机械制造技术Ⅰ实验指导书-201212定稿

1、机械制造技术实验指导书姜海 王葵 王雪冰等编写合肥学院机械工程系2012.9.目 录实验总体要求1实验一 刀具角度测量实验 2附录1-1：CLY-1型车刀量角仪的使用方法 4实验二 刀具认识实验 8实验三 切削力测量实验 10附录3-1：三通道零位调整12附录3-2：改变背吃刀量单因素切削力实验13附录3-3：改变进给量单因素切削力实验15附录3-4：改变切削速度单因素切削力实验17附录3-5：建立单因素切削力实验综合公式19实验四 数控车削编程加工实验 22附录4-1：数控车床操作规程25附录4-2：数控车床的基本操作25实验五 数控铣削编程加工实验 27附录5-1：数控铣床操作规程30附录

2、5-2：数控铣床的基本操作30实验六 数控自动编程软件应用实验 32附录6-1：实验典型零件图34附录6-2：数控加工自动编程软件CAXA制造工程师入门讲解与练习37实验七 数控机床仿真模拟加工实验 54附录7-1：宇龙数控加工仿真系统的使用简介 56实验八 DNC数控加工实验8391实验总体要求一、实验教学是机械制造技术模块整体教学的重要组成部分。通过实验学习，学生不但可以在与本模块相关的知识、基本方法、基本技能方面得到训练，而且有利于培养良好的学习兴趣和习惯，培养理论联系实际、实事求是、严谨细致的科学态度，培养动手能力与分析问题、解决问题的能力，培养交流与合作能力等。因此，在本模块学习中，

3、必须重视实验学习。二、实验前，每个同学应认真阅读实验指导书中的相关内容，并事先复习实验中涉及到的基本理论知识，做好必要的预习。预习时，要以实验目的为中心，搞清实验原理、仪器设备操作要点、数据处理及其分析方法等，并牢固树立安全操作意识；必要时应写出简明的预习报告，做到实验前心中有数。三、实验过程中，遵守实验室各项规则，在教师指导下认真进行实验仪器的调整与操作，仔细观察实验现象，及时做好读数与数据记录等工作；要善于发现问题，不断提高思考能力和动手能力。如实验中出现故障，应在教师的指导下学会排除故障。实验完毕，做好仪器设备的整理工作。四、实验后，及时对实验进行全面总结分析，认真完成实验报告。实验报告

4、内容一般应包括实验目的和原理、实验内容及过程、实验观察现象和数据记录、数据处理与计算、实验思考讨论等。编写实验报告有助于锻炼逻辑思维能力，把自己在实验中的思维活动变成有形的文字记录，发表自己对实验结果的评价和收获。实验报告的编写要求做到书写清晰、数据记录整洁、图表合适、文理通顺、内容简明扼要。五、实验考核的依据：实验前的准备、实验中的表现、出勤情况、对实验相关知识的掌握程度、实际操作技术的熟练程度、分析问题和解决问题的能力，以及对设备工具维护的情况，实验报告的编写水平等。考核成绩提供给相关的授课教师，按照规定的比例记入该课程的总成绩。实验一 刀具角度测量实验一、实验目的1、了解和认识典型车刀的

5、基本结构，正确区分外圆车刀、端面车刀、切槽车刀、内孔车刀和螺纹车刀等常用车刀；2、认识各类车刀的几何结构和几何角度；3、正确使用CLY-1型车刀量角仪对典型车刀进行几何角度的测量；二、实验条件 1、实验仪器设备：CLY-1型车刀量角仪； 2、实验工具：螺丝刀、扳手、内六角扳手等工具。三、实验要求及注意事项1、本实验2学时。实验前应复习理论课程中有关车刀结构和几何角度的基本内容；同时认真阅读实验指导书相关内容，初步了解CLY-1型车刀量角仪的使用方法，做到实验前心中有数。2、通过实验，要求熟悉典型车刀的基本结构，正确使用车刀量角仪对典型车刀进行几何角度的测量；3、测量仪器操作过程中要认真细心，不

6、可将车刀量角仪损坏。4、每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。5、注意事项：1）车刀几何角度测量的过程中，应对测量仪器小心操作，对车刀轻拿轻放，防止砸坏测量仪器工作面。2）测量刀具角度实验所涉及的实验对象为车刀，有一定的刃口，因此，要特别注意安全，防止割破手指或身体其他部位。四、实验基本步骤1、实验指导教师讲解实验的目的和要求；强调实验的纪律、进行安全教育。2、认识车刀结构：从刀具盒中取出6把车刀模型，正确认识其结构及所要测量的5个几何角度。3、学习CLY-1型车刀量角仪的使用方法：每组2位学生共用一套CLY-1型车刀量角仪，根据使用说明书的要求，学习CLY-1型车刀量角仪的正确使用方法

7、；4、从6把车刀模型中，任选23把进行角度测量。实验过程中一位同学测量，另一位同学负责记录所测车刀的相关角度数据。测量刀具角度完成后，每组2位学生之间互换角色，并比较所测量的角度数据，分析并找出可能出现的测量误差。五、实验报告的要求1、认真填写专业、姓名、学号、实验日期和实验地点；2、正确表达本次实验的实验目的和基本原理；3、记录本次实验的基本步骤及仪器使用方法，并做好车刀角度原始数据的记录工作；4、对实验数据进行必要的处理，分析本次实验得到的结果，填入表1-1主剖面参考系的基本角度，并做好实验总结。六、实验思考题1、简要叙述典型车刀的几何结构和几何角度。2、简要叙述CLY-1型车刀量角仪的构

