课题二 认识车床
车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙、滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
技能目标
1.了解CA6140型车床的型号、规格、主要部件的名称和作用
2.了解CA6140型车床各部件的传动系统
3.熟练掌握床鞍（大拖板）、中滑板（中拖板）、小滑板（小拖板）的进退刀方向
4.根据需要，按车床铭牌对各手柄位置进行调整
5.了解三爪卡盘与四爪卡盘的结构原理，掌握三爪自定心卡盘的装拆与装卸的方法
6.懂得车床维护、保养及文明生产和安全技术的知识
一、基础知识
（一）车床概述
车削加工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来改变毛坯形状和尺寸，将其加工成所需零件的一种切削加工方法。其中，工件的旋转为主运动，刀具的移动为进给运动，如图1.7所示。
图1.7 车削原理
普通车床通用性强，加工范围广，适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，例如，车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转表面，加工端面及加工各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹，还能进行钻孔、铰孔、滚花等工作，加工的尺寸公差等级为 IT11～IT6，表面粗糙度Ra值为12.5～0.8μm（见图1.8）。
图1.8 车削加工内容示意图
（二）车床的分类
车床按用途和功能的不同可分为多种类型。
（1）普通车床。加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。
（2）转塔车床和回转车床。具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。
（3）自动车床。能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。
（4）多刀半自动车床。有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床高3～5倍。
（5）仿形车床。能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。
（6）立式车床。主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。
（7）铲齿车床。在车削的同时，刀架周期地做径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。
（8）专门车床。用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。
（9）联合车床。主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。
（10）数控车床和数控车削中心。这是由电子计算机控制的，具有广泛通用性和较大灵活性的高度自动化车床。它将加工过程所需的各种操作和步骤，都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的通用计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制车床的伺服系统或其他执行部件，使车床自动加工出所需的工件。
（三）车床常用夹、辅具
车床夹具用于确定工件在车床上的正确位置，并夹紧工件，即定位和夹紧。它在车削工艺中占很重要的地位。生产中，为保证产品质量、提高生产效率、减轻劳动强度，应正确选用和使用夹具。
车床夹具按类型可分为以下几种。
• 通用夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等。
• 专用夹具。为满足某个工件的某道工序的实际使用而专门设计制作的定位夹紧装置。
• 可调整夹具。如成组夹具、组合夹具等。
其中的通用夹具应用较为常见。按结构形式可分为：心轴式夹具（有定针式心轴和锥柄式心轴）、卡盘式夹具（有自动定心的三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等）和圆盘式夹具（有固定圆盘式和可供分度的变位圆盘等）。
