9机制及机制综合实验指导书13-9

1、机械制造技术基础适用专业：机械设计制造及其宜动化实验班机械工程学院实验教学中心2013年 9月本课程以机械制造为主要研究对象， 介绍了金属切削理论、机械制造工艺理 论、机床传动系统及结构和夹具设计等有关知识，同时吸收新技术、新工艺，反 映机械制造领域的最新进展。为满足教学目的和教学基本要求，使学生掌握切削基本条件的选择、 加工设 备的调整计算和加工误差的控制，本课程宜作 6学时实验（机自、热能专业）。 实验名称见下表：序号实验名称性质学时1刀具几何角度测量22圆柱齿轮设计制造及其检测综合实验（必作）4 （课外6-8学时）- 2 -实验1:刀具几何角度测量实验学时:2H实验类型:验证实验要求:必

2、作、实验目的1.熟悉车刀切削部分的构成要素，掌握车刀静态角度的参考平面、参考系 及车刀静态角度的定义：2. 了解车刀量角台的结构，学会使用量角台测量车刀静态角度;3. 绘制车刀静态角度图，并标注出测量得到的各角度数值。4. 巩固和加深对刀具几何角度定义的理解。、实验内容测量车刀的正交参考系、法平面及假定工作平面内的几何角度，并分别画图标注。三、实验原理、方法和手段车刀的静态角度可以用车刀量角台进行测量，其测量的基本原理 是：按照车刀静态角度的定义，在刀刃选定点上，用量角台的指针平面（或侧面或底面），与构成被测角度的 面或线紧密贴合（或相平行、或相垂 直），把要测量的角度测量出来。车刀量角台的结

3、构如图2-1所圆形底盘2的周边，刻有从0°0JC911y图2-1 车刀量角台2底盘3 导条4 定位块5工作7 小轴 8 螺钉轴9大13171 支脚台6工作台指针指针 10销轴11螺钉 12大刻度盘滑体 14小指针15小刻度值16小螺钉¥起向顺、逆时针两个方向各100°的刻度。其上的工作台5可以绕小轴7转动，转动的角度，由固连于工作台5上的工作台，指针6指示出来。工作 台5上的定位块4和导条3因定在一旋钮 18 弯板 19大螺帽20立柱起，能在工作台5的滑槽内平行滑动。立柱 20 固定安装在底盘 2 上，它是一根矩形螺纹丝杠，旋转丝杆上的大螺 帽 19，可以使滑体

4、1 3沿立柱（丝杠）20 的键槽上、下滑动。滑体 13 上用小螺钉12 上指示出转动的角度。两个销轴16固定装上一个小刻度盘 15，在小刻度盘 15的外面，用旋钮 17将弯板 18的一 端锁紧在滑体 13上。当松开旋钮 17时，弯板 18以旋钮 1 7为轴，可以向顺、逆 时针两个方向转动，其转动的角度用固连于弯板 18上的小指针 14 在小刻度盘 15上指示出来。在弯板 18 的另一端，用两个螺钉 11 固定装上一个扇形大刻度 盘 12，其上 4用特制的螺钉轴 8装上一个大指针 9。大指针 9可以绕螺钉轴 8 向顺、逆时针两个方向转动，并在大刻度盘10 可以限制大指针 9 的极限位置。14都处

5、在0°寸，大指针9的前面a和9 的底面 c 平行于工作台 5 的平面。测当工作台指针 6、大指针 9 和小指针 侧面 b 垂直于工作台 5 的平面， 而大指针量车刀角度时，就是根据被测角度的需要，转动工作台5， 同时调整放在工作台5上的车刀位置，再旋转大螺帽 19，使滑体13带动大指针 9上升或下降而处 于适当的位置，然向用大指针9的前面a （或侧面b、或底面C）,与构成被测角度 的面或线紧密贴合，从大刻度盘 12 上读出大指针 9 指示的被测角度数值。三、实验方法（1） 校准车刀量角台的原始位置用车刀量角台测量车刀静态角度之前， 必须先把车刀量角台的大指针、 小指 针和工作台指针全