8、造及其测量车刀角度的原理。3、简要叙述使用CLY-1型车刀量角仪测量车刀角度的一般步骤，可以任意挑选车刀5个几何角度（即：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角）中的任意一个进行表达。附录1-1：CLY-1型车刀量角仪的使用方法CLY-1型车刀量角仪又称量角台，为回转工作台式，是专门为学校教学设计和制造的车刀量角仪器，以下介绍其基本构造和使用方法。1、 回转工作台式量角台的构造图1-1为回转工作台式量角台的组成结构和原理。底盘1为圆盘形，在零度线左右方向各有1000角度，用于测量车刀的主偏角和副偏角，通过底盘指针2读出角度值；工作台3可绕底盘中心在零刻线左右1000范围内转动；定位块4可在平台上平

9、行滑动，作为车刀的基准；测量片5，如图1-2所示，有主平面（大平面）、底平面、侧平面三个成正交的平面组成，在测量过程中，根据不同的情况可分别用以代表剖面、基面、切削平面等。大扇形刻度盘6上有正负450的刻度，用于测量前角、后角、刃倾角，通过测量片5的指针指出角度值；立柱7上制有螺纹，旋转升降螺母8可调整测量片相对车刀的位置。 1底盘 2工作台指针 3工作台 4定位块 5测量片 6大扇形刻度盘 7立柱 8大螺帽9旋钮 10小扇形刻度盘 图1-1 量角台的构造 图1-2 测量片2、测量内容 利用车刀量角台分别测量所选车刀的几何角度：r、r、s、o、o、o等基本角度，记录测得的数据。3、测量方法1）

10、根据车刀参考平面及几何参数的定义，首先确定参考辅助平面的位置，在按照几何角度的定义测出几何角度。2）通过测量片的测量面与车刀刀刃、刀面的贴合（重合）使指针指出所测的各几何角度。4、测量步骤（1）测量前的调整：调整量角台，使平台、大扇形刻度盘和小扇形刻度盘指针全部指零，使定位块侧面与测量片的大平面垂直，这样就可以使测量片达到以下状态：a. 主平面垂直于平台平面，且垂直于平台对称线。b. 底平面平行于平台平面。c. 侧平面垂直于平台平面，且平行于平面对称线。（2）测量前的准备：将车刀侧面紧靠在定位块的侧面上，使车刀能和定位块一起在平台平面上平行移动，并且可使车刀在定位块的侧面上滑动，这样就形成了一

11、个平面坐标，可以使车刀置于一个比较理想的位置。（3）测量车刀的主（副）偏角a. 定义：主（副）刀刃在基面的投影与走刀方向夹角。b. 确定走刀方向：由于规定走刀方向与刀具轴线垂直，在量角台上即垂直于零度线，故可以把主平面上平行于平台平面的直线作为走刀方向，其与主（副）刀刃在基面的投影有一夹角，即为主（副）偏角。c. 测量方法：顺（逆）时针旋转平台，使主刀刃与主平面贴合。如图1-3所示，即主（副）刀刃在基面的投影与走刀方向重合，平台在底盘上所旋转的角度，即底盘指针在底盘刻度盘上所指的刻度值为主（副）偏角r（r）的角度值。（4）测量车刀刃倾角（s）a. 定义：主刀刃和基面的夹角。b. 确定主切削平面

12、：主切削平面是过主刀刃与主加工表面相切的平面，在测量车刀的主偏角时，主刀刃与主平面重合，就使主平面可以近似地看作主切削平面（只有当s =0时，与主加工表面相切的平面才包含主刀刃），当测量片指针指零时底平面可作为基面。这样就形成了在主切削平面内，基面与主刀刃的夹角，即刃倾角。 c. 测量方法：旋转测量片，即旋转底平面（基面）使其与主刀刃重合。如图1-4所示，测量片指针所指刻度值为刃倾角。 图1-3 测量车刀的主偏角图 图1-4 测量车刀刃倾角(5) 测量车刀主剖面内的前角o 和后角oa. 定义：主前角是指在主剖面内，前刀面与基面的夹角。主后角是指在主剖面内后刀面与主切削平面的夹角。b. 确定主剖

13、面：主剖面是过主刀刃一点，垂直于主刀刃在基面的投影。在测量主偏角时，主刀刃在基面的投影与主平面重合（平行），如果使主刀刃在基面的投影相对于主平面旋转900，则主刀刃在基面的投影与主平面垂直，即可把主平面看作主剖面。当测量片指针指零时，底平面作为基面，侧平面作为主切削平面，这样就形成了在主剖面内，基面与前刀面的夹角即前角（o）；主切削平面与后刀面的夹角即后角（o）。c. 测量方法：使底平面旋转与前刀面重合。如图1-5所示， 测量片指针所指刻度值为前角；使侧平面（即主切削平面）旋转与后刀面重合。如图1-6所示， 测量片指针所指刻度值为后角。(6) 副后角的测量与主后角的测量方法相近，所不同的是须把

