斷開和換向及機床過載時控制刀架自動停止進給，手動操縱刀架移動或實現快速移動等。

需要掌握的機構有：①超越離合器、安全離合器;②接通絲杠傳動的開合螺母機構及對應的操縱機構;③將光杠運動傳至縱向齒輪齒條和橫向進給的操縱機構;④保證機床安全工作的過載保險裝置和互鎖機構及工作原理。

3.4 機床的裝配

機床裝配順序基本上與拆卸順序相反，遵循由局部到整體的裝配原則。在裝配過程中，讓學生懂得裝配不僅僅是單純的零件堆積，而是功能的配合，每一部分的裝配都影響最終的零件加工精度及機床的壽命。

3.5 主軸回轉進度測量

主軸是機床的核心部件，用于保證零件加工的表面回轉精度，因此主軸的回轉精度是衡量機床精度的一個重要技術指標。該部分檢驗采用單向測量法來測量主軸的回轉誤差，通過拾取檢驗棒（裝夾在主軸上）軸向六個不同位置點來進行評估。

4? 課程改革前后對比

通過表2可以看到改革之后實驗內容豐富了，應用現代模擬仿真手段不僅提高了教學質量而且改善了教學環境。讓學生在充滿發現、分析、解決問題環境中培養了科研探索能力，與此同時鼓勵學生制定拆裝方案，培養學生統籌全局的觀念，激發學習的主動性和積極性[6]。

5? 實驗報告

實驗報告是整個實驗目的、方法、過程、結果的一種總結，同時也是對之前實驗與操作的一種回顧與學習[7]，具體內容與格式見表3。

6? 制定教改調查建議問卷調查

教改是否有成效需要通過具體實施方案推行、對比、研究總結，才能得到客觀的結論。綜合實驗結束后，會對任課班級進行問卷調查見表4，通過學生的反饋逐步改善，最后推廣。

7? 結語

“三箱”拆裝與傳動綜合實驗可以讓學生更加深入、細致地學習了機床內部結構的相關知識，學生在實驗動手能力、獨立思考能力、分析總結能力、團隊協作能力都得到了綜合性訓練與培養。在今后的教學中應不斷完善教學方式和內容，改善教學方案，切實滿足學生專業發展要求，為將來步入社會奠定扎實的基礎。

參考文獻：

[1]陳修祥，王澤，孫奎洲.機械設計課程教學改革——機床拆裝項目教學[J].江蘇技術師范學院學報，2012.

[2]張彤彤.淺談《金屬切削機床概論》課程教學改革[J].職業， 2011（003）：168.

[3]趙軍華，李小強，曹和平.淺析對數控機床機械結構的要求[J].黑龍江科技信息，2007（11X）：40.

[4]張貴珍，劉憲斌，王運花.適應卓越工程師培養的工科教材建設研究[J].中國輕工教育，2012，05（67）：77-79.

[5]姚俊，王平.主軸回轉精度測量方法[J].制造技術與機床，2011（12）：176-180.

[6]李琦.基于工作過程的金屬切削機床結構認知與拆裝課程教學改革研究[J].船舶職業教育，2013（02）：28-30.

[7]黃曉敏.《數控機床結構》教學改革初探[J].科技信息（學術研究），2006，10（10）：70-71.