1.三爪自定心卡盘
三爪自定心卡盘，用于多种金属机床上，能自定中心夹紧或撑紧圆形、三角形、六边形等各种形状的外表面或内表面的工件，进行各种机械加工，夹紧力可调，定心精度高，能满足普通精度机床的要求。三爪自定心卡盘的结构特点是产品设计、制造、验收的重要依据，同时也为主机配套提供参考。
三爪自定心卡盘有两种连接形式：短圆柱及短圆锥。前者通过过渡盘与机床主轴连接，以适应早些年我国机床主轴端部不统一状况。随着主轴端部标准JB 2521—1979《法兰式车床主轴端部尺寸》及 GB/T 5900—2008《机床 主轴端部与卡盘连接尺寸》相继制订，按国标规定生产的短圆锥式卡盘不通过过渡盘直接与机床连接，使机床工具系统的刚性大大提高，从而提高了加工质量。
三爪卡盘的结构如图1.9所示。当扳手方榫插入小锥齿轮的方孔转动时，与其啮合的大锥齿轮随之转动，大锥齿轮背面是一平面螺纹，3个卡爪背面的端面螺纹与其啮合。因此当平面螺纹转动时就带动卡爪同时做向心或离心移动，从而把工件夹紧或松开。由此可见三爪卡盘的3个爪是联动的且自动定心。
图1.9 三爪卡盘
提示
（1）正爪夹持工件的直径不宜过大，卡爪伸出盘体不能超过卡爪长度的三分之一。否则，受力时容易使卡爪上的螺纹断裂，发生事故。
（2）装夹大直径工件或较大的带孔工件需车外圆时，应尽可能用反爪装夹，撑住工件内孔来车削。
（3）装夹精加工过的工件时，被夹表面应包铜皮保护，以免夹伤。
2.四爪卡盘
四爪卡盘的外形结构如图1.10所示，它有4个对称分布的卡爪，每个卡爪均可独立移动。卡爪背面有一半圆柱内螺纹同丝杠结合，丝杠向外一端有一方孔用来安插扳手方榫用以转动丝杠带动跟它啮合的卡爪移动。可根据工件的大小、形状调节各卡爪的位置。工件的旋转中心通过分别调整4个卡爪来确定。
四爪卡盘适用于装夹截面为矩形、正方形、椭圆形或其他不规则形状的工件。并可装夹加工偏心轴和偏心孔。由于四爪卡盘的卡爪是单动的，所以夹紧力比三爪卡盘大。因此它也可用来装夹尺寸较大和表面很粗糙的工件。
3.中心架、顶尖、拨盘、鸡心夹头、跟刀架
图1.11所示为中心架装夹示意图。
图1.10 四爪卡盘
图1.11 中心架装夹示意图
（1）拨盘。靠近床头装在主轴上，随主轴一同旋转。
（2）鸡心夹头。主要通过主轴头上安装的卡盘拨动鸡心夹转动，是主轴旋转带动长轴类工件一同旋转的连接附件。
（3）中心架。固定在床身导轨上用以支持长轴类工件的车削。有3个软金属爪。
（4）顶尖。装夹在主轴锥孔和尾座套筒内的附件。前者称“死”顶尖，如图1.12（a）所示，后者是活顶尖，如图1.12（b）所示，均起支撑工件和定位的作用。
图1.12 顶尖示意图
其旋转传递关系为：主轴→拨盘→鸡心夹→工件旋转。
此种装夹工件的方法称为两顶尖（针）装夹，但工件两端面必须得有中心孔。
（5）跟刀架。其作用是通过跟随车刀位移，来抵消径向切削抗力，从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度值。跟刀架上一般有2～3个卡爪，使用时固定在床鞍上，随床鞍一起移动。使用方法如图1.13所示。
图1.13 跟刀架示意
除此之外，跟刀架上还有花盘等其他的夹具，这些夹具一般情况下不常使用，故这里不做介绍。
（四）CA6140型车床的结构图
1.车床各部分名称（见图1.14）及其作用
（1）主轴部分。
① 主轴箱内有多组齿轮变速机构，变换箱外手柄位置，可以使主轴得到各种不同的转速。
② 卡盘用来夹持工件，带动工件一起旋转。
（2）挂轮箱部分。它的作用是把主轴的旋转运动传送给进给箱。变换箱内齿轮和进给箱及长丝杠配合，可以车削各种不同螺距的螺纹。
（3）进给部分。
① 进给箱。利用它内部的齿轮传动机构，可以把主轴传递的动力传给光杠或丝杠得到各种不同的转速。
② 丝杠。用来车削螺纹。
③ 光杠。用来传动动力，带动床鞍、中滑板，使车刀做纵向或横向的进给运动。
（4）溜板部分。
① 溜板箱。变换箱外手柄位置，在光杠或丝杠的传动下，可使车刀按要求方向做进给运动。
图1.14 CA6140型车床的结构示意图
1—主轴箱 2—刀架 3—尾座 4—床身 5、10—床脚 6—丝杠 7—光杠8—操纵杆 9—溜板箱 11—进给箱 12—交换齿轮箱
② 滑板。分床鞍、中滑板、小滑板3种。床鞍做纵向移动、中滑板做横向移动，小滑板通常做纵向移动。