6、部调整到零位，然后把车刀按图 2-1 所示平放在工作台上，我 们称这种状态下的车刀量角台位置为测量车刀静态角度的原始位置。（2）主偏角 Kr 的测量 .从图 2-1 所示的原始位置起，按顺时针方向转动工作台 （工作台平面相当于 Pr）,让主刀刃和大指针前面a紧密贴合，如图2-2所示，则工作台指针在底盘上 所指示的刻度数值，就是主偏角 Kr 的数值。（3）刃倾角 s 的测量测完主偏角Kr之后，使大指针底面c和主刀刃紧密贴合（大指针前面a相当 于Ps），如图2-3所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是刃倾角 s的数值。指针在0。左边为+ S,指针在0。右边为-S。畐寸偏角Kr的测量参照测

7、是主偏角 Kr 的方法，按逆时针方向转动工作台， 使副刀刃和大指针 前面a紧密贴合，如图2-4所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就 是副偏角Kr 的数值。- 3 -Y图2-2用车刀量角台测量车刀主偏角刀刃倾角i.(X V十;4dA图2-3用车刀量角台测量车- 16 -待加L去面¥向图2-4用车刀量角台测量车刀副偏角（5）前角0的测量加丄衣浙图2-5刀具几何角度投影图前角0的测量，必须在测量完主偏角 kr的数值之后才能进行。从图2-1所示的原始位置起，按逆时针方向转动工作台，使工作台指针指到 底盘上r=90 Kr的刻度数值处（或者从图2-2所示测完主偏角kr的位置起，按 逆时

8、针方向使工作台转动90。），这时，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指针 前面a（相当于P0），然后让大指针底面c落在通过主刀刃上选定点的前刀面上（紧 密贴合），如图2-6所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交 平面前角0的数值。指针在0°右边时为+ 0，指针在0°左边时为-0。（6）后角0的测量在测完前角0之后，向右平行移动车刀（这时定位块可能要移到车刀的左 边，但仍要保证车刀侧面与定位块侧面靠紧），使大指针侧面b和通过主刀刃上 选定点的后刀面紧密贴合，如图2-7所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度 数值，就是正交平面后面0的数值。指针在0°的数值

9、。指针在0°左边为+ 0,指针在0°右边为一0。I ¥-H1图2-6用车刀量角台测量车刀前角刀后角IAIUUI1HI图2-7用车刀量角台测量车（7）副后角0的测量（8）法平面前角n和后角n的测量测量车刀法平面的前角n和后角n,必须在测量完主偏角kr和刃倾角s之后 才能进行。将滑体（连同小刻度盘和小指针）和弯板（连同大刻度盘和大指针）上升到适当 位置，使弯板转动一个刃倾角s的数值，这个s数值由固连于弯板上的小指针在小刻度盘上指示出来（逆时针方向转动为+ S,顺时针方向转动为-S）,如图2-7 所示，然后再按前所述测量正交平面前角0和后角0的方法（参照图2-6和图2-

10、7）,便可测量出车刀法平面前角0和后角0的数值。图2-7四、实验组织运行要求 以学生自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件1、车刀量角台。2、直头外圆车刀、弯头外圆车刀、偏刀、切断刀。六、实验步骤1熟悉车刀量角台的使用；2. 车刀量角台初始位置的调整;3. 按照定义分别测量车刀的几何角度， 按照实测角度画出刀具几何角度投影图。刀具几何角度记录表序号刀具名称主偏角Kr刃倾角s副偏角Kr前角0后角0副后角0123七、思考题1. 用车刀量角台测量车刀正交平面前角0和后角0时，为什么要让工作台从原始位置起，逆时针方向旋转r=90°*r的角度?2. 在什么情况下需要测量车刀法平面前角n和

11、后角n?为什么用车刀量角台测量车刀法平面前角n和后角n时，小指针（即弯板）要旋转一个刃倾角s的数值？3. 参照测量车刀主剖面前角 0和后角 0 的方法，怎样利用车刀量角台测量 出车刀副刀刃上的副前角 0 和副后角 0？为什么车刀工作图上不标注副前角 0？p( f)4. 怎样利用车刀量角测量出车刀假定工作平面、背平面参考系的前角和后角p( f)?标注出p( f)和后角p( f)有什么用处？5. 切断车刀有几条刀刃？哪条是主刀刃？哪条是副刀刃？应如何利用车刀量角台测量切断车切的主偏角 Kr 和副偏角 Kr？6. 45°弯头车刀在车外圆和车端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生 变化？为