14、主平面作为副剖面。图1-5 测量车刀前角 图1-6 测量车刀后角表1-1 主剖面参考系的基本角度车刀编号车刀名称前 角o后 角o主偏角r副偏角r刃倾角s副后角o 1外圆车刀2端面车刀3车槽刀4内孔车刀5螺纹车刀实验二 刀具认识实验一、实验目的1、对麻花钻头、扩孔钻头、沉孔锪钻、铰刀、立式铣刀、端面铣刀、拉刀等机械加工常用刀具进行结构观察与思考；（注：可以通过“刀具角度测量实验”完成对各类车刀的几何形状、几何结构和几何角度的认识）2、判断上述刀具的“三面两刃一尖”，并画出相关刀具的结构简图。二、实验条件 1、实验仪器设备：10套刀具，含：麻花钻头、扩孔钻头、沉孔锪钻、铰刀、立式铣刀、端面铣刀、拉

15、刀等。 2、实验工具：螺丝刀、扳手、内六角扳手等。三、实验要求及注意事项1、本实验1学时。实验前应认真复习理论课程中有关典型金属切削刀具的结构和几何角度的基本内容；2、通过实验，要求熟悉典型金属切削刀具的基本结构，正确理解其使用；在实验过程中，建议由一位同学提问，另一位同学解答的方式完成。3、每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。4、注意事项：1）在对刀具进行观察认识的过程中，应对各类实验刀具小心取放，防止损坏实验工作台面。2）刀具认识实验所涉及的实验对象为机械加工刀具，有一定的刃口，因此，要特别注意安全，防止割破手指或身体其他部位。四、刀具认识实验的基本步骤1、实验指导教师讲解实验的目

16、的和要求；强调实验的纪律、进行安全教育。2、观察麻花钻头的结构（尾部、颈部和工作部分），认识钻头切削刃的主要几何参数，以及螺旋槽（容、排屑槽）和横刃等典型特征结构。3、观察扩孔钻头和沉孔锪钻的结构，搞清它们与麻花钻头的区别。4、观察铰刀的结构，搞清它与麻花钻头的区别。5、观察立式铣刀和端面铣刀的结构，并能解释周铣和端铣的概念。6、观察拉刀的结构（8个部分），并能解释其工作过程。五、实验报告的要求1、认真填写专业、姓名、学号、实验日期和实验地点；2、正确表达本次实验的实验目的和基本原理；3、记录本次实验的基本步骤，并做好实验过程中原始刀具结构的记录工作；4、认真分析思考实验课后的思考题，从中挑选

17、一些，认真回答在实验报告中。六、实验思考题1、麻花钻有那几个部分组成的？试指出麻花钻前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、横刃。2、从齿数、容屑槽和横刃等方面说一说扩孔钻在结构上与麻花钻有哪些典型区别？3、简要叙述铰刀的结构特征？包括各组成部分及其作用。4、试指出拉刀有那几个部分组成的？切削部和校准部有何区别?5、试指出圆柱铣刀前刀面、后刀面、切削刃？何谓端铣刀，何谓周铣刀?实验三 切削力测量实验一、实验目的切削力是机械切削加工中的一个关键因素，它直接影响着机床、夹具等工艺装备的工作状态（功率、变形、振动等），影响着工件的加工精度、生产效率和生产成本等，因此，必须对切削力有较深入的了

18、解和认识。本实验的目的是：1、了解三向切削力实验的原理和方法；2、进行切削力单因素实验，了解背吃刀量、进给量和切削速度三大切削用量对切削力的影响规律，获得三向切削力实验公式；3、认知在计算机辅助下的、利用三向测力仪进行切削力实验的软、硬件系统构成，了解三向切削测力仪标定的原理和方法。二、实验条件1、实验仪器设备：C6240车床、DJ-CL-1型三向切削力实验系统；2、实验工具：车床用工具、车刀、活络顶尖等；3、实验材料：圆钢¢80 mm×800mm。三、实验要求及注意事项1、本实验3学时。实验前应认真复习理论课程中有关切削力部分的基本内容，熟悉切削力的种类、产生原因，以及各

19、切削用量对切削力的影响规律等知识；2、通过实验，了解三向切削力实验的原理和方法；3、通过实验，应基本掌握切削力单因素实验的实验方法，更深层次地理解背吃刀量、进给量和切削速度切削用量三要素对切削力的影响规律，获得三向切削力实验公式；4、通过实验，使学生了解利用三向测力仪进行切削力实验的软、硬件系统构成。5、每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。6、注意事项：1）三向切削力测试过程中要认真细心，严格遵守车床操作规程，防止意外伤害事故发生；2）应在实验教师的指导下按步骤完成三向切削力实验系统的操作。四、实验基本步骤1、实验指导教师讲解实验的目的和要求，强调实验纪律、进行安全教育。2、车床及工件