车床基本结构
③ 刀架。用来装夹刀具。
（5）尾座。用来安装顶尖、支顶较长工件，它还可以安装其他切削刀具，如钻头、绞刀等。
（6）床身。用来支承和安装车床的各个部件。床身上面有两条精确的导轨，床鞍和尾座可沿着导轨移动。
（7）附件。中心架和跟刀架，车削较长工件时，起支撑作用。
2.车床各部分传动关系
电动机输出的动力，经皮带传给主轴箱，带动主轴、卡盘和工件做旋转运动。此外，主轴的旋转还通过挂轮箱、进给箱、光杠或丝杠传到溜板箱，带动床鞍、刀架沿导轨做直线运动，如图1.15所示。
图1.15 CA6140型卧式车床传动方框图
二、课题实施
（一）卧式车床的基本操作
1.接通电源
（1）接通总电源。一般电源电压为380V，注意观察电闸箱电压表。
（2）接通车床电源。车床本身有一电源开关旋钮。
（3）接通车床照明灯电源开关。一般为36V安全电压。
2.操作车床
（1）停车练习，调整主轴正反转，将停止手柄置于停止位置。
① 变换各种转速（包括低、高转速）。正确变换主轴转速。变动变速箱和主轴箱外面的变速手柄，可得到各种相对应的主轴转速。当手柄拨动不顺利时，用手稍转动卡盘即可。
② 主轴的正转和反转（低、中等转速下进行）。检查、确定变速手柄位置后，手上提或下压操纵杆，使主轴得到正转或反转。
③ 各种进给量的调整（包括调整挂轮箱齿轮）。正确变换进给量。按所选的进给量查看进给箱上的标牌，再按标牌上进给变换手柄位置来变换手柄的位置，即得到所选定的进给量。
④ 各种类型螺纹螺距的调整（包括调整挂轮箱齿轮等）。
⑤ 自动进给手柄的操纵（包括纵向和横向进给）。熟悉掌握纵向和横向手动进给手柄的转动方向。左手握纵向进给手动手轮，右手握横向进给手动手柄。分别按顺时针和逆时针方向旋转手轮，操纵刀架和溜板箱的移动方向。
熟悉掌握纵向或横向机动进给的操作。光杠或丝杠接通手柄（位于光杠接通位置上），将纵向机动进给手柄提起即可纵向进给，如将横向机动进给手柄向上提起即可横向机动进给。分别向下扳动则可停止纵、横机动进给。
⑥ 大、中、小刻度盘值的使用。图1.16所示为排除刻度盘（丝杠）间隙的方法，图1.16（a）所示为错误操作，图1.16（b）所示为正确操作。
图1.16 排除刻度盘间隙的方法
⑦ 尾座的操作。尾座靠手动移动，其固定依靠紧固螺栓螺母。转动尾座移动套筒手轮，可使套筒在尾架内移动，转动尾座锁紧手柄，可将套筒固定在尾座内。
（2）低速开车练习（练习前应先检查各手柄位置是否处于正确的位置，无误后进行开车练习）。
① 主轴启动。电动机启动→操纵主轴转动→停止主轴转动→关闭电动机。
② 机动进给。电动机启动→操纵主轴转动→手动纵、横进给→机动纵、横进给→手动退回→机动横向进给→手动退回→停止主轴转动→关闭电动机。
提示
（1）机床未完全停止时严禁变换主轴转速，否则会使主轴箱内齿轮出现打齿现象甚至发生机床事故。开车前要检查各手柄是否处于正确位置。
（2）纵向和横向手柄的进退方向不能摇错，尤其是快速进退刀时要千万注意，否则会发生工件报废和安全事故。
（3）横向进给手动手柄每转一格时，如横向吃刀为0.05mm，其圆柱体直径方向切削量为0.1mm。
（二）装拆卡盘（以三爪自定心卡盘为例）
自定心卡盘是车床上的常用工具，它的结构和形状如图1.17（a）所示。当卡盘扳手插入小锥齿轮的方孔中转动时，就带动大锥齿轮旋转。大锥齿轮背面是平面螺纹，平面螺纹又和卡爪的端面螺纹啮合，因此就能带动3个卡爪同时做向心或离心移动。
常用的公制自定心卡盘规格有150、200、250三种。
1.拆自定心卡盘零部件［见图1.17（b）］
（1）松去3个定位螺钉6，取出3个小锥齿轮2。
（2）松去3个紧固螺钉7，取出防尘盖板5和带有平面螺纹的大锥齿轮3。
图1.17 三爪卡盘的结构与形状
2.装3个卡爪
装卡盘时，用卡盘扳手的方榫插入小锥齿轮的方孔中旋转，带动大锥齿轮的平面螺纹转动。当平面螺纹的螺口转到将要接近壳体槽时，将1号卡爪装入壳体槽内。其余两个卡爪按2号、3号顺序装入，装的方法与前相同。
提示
（1）在主轴上安装卡盘时，应在主轴孔内插一铁棒，并垫好床面护板，防止砸坏床面。
（2）安装3个卡爪时，应按逆时针方向顺序进行，并防止平面螺纹转过头。
（3）装卡盘时，不准开车，以防危险。
三、课题小结
在本课题中，主要学习了车床常用的夹具、辅具的种类及作用，重点学习了机床的构造以及机床的基本操作，为今后的车削加工打下良好的基础。