12、什么？八、实验报告 写出实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果(将所测量得到的结果列表记录，按照实测角度画出所测车刀的几何角度投影图， 按照主剖面与法剖面刀具角度的关系式验证所测结果的正确性) ，对实验过程和结果进行讨论分析。实验2:圆柱齿轮设计制造及其检测实验学时:4H实验类型:实验要求:必作、实验目的本实验的学习目的，是为了使学生通过加工圆柱齿轮， 掌握滚齿机的加工原理、传动链的计算和调整方法，了解滚齿机的基本操作规程；回顾齿轮精度的常 用检测项目，熟悉齿轮双面啮合综合检查仪的使用， 掌握典型零件一圆柱齿轮的一般工艺过程和检验方法。二、实验内容 根据实验的要求，确定交换齿轮的齿数，自己动手

13、调整机床完成工件、滚刀、交换齿轮的安装；加工完圆柱轮轮后检验齿轮的精度，评定齿轮的加工误差性质 和精度。三、实验原理、方法和手段要求深刻理解加工直（斜）齿圆柱齿轮时滚刀的旋转运动、工件的旋转运动 及滚刀的垂直运动之间的关系，具体采用实际调整机床加工获得一对平行轴啮合齿轮，然后用公法线千分尺测量公法线长度变动误差，在3102型齿轮双面啮合综合检测仪上测量圆柱齿轮径向综合总偏差，获得对齿轮精度、用途的评价。四、实验组织运行要求该实验的特点是使用的机床种类较多（有 2种），调整的环节较多，使用的 仪器较多、对学生的动手能力要求较高，采用 5人一小组，10人一大组，每大组分成A、B2个小组，要求A、B

14、2个小组加工的圆柱齿轮能够正确的啮合。另 外，相关的知识点较多（齿轮的设计，机床的结构、使用、调整，工件的装夹定 位，加工的工艺，检验评价等）故采用 以学生自主训练为主，教师现场辅导为辅的开放模式组织教学”。五、实验条件Y38滚齿机及其交换齿轮、CW6140、3102型齿轮双面啮合综合检查仪、百分表、测量心轴工件毛坯、普鲁士兰。1. 切削速度交换齿轮模数：m=3.5mm 齿轮齿数有：18，22，25，28，32，35，38, 42。对应于滚刀七种转速交换齿轮的选配：表 4-1nD （rpm）19215312797796547.5A3835322825221822252832353842因轴间距

15、离不能改变，故齿数和 A+B=60。2. 现有滚刀参数（表 4-2）序号模数螺旋 升角丫头数K滚刀外径1121.53242.520281D=655363.574.58698法向齿轮形角材料旋向200W18C r4V右旋3. 分度运动、进给运动和差动运动使用的交换齿轮20 （两个），23, 24, 25 （两个），30, 33, 34, 35, 37, 40, 41, 43, 45,47, 48, 50, 53, 55,57, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79,80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97, 98, 10

16、0。交换齿轮e和f，模数m=3mm,齿数：24, 36六、实验步骤1、根据实验室条件，确定齿轮基本参数：m=, z2=, p =,旋向：其中Z2取30 55之间，为了检验方便，模数统一取计算全齿高：直齿h 2.25m=ap（四个）,48m=2.5,螺旋角统一取P =l4斜齿h2.25mn =ap计算齿顶圆直径：直齿da=mz2+2 ham斜齿da二mnZ2/cos +2 ham （标准齿轮h*=1）2.计算传动链交换挂论1）主运动传动链的计算调整:滚刀转速 nD 1000VD式中：V是切削速度，取V=15-25m/min , D是滚刀外径。为避免过早的损坏工作台蜗轮副，应按下式校核工作台转速：

17、noKn工作台p 4.5rpm式中：n工作台是工件转速，no是刀具转速，K是滚刀头数，Z是工件齿数。 在 五.1 ”表中选择主运动交换挂轮，列出传动方程式：AUv B校核切削速度的实际值v/=误差：A V一V 100%V2）分度运动链的计算调整：根据范成原理，滚刀转1转对应工件转1/Z2转，列出传动方程式:Ux罟f¥当Z2>140时f 2，否则f 1e Z2根据计算结果，在 五.3 ”中选配分度运动交换挂轮，UX不能有误差。 选取交换齿轮：a=b=c=I校核 Ux误差：Ax Ux Ux 100%Ux3）刀具垂直进给传动链计算调整：工件转一转对应刀具垂直移动S b，列出传动方程式