20、的准备：将¢80×800mm的圆钢棒材（工件）安装在车床上，利用三爪卡盘和活动顶尖将棒材装夹到位；安装车刀，注意刀尖对准车床的中心高，然后启动车床将工件外圆表面加工平整；3、DJ-CL-1型三向切削力实验系统的准备：1）启动切削力实验程序，在“输入实验编号”栏目内，输入年级、专业、班级、组号、实验次数和主题词等，并点击“确定”；2）点击“零位调整”软按钮，调出零位调整界面，进行三向零位调整；（具体实验方法见附录一）3） 点击“切削力实验方式向导”软按钮，调出切削力实验方式向导界面，进行实验方式选择：选择切削力单因素实验；4、进行改变背吃刀量单因素切削力实验；（具体实验方法见

21、附录二）5、进行改变进给量单因素切削力实验；（具体实验方法见附录三）6、进行改变切削速度单因素切削力实验；（具体实验方法见附录四）7、建立单因素切削力实验综合公式，并输出实验报告。五、实验报告的要求1、认真填写专业、姓名、学号、实验日期和实验地点；2、正确表达本次实验的实验目的和基本原理；3、记录并简述本次实验的基本步骤和操作规程；4、总结实验心得和体会。六、实验思考题1、影响切削力的因素有哪些？2、分析背吃刀量、进给量和切削速度与切削力的关系。3、分析并说明在实验过程中，为什么背吃刀量一般都是从深到浅进行？4、零位调整有什么重要意义？附录3-1：三通道零位调整零位控制是实验过程中非常重要的一

22、个环节。如果零位偏高，则A/D板采集的高端的数据就会受到限制，如果零位偏低，则采集的低端的数据就会受到限制，产生采集误差。在具体实验过程中，经常需要进行零位调整，最好是在每一次切削之后，都进行一次零位调整，如图3-1所示。图 3-1 系统三通道的零位调整界面具体操作过程如下：1、旋转位于实验仪器面板上的三个零位旋钮进行调整，按顺时针方向旋转为零位增大，反时针方向旋转为零位减小；2、点击“采集实时数值”软按钮，界面开始显示三向零位瞬时数值；3、切削力实验时，三向零位均应调整到50N左右；注意：三向零位数值不可调整到0！4、点击“确认零位数值”软按钮，软件认可当时显示的三向零位瞬时数值为系统零位数

23、值；5、点击“返回”软按钮，关闭零位调整界面，回到之前的界面。附录3-2：改变背吃刀量单因素切削力实验在切削力实验方式向导界面，点选“改变背吃刀量”软按钮，调出单因素实验方式改变背吃刀量的辅助实验界面，如图3-2所示。背吃刀量是影响三向切削力的最主要因素，在改变背吃刀量单因素切削力实验程序辅助下，进行只改变背吃刀量，而不改变切削速度和进给量的切削力实验，操作过程大致如下： 图 3-2 改变背吃刀量单因素切削力实验界面1、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间”栏目内，点选实验点序号（两位数，一般从1开始）；如果要删除该点序的实验数据，请点击“删除此点数据”软按钮；如果要删除以前

24、的所有实验数据，应点击“清空记录”软按钮；2、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间不改变的切削用量”栏目内，输入工件加工直径及车床能够实现的主轴转速，并用鼠标点击一下“切削速度”数字标牌，程序就会自动计算并显示出切削速度（一般取值100m/min）；3、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间不改变的切削用量”栏目内，输入进给量（一般取值0.02mm/转）；4、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间改变的切削用量”栏目内，对于不同点序，需要输入一个背吃刀量（一般取值2.5mm、2.0mm、1.5mm、1.0mm或取值1.75mm、1.5mm、1.

25、25mm、1.0mm、0.75mm。最小的背吃刀量不可取值过小，小于0.5mm会使实验结果产生较大误差）；5、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间输入采样时间”栏目内，输入采样时间（一般取值500ms）；6、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间”栏目内，点击“认可这一点切削用量等参数”软按钮，完成这一实验点的点序和切削用量设定；7、按设定的切削用量调整车床和刀具；8、在非切削状态下，点击“清零”软按钮，如果有某向零位偏离太远，系统将调出零位调整界面，让操作者人工进行调整；若三向都在50N左右，系统将自动进行零位调整，获得新的三向零位数值；9、启动车床进行切削

26、，观察显示的三向切削力图线的变化，待三向切削力图线亦即三向切削力都稳定后，即可按下“开始数据采样”软按钮，将之后一定时间内的切削力数据作为实验数据处理，界面上会自动显示采样进程时间数字和采样区域图像，经过采样规定时间后，程序将自动停止采样，并弹出采样到时警告栏和三向切削力平均值消息框；10、操作车床，立即退出进给，或立即退出小刀架，停止切削；11、点击“认可采集数据”软按钮，表示这一切削点采集的数据有效，将在“背吃刀量与三向切削力关系曲线”两坐标图上，在对应位置画三个小圆；12、点选“实验点序号”，使其数值加1，即进入下一点的切削实验。同时，必须改变背吃刀量。然后重复411项操作，直至获得足够