18、:Us汽4进给量:Sb =12mm在五.3 ”中选用交换齿轮：a1=II校核 U s误差：A100%Us4）差动传动链的计算调整：Cidi =刀具垂直移动一个斜齿轮螺旋线导程 P（P皿2）时工件附加转动一转,sin列出传动方程式:7.95775sinmink根据计算结果，在 五.3 中选配差动运动交换挂轮，选配的交换挂轮传动比应与计算结果在小数点后至少三位相同，越精确齿向误差越小。选用交换齿轮：a2 =b 2 =C2d2 =校核U y 误差：Ay Uy Uy 100%Uy5）计算跨齿数和公法线长度W:1跨齿数：n丄Z2 0.5（取整，为测量公法线长度时所跨齿数）9公法线长度： W 2.952（

19、n 0.5）0.014z2m6）计算中心距（测量径向综合误差时用）Zi=50斜齿轮：a= mn(Zi+Z2)/2cosZi=40直齿轮：a= m（Z1+Z2）/23. 加工步骤1）工件毛坯的安装，用百分表检查工件外圆，使径向跳动不超过允许误差 虑这是那种装夹方法。2）滚刀的安装：调整刀具安装角度 S =3 ±刀具和工件旋向相同时取 相反时取“ +;调整滚刀的位置，使滚刀长度的中点大致对准工件中心，按 装角调整刀架。3）按计算结果安装各传动链交换齿轮，齿轮安装时，齿隙不能太大，以防咬死或因间隙过大带来误差。注意运动方向，考虑是否需要惰轮，装上离合器M2，即接通差动运动链。4）调整滚切深

20、度，本实验用一次走刀完成还是多次完成。5）调整各传动链交换挂轮，检查无误后启动机床，判断主运动、分度运动 和差动运动方向是否正确。6）加工齿轮，铸铁工件可以一刀加工，钢工件分两刀加工：第一刀加工总余量的80%左右， 第二刀加工完剩下的余量。4、检验所加工的齿轮精度根据实验室条件，按照8级精度检验两个项目：公法线长度变动误差 Fw和径向综合误差 Fj"，这两项误差属于影响运动准确性的第 I公差组。表4-3公法线长度变动公差Fw公差表（卩m分度圆直径精度等级大于到567891012513202540568012540018253045711004008002032357098125800

21、160025404690112160160025002845611001402002500 1 4000406396125181250H表4-4径向综合公差Fi公差表（卩m）分度圆直径法向模数精度等级大于到5678910125> 1-3.52236506390140>3.5-6.325405671112180>6.3-1028456380125200125400> 1-3.532507190112160>3.5-6.3365680100140200>6.3-104063901121602241）是指实际公法线长度的最大值与最小值之差，它是评定齿轮运动准确性

22、的指标之一。用公法线长度千分尺测量公法线长度变动误差 Fw，并与公法线长度变动公差Fw比较：测量六次公法线长度 W，把最大值和最小值相减即得公法线长度变动误差 Fw。当 Fw <Fw时，该项指标合格。2）径向综合误差 Fi"是指被测齿轮和理想精确齿轮（标准齿轮）双面啮合时，在被测齿轮一转内，双面啮合中心距的最大值和最小值之差。 测量径向综合 误差 Fi"，并与径向综合公差Fi"比较。 Fi" <Fi"时，该项指标合格。如果测量所有的齿轮偏差参数，这是不经济的也是不需要的，因为有些参数 对于齿轮的影响不大。替径向跳动。径向综合检测可以

23、代3102型齿轮双面啮合综合检测仪主要用于测量圆柱齿轮径 向综合总偏差（被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量） Fi、和一齿径向综合偏差（被测齿轮 与理想精确的测量齿轮双面啮合时， 在被测齿轮一齿距角内，双啮中心距的最大 变动量）fi',以及双啮齿轮中心距和检查一对传动齿轮的接触情况。提高齿轮副的接触斑点对于提高齿轮副的寿命和降低噪音等方面有重要的意义。接触斑点有形状、大小、位置三方面要求。下表给出了接触斑点和精度等 级之间的对应关系，作为一般情况下的参考。从实际使用的角度看接触斑点和精度等级之间没有固定的关系，因此，设计者可以根据齿轮的用途

24、、 载荷和齿轮刚 性及齿线形状等条件选用。若压力角不等于20度时,fi、乘以系数A应对轮径向综合总偏差 Fi、和一齿径向综合偏差表4-5接触斑点和精度等级精度等级4567891012沿齿长方向60%80%50%70%35%65%25%55%沿齿高方向65%85%55%75%40%70%30%60%注：表中数值范围用于齿面修形的齿轮，对齿面不做修形的齿轮，其接触斑点大小不小于其平均值。Fi''Fr2e11)仪器的工作原理被测齿轮安装在可沿A=s in 20/sin a910 11 12 13 141516179厂TA仪座(19)导轨滑动的主滑 架(17)上的上顶尖(10)和 下顶

25、尖(14)之间，标准齿轮 安装在可沿V型导轨浮动的测量滑架(4)上的上、下 顶尖之间，按两齿轮理论中心距固定主滑架。测量滑架借助弹簧力靠向主滑架，使两个齿轮进行紧密地无侧隙地啮合。转动被测齿轮时，检查由于齿O TT 图4-2圆柱齿轮径向综合总偏差和一齿径向综合偏差示意图轮加工误差引起中心距变1-百分表2-螺钉3-挡钉4-测量滑架5-手柄6-立柱7-手柄8-V型块9-锁紧块10-上顶尖11-托架12-拨杆13-手柄14-下顶尖15-游 标尺16-手柄17-主滑架18-刻度尺19-仪座20-手轮1)显示出化来综合地反映被测齿轮的加工误差，其中心距的变动量由百分表( 来。2)工作原理与结构特征A.仪

26、器使用前应将各工作表面，被测齿轮以及与被测齿轮模数相同的标准齿 轮清洗干净。B. 把控制测量滑架的手柄(5)搬到正上方，装上百分表，使表指针转过5圈后用螺钉(2)紧固，并调整百分表指针与其零线重合，然后将手柄(5)搬向左边。C. 根据两齿轮的理论啮合中心距，按刻度尺(18)与游标尺(15)的示值，转动手轮(20)把主滑架(17)调整到工作位置后，用手柄(16)锁紧。D. 把一齿轮安装在测量滑架的下项尖(14)和立柱(6)的上顶尖(10)之间，转动 手柄(7)带动锁紧块(9)将上顶尖(10)固定在V型块(8)的V型面内的同时，亦紧固 标准齿轮。E.与上一步方法类似，将被另一齿轮安装在主滑架的上、

27、下顶尖之间，然后 将手柄(5)搬向右边(未安装被测齿轮时手柄不能搬至右边)使测量滑架靠向主滑 架，保证标准齿轮和被测齿轮紧密啮合。F在两齿轮正常啮合的情况下，用手轻微而均匀地转动被测齿轮，在转动一 周或一齿的过程中观察百分表的示值变化，该变化量就是一周或一齿内中心距的变动量。在转动一周或一齿过程中百分表示值相对于百分表原始零点的最大、最小值就是中心距变动的上、下极限偏差，二者之差即为被测齿轮的Fi、或fi、值。G当一个齿轮测量完毕后，将测量滑架控制手柄(5)搬至左边，使标准齿轮和 被测齿轮脱开，然后转动手柄(13)在松开锁紧块(9)的同时，带动拨杆(12)转动， 通过固定在上顶尖上的托架(11

28、)将上顶尖向上移动(其移动距离根据需要可调)， 卸下被测齿轮，更换新的被测齿轮，锁紧上顶尖，将手柄(5)搬至右边，按6中的方法继续进行测量。H.精密测量时，为了准确地固定理论中心距，按(1)式计算M1值，用量块按 尺寸M1组合后，放在标准齿轮轴和被测齿轮轴之间，并将量块上下、左右轻微 摆动，观察百分表的最小值，依此最小值调整百分表指针与其零线重合。其它操作过程如上所述。M1 AA:两齿轮的理论中心距 di:标准心轴1直径d2：被标准心轴2直径3）轮齿接触斑点检查为了检查齿轮工作面的接触情况，在标准齿轮的齿面上，均匀而薄薄地涂上 一层普鲁示兰（或其它专用涂料），其厚度为0.006mm0.012m

29、m,然后与被测齿 轮啮合，相对转动后，根据其轮齿接触斑点情况，评估被测齿轮的加工质量。5、将所有计算数据填入表4-6:模数m=螺旋角P =旋向：齿数Z2=全齿高h=中心距a=U v =AB =A v =U x =a c b d =A x =U y =a2C2b2 d2 =A y =U S =a1c1b1d1 =A S =滚刀安装角滚刀切深ap= h=公法线长度变动公差 FW =公法线长度变动误差 FW =（是否合格）径向综合公差Fi" =径向综合误差 Fi =（是否合格）PS5 Tm门BwD4*口1口 DntJ / aOU< -ELJL 計电PQ B wt-一 £wo