27、多（应不少于3个点）的实验数据；13、当采集完数据后，按下“求单因素实验式”软按钮，程序将按现有的几个实验点数据进行拟合，建立asp-Fc 、asp-Ff 、asp-Fsp关系实验公式，画asp-Fc 、asp-Ff 、asp-Fsp拟合曲线图；14、按下“保存单因素实验式”软按钮，将已经获得的改变背吃刀量单因素实验公式中的系数和指数写入数据库保存；15、在界面的右下角，通过单因素实验公式，已经很清楚地显示了这三个单因素实验的进展情况。如果已经完成了两个单因素实验，即可点击“求单因素综合公式”软按钮，程序将把已有的三向切削力单因素实验公式进行综合，计算出相应的综合公式，并将这三个综合公式写进数

28、据库。对于还没有完成单因素实验的那个切削用量，在综合公式中，程序规定其指数为零；16、点击“返回实验向导”软按钮，返回切削力实验方式向导界面。附录3-3：改变进给量单因素切削力实验在切削力实验方式向导界面，点选“改变进给量”软按钮，调出单因素实验方式改变进给量的辅助实验界面，如图3-3所示。进给量是影响三向切削力的第二个主要因素，在改变进给量单因素切削力实验程序辅助下，进行只改变进给量，而不改变切削速度和背吃刀量的切削力实验，操作过程大致如下：图3-3 改变进给量单因素切削力实验界面1、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间”栏目内，点选实验点序号（两位数，一般从1开始）；如果

29、要删除该点序的实验数据，请点击删除此点数据软按钮。如果要删除以前的所有实验数据，应点击“清空记录”软按钮；2、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间不改变的切削用量”栏目内，输入工件加工直径及车床能够实现的主轴转速，并用鼠标点击一下“切削速度”数字标牌，程序就会自动计算并显示出切削速度（一般取值100m/min）；3、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间不改变的切削用量”栏目内，输入背吃刀量（一般取值2mm，背吃刀量不可取值过小，小于0.5mm会使实验结果产生较大误差）；4、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间改变的切削用量”栏目内，对于不同

30、点序，需要输入一个进给量（一般取值0.1mm/转、0.15mm/转、0.2 mm/转、0.25 mm/转）；5、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间输入采样时间”栏目内，输入采样时间（一般取值500ms）；6、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间”栏目内，点击“认可这一点序切削用量等参数”软按钮，完成这一实验点的点序和切削用量设定；7、按设定的切削用量调整车床和刀具；8、在非切削状态下，点击“清零”软按钮，如果有某向零位偏离太远，系统将调出零位调整界面，让操作者人工进行调整；若三向都在50N左右，系统将自动进行零位调整，获得新的三向零位数值；9、启动车床进行

31、切削，观察显示的三向切削力图线的变化，待三向切削力图线亦即三向切削力都稳定后，即可按下“开始数据采样”软按钮，将之后一定时间内的切削力数据作为实验数据处理。界面上会自动显示采样进程时间数字和采样区域图像，经过采样规定时间后，程序将自动停止采样，并弹出采样到时警告栏和三向切削力平均值消息框；10、操作车床，立即退出进给，或立即退出小刀架，停止切削；11、点击“认可采集数据”软按钮，表示这一切削点采集的数据有效，将在“进给量与三向切削力关系曲线”两坐标图上，在对应位置画三个小圆；点选“实验点序号”，使其数值加1，即进入下一点的切削实验。同时，必须改变进给量。然后重复411项操作，直至获得足够多（应

32、不少于3个点）的实验数据；12、当采集完数据后，按下“求单因素实验式”软按钮，程序将按现有的几个实验点数据进行拟合，建立f-Fc 、f-Ff 、f-Fsp关系实验公式，画f-Fc 、f-Ff、f-Fsp拟合曲线图；13、按下“保存单因素实验式”软按钮，将已经获得的改变进给量单因素实验公式中的系数和指数写入数据库保存；14、在界面的右下角，通过单因素实验公式，已经很清楚地显示了这三个单因素实验的进展情况。如果已经完成了两个单因素实验，即可点击“求单因素综合公式”软按钮，程序将把已有的三向切削力单因素实验公式进行综合，计算出相应的综合公式，并将这三个综合公式写进数据库。对于还没有完成单因素实验的那

33、个切削用量，在综合公式中，程序规定其指数为零；15、点击“返回实验向导”软按钮，返回切削力实验方式向导界面。附录3-4：改变切削速度单因素切削力实验在切削力实验方式向导界面，点选“改变切削速度”软按钮，调出单因素实验方式改变切削速度的辅助实验界面，如图3-4所示。切削速度对三向切削力的影响较小，在改变切削速度单因素切削力实验程序辅助下，进行只改变切削速度，而不改变背吃刀量和进给量的切削力实验，操作过程大致如下：图3-4 改变切削速度单因素切削力实验界面1、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间”栏目内，点选实验点序号（两位数，一般从1开始）；如果要删除该点序的实验数据，请点击“

34、删除此点数据”软按钮。如果要删除以前的所有实验数据，应点击“清空记录”软按钮；2、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间不改变的切削用量”栏目内，输入背吃刀量（一般取值2mm，背吃刀量不可取值过小，小于0.5mm会使实验结果产生较大误差）；3、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间不改变的切削用量”栏目内，输入进给量（一般取值0.2 mm/转）；4、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间改变的切削用量”栏目内，输入工件加工直径及车床能够实现的主轴转速，并用鼠标点击一下“切削速度”数字标牌，程序就会自动计算并显示出切削速度，对于不同点序，需要输入一

35、个切削速度（一般取值60m/min100m/min）；5、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间输入采样时间”栏目内，输入采样时间（一般取值500ms）；6、在“确定各实验点的点序、切削用量及切削过程中的采样时间”栏目内，点击认可这一点序切削用量等参数软按钮，完成这一实验点的点序和切削用量设定；7、按设定的切削用量调整车床和刀具；8、在非切削状态下，点击“清零”软按钮，如果有某向零位偏离太远，系统将调出零位调整界面，让操作者人工进行调整；若三向都在50N左右，系统将自动进行零位调整，获得新的三向零位数值；9、启动车床进行切削，观察显示的三向切削力图线的变化，待三向切削力图线亦即

36、三向切削力都稳定后，即可按下“开始数据采样”软按钮，将之后一定时间内的切削力数据作为实验数据处理。界面上会自动显示采样进程时间数字和采样区域图像，经过采样规定时间后，程序将自动停止采样，并弹出采样到时警告栏和三向切削力平均值消息框；10、操作车床，立即退出进给，或立即退出小刀架，停止切削；11、点击“认可采集数据”软按钮，表示这一切削点采集的数据有效，将在“切削速度与三向切削力关系曲线”两坐标图上，在对应位置画三个小圆；12、点选“实验点序号”，使其数值加1，即进入下一点的切削实验。同时，必须改变切削速度。然后重复411项操作，直至获得足够多（应不少于3个点）的实验数据；13、当采集完数据后，

37、按下求单因素实验式软按钮，程序将按现有的几个实验点数据进行拟合，建立vc-Fc 、vc-Ff 、vc-Fsp关系实验公式，画vc-Fc 、vc-Ff 、vc-Fsp拟合曲线图；14、按下“保存单因素实验式”软按钮，将已经获得的改变切削速度单因素实验公式中的系数和指数写入数据库保存；15、在界面的右下角，通过单因素实验公式，已经很清楚地显示了这三个单因素实验的进展情况。如果已经完成了两个单因素实验，即可点击求单因素综合公式软按钮，程序将把已有的三向切削力单因素实验公式进行综合，计算出相应的综合公式，并将这三个综合公式写进数据库。对于还没有完成单因素实验的那个切削用量，在综合公式中，程序规定其指数

38、为零；16、点击“返回实验向导”软按钮，返回切削力实验方式向导界面。附录3-5：建立单因素切削力实验综合公式在背吃刀量、进给量和切削速度三个单因素切削力实验都完成的基础上，就可以点击“求单因素综合公式”软按钮，调用求取切削力单因素综合实验公式程序运行，如图3-5所示。图3-5 求取单因素切削力实验综合公式1、在“求取单因素实验的综合公式”栏目内，点击“求取综合实验公式”软软按钮，获得切削力单因素综合实验公式；2、需要将这三个切削力单因素综合实验公式写进数据库，请点击保存软按钮；3、如果还需要补充某个单因素实验，可点击改变背吃刀量、改变进给量或改变切削速度软按钮，调出相应的界面进行；4、点击“查

39、询数据库”软按钮，调出数据库查询界面，进行数据查询，查询方法与一般数据库查询一样，不再赘述；5、点击“打印实验报告形成Word文件”软按钮，将调出“单因素切削力实验报告”界面，显示有关此次实验的信息、公式和图形；6、程序将调出Microsoft Word，用有关此次实验的数据、图形填写摸板，获得单因素切削力实验报告的Word文本文件；7、在“单因素切削力实验报告”界面内，如图3-6所示，点击“形成Word文本文件”软按钮，调出“写数据库操作”界面，如图3-7所示。图3-6 单因素切削力实验报告界面8、在“写数据库操作”界面上，填写实验学生姓名、指导教师姓名和实验评语等信息，全部填写完成后，点击

40、“写数据库”软按钮；9、点击“隐藏”软按钮，回到“单因素切削力实验报告”界面，再点击“返回”软按钮，回到单因素切削力实验界面。图3-7 写数据库操作界面实验四 数控车削编程加工实验一、实验目的数控车床主要用于加工表面形状复杂、精度要求较高的轴类和盘类等回转体零件，能根据编制的程序自动完成内外圆柱面、锥面、园弧、切槽、钻孔、扩孔和螺纹加工等各种工序操作。本次实验目的如下：1、了解数控车床的基本结构、工作原理；了解数控车削加工的工艺特征；2、了解数控车刀的特征及其用途；3、熟悉数控车床的基本操作；熟悉数控车床的指令系统和手工编程方法，掌握基本的G代码和M代码的使用；二、实验条件1、实验仪器设备：数

41、控车床（配FANUC Series 0i Mate-TC数控系统）；2、实验工具：游标卡尺；3、实验材料：¢40mm左右的铝棒或硬塑料棒。三、实验要求及注意事项1、本实验2学时。本实验以图4-1所示的典型零件为例，要求用直径40mm左右的铝棒或塑料棒进行数控车削加工，经过粗车、精车和切断后，最后得到图示形状和尺寸的零件。编程时，要求以工件右端面中心O点为编程原点，以零件径向为X轴，轴向为Z轴建立工件坐标系，X轴参数设置为直径编程方式。2、每个同学在实验前须认真阅读实验指导书相关内容，初步了解数控车床操作规程及基本操作方法，并牢固树立安全操作意识；在实验过程中，应有端正的实验态度，积极