30、n«««« 昌兰-; trz 工-1图统系动传机齿滚canY 3-4图七、注意事项1 .实验前必须看懂机床的传动系统图，做好传动链的运动调整计算。2 .开机前应对各调整环节再进行一次检查校对，对机床各部件进行润滑。3 .接通进给前，要检查压力表的示值应在15kg/cm2处，征得指导老师同意 后，方能开车。开车后不能任意扳动手柄以免发生事故。4 .加工过程中，不能随便离开工作场地。发生异常现象，立即停机检查。5 .实验结束后，要清洁机床，打扫工作场地。- 17 -八、思考题1. 提高切削速度可以显著的提高生产率， 但为何在滚齿时滚刀的切削速度选 的较低？2

31、. 如何控制滚切深度？3. 若采用两次走刀加工齿轮，第二次走刀如何实现？4. 各离合器的作用是什么？5. 如何检查范成运动、差动运动的方向6. 考虑双面啮合仪还能测量那些误差量？7.本次实验用的齿轮精度测量方法存在那些不足？试设想理想的齿轮精度检测方法。目前的各种齿轮误差测量不论是单项误差测量、 综合误差测量或整体误差测 量均是在不加载荷和低速回转不脱啮情况下进行的。 随着计算技术和微机应用技 术的发展， 可期望在变载变速条件下， 即模拟齿轮工作条件下测量齿轮的各项误 差。这种测量所获得的数据更符合实际工作情况，因而更有实际价值。8.齿轮精度检测的发展趋势？齿轮测量仪器的数量处理能力扩大；由齿

32、轮测量仪器组成齿轮精度检测中 心；由齿轮测量仪器，机器人和自动分选装置组成齿轮分选中心。9. 如何将双面啮合仪改造才能得到连续的跳动曲线？10. 试将一个齿轮掉头或将主被动齿轮交换，比较得到的结果有何不同？11. 观察切屑形态，辨认滚刀几何角度，指出各个几何角度的测量方法。12. 齿轮在加工制造检验时应尽量保证径向基准面和轴向基准面的一致 （如 何在工序图上体现？） ，并且在零件图或工序予以标注。13.确定齿轮的应用场合和评定齿轮的承载能力14. 产生加工误差的主要原因有那些？请从几何偏心、运动偏心、滚刀的径 向跳动和轴向窜动及齿形角误差等方面考虑。九、实验报告要求在实验报告中写明实验的目的，

33、原理，内容，实验的步骤，机床参数的 调整结果， 加工精度的检验结果和用途评价及思考题， 对实验过程和结果进行讨 论分析。十、其它说明该实验必须认真的预习，没有预习报告不能作实验，实验中要积极的思考， 每个人必须动手完成一定的工作。- 18 -机械制造综合实验- 21 -实验指导书¥适用专业：机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化实验班机械工程学院实验教学中心2013年 9月实验一:实验二：实验三：实验四：实验五：实验六：数控编程与加工综合实验.数控车床加工编程实验加工中心加工编程实验加工误差统计分析实验机床刚度测量实验机床几何精度检验实验七：线切割加工编程实验1. 7.23.

34、25. 2933实验学时：4H实验数控编程与加工综合实验4.5.- 23 -实验类型：实验要求：必修、实验目的本实验要求学生设计一零件，通过在自动编程系统Mastercam 中，独立完成简单的零件设计及加工，并进行模拟加工，将生成G 代码输入到雕铣机中 , 加工出所需零件。其主要目的：1.要求学生了解mastercam的操作步骤;2.3.4.掌握三维粗加工中的平行加工、挖槽加工和发散状加工方法; 了解数控雕铣原理及雕铣机的操作; 熟悉雕铣机的指令系统，并能进行加工;通过做实验， 使学生具备一定的三维设计能力， 掌握数控编程及相应的加工5.6.掌握二维及三维刀具路径产生的基本步骤;掌握二维加工中

35、的外形铣削，挖槽铣削、钻孔及面铣削的基本方法和步骤;知识，从而了解了比较系统的专业技术理论 ,得到较全面的技能训练。、实验内容对于综合性实验，注意直接或间接指明本实验涉及了哪几个具体的知识点。在三维 CAD 软件或自动编程系统 master cam 中 ,设计一个零件并在 master cam 中进行模拟加工 ,生成后处理程序。将生成的程序传输到雕刻机上 ,对石蜡毛坯进行加工。本实验要涉及到数控编程基础知识 ,自动编程知识 ,机械设计、三维CAD 及雕刻机加工。三、实验原理、方法和手段对于设计性实验，应根据 “由学生自行设计实验方案并加以实现的实验 ”内 涵要求，注意省略由学生自主设计的 “实

36、验方案 ”。原理：根据机械设计的相关知识， 设计一个结构合理的机械零件; 利用数控 编程的基础知识在自动编程系统中制订零件加工工艺过程， 选刀具，确定切削参 数最后模拟加工，并生成 G 代码;通过对数控雕刻机床的操作 ,对石蜡材料进行雕刻和铣削加工出样品。方法和手段 :本实验用计算机、雕刻机现代化设备与技术进行虚拟、仿真与实际加工相结合的实验方式，通过实际操作培养学生的工程实践能力。四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用 “以学生自主训练为主的开放模 式组织教学，还是采用集中授课形式 ”，须加以明确。1. 学生利用 2 学时的时间进行前期的设计与模拟加工工作;2. 5-8

37、人一组，采取分组进行实验加工。五、实验条件包括仪器设备条件、物质条件、相关文献资料等。实验设备：雕铣机，刀具，参考资料：毛坯材料：塑料、石蜡1. 杜智敏： Master CAM X塑料注射摸具制造实例：北京：机械工业出版社2王志平，数控编程与操作M 。北京：高等教育出版社，2003.7。4杜智敏，何华妹， Master Cam V10 塑料注射模具制造实例，机械工业出 版社， 2005.2。邓小玲，Master CAM在数控加T-中的应用i煤矿机械，2004,( 1 1).7 王志平 ，数控编程与操作 M. 北京:高等教育出版社， 2003.7.2006.1.2006”内涵8 张灶法，陆斐，尚

38、洪光， MasterCam X 实用教程， 清华大学出版社，9胡如夫. Master CAM x 中文版教程 M .北京：人民邮电出版社，六、实验步骤对于设计性实验， 应根据 “由学生自行设计实验方案并加以实现的实验 要求，注意省略与学生自行设计的实验方案相关联的实验步骤。MasterCam X中加工的零件分两类：一类是平面加工：要求包括面加工、轮廓加工、挖槽加工及钻孔加工。另外一类是：空间曲面的三维加工。实验的具体 操作步骤如下：1.建立零件的三维模型，并导入 master cam软件中;2.选定模拟加工的数控机床类型及加工类型;3.选定工艺路线，设置补偿方向;选择合适的刀具，并确定切削参数

39、;进行加工仿真，生产刀具轨迹;6. 通过后处理单元，得到该零件的 G代码;7. 通过传输接口或控制介质将生成的 G代码输入到雕铣机;8. 进行自动对刀后，并加工;轮廓类的零件参考图如下：（设计到的加工方法有：face, pocket,drill,c on tour）VC ph二二-24 -七、思考题雕铣机和雕刻机有什么区别？八、实验报告要求在指导书中明确学生实验报告的内容及具体要求，主要包括实验预习、实验记录和实验报告三部分。实验报告的内容：1.2.写清前期的设计过程及自动编程过程；写清在雕刻机上的加工过程；3.4.对加工的零件进行形状和精度分析；实验报告上附加工的实物图、零件图绘制，实验心得

40、及总结。- 26 -实验二 数控车床加工编程实验实验学时：2H实验类型：验证实验要求：必修、 实验目的数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件的旋转表面的。一般能够自动完成内外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面， 如双曲面等。数控车床和普通车床的工件安装方式基本相同， 为了提高加工效率， 数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。从总体上看数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进 给系统、液压系统、 冷却和润滑系统等部分组成。 数控车床的进给系统与普通车 床有质的区别， 它没有传动的进给箱和交换齿轮架， 而是直接用伺服电机通过滚 珠丝杠驱动溜板和刀架，实现进