42、主动地学习，善于发现问题，不断提高思考能力和动手能力。3、请围绕下列问题进行实验预习思考：（1）数控车床加工操作的基本步骤应该怎样？ （2）数控车床坐标系如何确定的；什么是数控车床参考点；什么是刀具偏置补偿；什么是工件坐标系？ （3）工件在精加工之前，必须首先切除大部分加工余量；为简化编程，减少程序段数，应该采用何种编程指令？（4）试按要求编写图示实验零件的数控加工程序。图4-1 车削加工零件图四、实验基本步骤1、在教师指导下，首先熟悉数控车床的基本组成和各部件的功能；了解操作面板及相关按键的功能；并完成以下数控车床的基本操作：（1）数控车床开机操作、回机床参考点操作，（2）手动连续进给（JO

43、G进给）操作，（3）进给倍率调整操作，（4）手轮进给操作，（5）MDI（手动数据输入）运行，（6）主轴转动、转速倍率调整操作，（7）刀架转动，（8）程序编辑修改操作；2、根据图纸要求确定加工工艺（1）加工方式：先进行粗车循环，切除大部分加工余量；从右到左精车零件的外轮廓面；切槽；切断；（2）加工刀具：1号外圆车刀车外圆，2号刀切槽刀切槽并切断。注意为保持每把刀的刀尖位置一致，要进行刀具的偏置补偿，补偿数值通过控制面板手工输入。（3）工艺路线：根据相关的工艺原则确定工艺路线。要求每次所选的背吃刀量合理。（4）切削用量：应根据实际情况，综合考虑工件材料、切削刀具及粗精加工的不同要求，合理选定切削用

44、量。参考值如下：粗车时主轴转速400r/min，进给速度0.5mm/r；精车时主轴转速600r/min，进给速度0.3mm/r；切槽和切断时主轴转速300r/min，进给速度0.2mm/r。（5）定位夹紧：通过三爪卡盘将工件夹紧。3、编制数控加工程序：根据所学的数控编程知识，自行设计编制零件的加工程序。编程时注意工件坐标系的确定、相应的数值计算。4、数控车削加工在教师的指导下，经过加工程序轨迹检查校验、程序调试修改、对刀等操作后，自动运行程序切削加工零件，最后对实验结果进行分析总结。五、实验思考题：根据实验过程及实验结果，提交实验报告，并思考回答下列问题：（1）如果采用半径编程方式，则和半径编

45、程方式相比数控加工程序有何不同？（2）本次车削加工编程时，若以工件左端面中心点为编程原点建立工件坐标系是否合适？为什么？（3）车削加工时，为什么要考虑刀具偏置补偿？附录4-1：数控车床操作规程1. 开机前要检查润滑油是否充裕、冷却是否充足，发现不足应及时补充。2. 检查机床导轨以及各主要滑动面，如有障碍物、工具、铁屑、杂物等，必须清理、擦拭干净、上油。检查卡盘夹紧工作的状态，注意将工件夹紧，并在机床启动前一定要将扳手等工具取下。3. 打开数控车床电器柜上的电器总开关。4. 启动数控车床。5. 手动返回数控车床参考点。首先返回+X方向，然后返回+Z方向。6. 车刀安装不宜伸出过长，车刀垫片要平整

46、，宽度要与车刀底面宽度一致。7. 对刀操作时应选取合适的主轴转速、背吃刀量及进给速度。8. 在自动运行程序前，必须认真检查程序，确保程序的正确性。在操作过程中必须集中注意力，谨慎操作，运行前关闭防护门。运行过程中，一旦发生问题，及时按下复位按钮或紧急停止按钮。9. 出现报警时，要先进入主菜单的诊断界面，根据报警号和提示文本，查找原因，及时排除警报。10. 加工完毕后，应把刀架停放在远离工件的换刀位置。11. 一个学生在操作时，旁观的同学禁止按控制面板的任何按钮、旋钮，以免发生意外及事故。12. 严禁任意修改、删除机床参数。13. 关机前，刀架应移动到距离主轴较远处，清除铁屑，清扫工作现场，认真

47、擦净机床，导轨面处加油保养，将进给速度修调置零。14. 车床加工结束后，关闭电器总开关。附录4-2：数控车床的基本操作以大连机床厂产CKA6140数控车床为例：1手动连续进给（JOG进给）将工作方式旋钮置于“手动”，设定进给修调倍率，再持续按下某个进给轴方向键（如“+Z”或者“-Z”、“+X”、“-X”）使刀具沿该进给轴方向连续移动；若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。2手轮进给将工作方式旋钮置于“手轮”， 以X轴为例，将坐标轴选择开关置于“X”档，顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，可控制刀具向X轴向正向或负向移动一个增量值。连续旋转手摇脉冲发生器，则使刀具持续移动。

48、手摇进给的增量值由“×1”、“×10”、“×100”三个增量倍率按键控制。增量倍率按键和增量值的对应关系如表所示。增量倍率按键 ×1 ×10 ×100 增量值(mm) 0.001 0.01 0.1 3手动回参考点操作步骤将工作方式旋钮置于“手动”， 按下“回参考点”按键，键内指示灯亮之后，按 “+X”键及“+Z”键，刀架移动回到机床参考点。4手动数据输入（MDI）操作。将工作方式旋钮置于“MDI”，通过面板上的字母和数字按键，手动输入较短的程序；在输入时可用编辑键进行修改。完成后按“循环启动”键运行。适合于简单的测试操作。5程序编辑：

49、将工作方式旋钮置于“编辑”，按“PROG”键，在编辑状态下，通过面板上的字母和数字按键，输入程序；在输入时可用编辑键进行修改。6. 自动运行：将工作方式旋钮置于“自动”，并从存储器中选择要运行的程序，按“循环启动”键，程序自动运行。在机床自动运行时，可按“进给暂停”按扭临时中止运行；刀具进给速度可以通过进给倍率旋钮来调整。若先按下“机床锁住”键，再按“循环启动”键，则机床不运动，但数控装置的显示器上能显示刀具位置的变化；这样可进行程序的模拟运行和检查。7手动换刀在手动方式下，按“刀位选择”键，选定刀位后，按“刀位转换”键，转塔刀架转到所选的刀位上。8超程解除：当刀具在某个方向出现超程时，应先将

50、工作方式旋钮置为“手动”或者“手摇”，按住“超程解除”键不放，再选择与超程方向相反的进给轴方向键持续按下，刀架移动，解除超程。实验五 数控铣削编程加工实验一、实验目的数控铣削加工是实际生产中最常用和最主要的数控加工方法之一，它的特点是能同时控制多个坐标轴运动，使多个坐标方向的运动之间保持预先确定的关系，从而把工件加工成某一特定形状的零件。数控铣床除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外、槽腔，还能铣削普通铣床不能铣削的，需多坐标联动的各种平面轮廓、立体轮廓和曲面零件。本次实验目的如下：1、了解数控铣床的基本结构、工作原理；了解数控铣削加工的工艺特征；2、了解数控铣削加工所用铣刀的特征及其用途

51、；3、熟悉数控铣床的基本操作；熟悉数控铣床的指令系统和手工编程方法，掌握基本的G代码和M代码的使用；二、实验条件1、实验仪器设备：数控铣床（配FANUC Series 0i Mate-MC数控系统）；2、实验工具：游标卡尺；3、实验材料：150mm×80mm×40mm左右的铝板或硬塑料板。三、实验要求及注意事项1、本实验2学时。本实验以图5-1所示的典型零件为例，要求用150mm×80mm×40mm左右的铝板或硬塑料板进行数控加工，经过粗铣、精铣等多次走刀，最后得到图示轮廓形状和尺寸的零件。编程时，要求以工件上表面A点为编程原点建立工件坐标系。2、每个同

52、学在实验前须认真阅读实验指导书相关内容，初步了解数控铣床操作规程及基本操作方法，并牢固树立安全操作意识；在实验过程中，应有端正的实验态度，积极主动地学习，善于发现问题，不断提高思考能力和动手能力。3、请围绕下列问题进行实验预习思考：（1）数控铣削加工操作的基本步骤应该怎样？ （2）数控铣床坐标系如何确定的；什么是数控铣床参考点；什么是刀具半径补偿；什么是工件坐标系？ （3）在对工件进行轮廓切削加工之前，如果需要首先将工件上表面铣削平整，应该采用什么刀具，怎样编程？ （4）试按要求编写图示实验零件的数控加工程序。 图5-1 铣削加工零件图四、实验基本步骤1、在教师指导下，首先熟悉数控车床的基本组

53、成和各部件的功能；了解操作面板及相关按键的功能；并完成以下数控铣床的基本操作：（1）数控铣床开机操作、回机床参考点操作，（2）手动连续进给（JOG进给）操作，（3）进给倍率调整操作，（4）手轮进给操作，（5）MDI（手动数据输入）运行，（6）主轴转动、转速倍率调整操作，（7）程序编辑修改操作；2、根据图纸要求确定加工工艺（1）加工方式：立铣；（2）加工刀具：直径¢10号的立铣刀。为编程方便，并考虑刀具半径对刀具中心轨迹的影响，应采用刀具半径补偿指令，即可直接按工件轮廓的坐标数据编程以加工出合格的工件。刀具半径补偿数值通过数控机床控制面板手工输入；（3）工艺路线：根据相关的工艺原则合理

54、地确定工艺路线。要求每次粗、精加工时所选的切削深度和切削宽度合理；（4）切削用量：应根据实际情况，综合考虑工件材料、切削刀具及粗精加工的不同要求，合理选定切削用量。参考值如下：精加工时主轴转速600r/min，进给速度200mm/min；粗加工时主轴转速400r/min，进给速度150mm/min；（5）定位夹紧：通过机用台钳将工件安装在机床工作台上。3、编制数控加工程序：根据所学的数控编程知识，自行设计编制零件的加工程序。编程时注意工件坐标系的确定、相应的数值计算。4、数控车削加工在教师的指导下，经过加工程序轨迹检查校验、程序调试修改、对刀等操作后，自动运行程序切削加工零件，最后对实验结果进行分析总结。五、实