41、给运动，因而进给系统的结构大为简化。 了解数控车床加工工艺特点； 熟悉数控车床编程指令； 掌握数控车床指令程序编制方法。、实验内容 确定零件定位基准及装夹方法； 制订零件加工工艺过程，确定切削参数; 坐标系的设定及零件轮廓点的数值计算； 编制数控程序; 试加工 。三、 CAK40100 数控车床实验原理和指令格式1工件坐标系用于工件加工的坐标系叫工件坐标系。工件坐标系由 CNC 预先设定。可以 用三种方法设定工件坐标系：用 G50在程序中， G50 之后指定一个值来设定工件坐标系;自动设定在手动返回参考点完成后自动设定工件坐标系;用MDI面板输入用MDI面板可预先设定6个工件坐标系。其中用G5

42、0设定工件坐标系的指令格式为:G50 IP如图2.1所示，利用G50来设定工件坐标系。数控车床一般加工回转体，只在 XOZ平面内加工。平行主轴轴线的方向为Z轴，刀具远离工件的方向为 Z的正向；X沿工件径向，指向操作者为 X的正向。机床原点在卡盘夹持的中心点，参考点指车刀退离主轴端面和中心线最远并且固定的一个点。如图2.2图2.3所示。榊IHl F面fft专世毎芈杯乐G50X1M.7Z375.1；+J!图2.2数控车床结构图2 吐克 '南下歯抽事世左锻杯瞩G50X1£0O.0Z7OO,O;（茂冲折址）X7000J-"$.遵r.-t - 'W-rJtl _ A

43、盘:一弋一仝八<11200.0图2.1坐标系的设定0图2.3数控车床坐标系2 . G代码及语句书写格式语句中大写字母是地址码，用于识别地址，每个字根据字母来确定其意义。其中G为机床准备功能字，M为辅助功能字，S为主轴转速字（转/分），F 为进给速度字，单位：毫米/转，T为刀具字，X后的数值为旋转体直径，单位: 毫米，一般机床出厂时设置好直径编程， Z后的数值为加工长度，单位：毫米。在车床编程时，不用G90和G91来区别是绝对坐标输入还是相对坐标输入,用X Z就表示是绝对值输入，如果用_ W_则表示是相对坐标输入。-32 -3.语句说明快速定位指令:G00语句格式：GO0直线插补指令G0l

44、语句格式：GO1圆弧插补指令G02 G03语句格式：GO2 X或:GO3 XGO2 XGO3 X其中X、Z为圆弧终点坐标，R为圆弧半径，并规定，当圆心角小于180度 时，R以正值表示，否则用负值表示；I、K表示圆心增量坐标，即圆心坐标减 去圆弧起点坐标的值。 停刀指令G04语句格式：G04 X_或 G04 U_ ； G04 P_;其中：X,U,P是暂停的时间 螺纹切削G32语句格式：G32 IP F_IP是终点，F长轴方向上的螺距。刀尖半径补偿指令G41（左）G42（右）刀尖半径补偿取消指令 G40 内外径切削循环指令G90语句格式：G90 X(U) Z(W)FX(U)X（U） 螺纹切削循环指

45、令G92语句格式：G92 X(U) _Z(W) _F G99和G98每转进给量G99,每分钟的进给量G98例F0.2就表示0.2mm/r；例 F100 就表示 100mm/min。4程序输入及修改4. 1程序的输入NC数据可在CNC和外部输入和输出设备之间传输。可以用显示器左边的存储卡接口，将写入到存储卡内的信息，读入 CNC内部或者写入到存储卡上。输入程序的步骤如下:1)确认输入设备已准备就绪;2)按机床操作面板上的EDIT开关;3)按地址键O并输入程序号;4)按 INSERT 键;5)输入程序语句。4.2字的修改及删除1)检索或扫描要修改的字;2)键入要插入的地址及数据;3)按ALTER键

46、。删除时，检索或扫描要删除的字，按 DELETE键即可。4. 3程序段的删除删除程序中的一个或多个程序段1)检索或扫描要删除程序段的地址 N ;2)键入EOB;3)按 DELETE 键。4. 4程序的删除1)按机床操作面板上的EDIT开关;2)按功能键PROG;3)按最右边的菜单继续键4)按软键FLOPPY;5)按软键OPRT6)按软键DELETE7)指定欲删除的文件8)按软键EXEC9)按软键CAN，返回到显示画面5数控车床的图形功能图形功能可以显示自动或手动期间刀具的轨迹。即在画面上显示编程的刀具轨迹，通过观察屏显的轨迹可以检查加工过程。5.1图形显示步骤开始前用参数 NO.6510设定绘

47、图坐标，设定值和坐标的对应关系见图2.4。21XXiIZXIZ樂;7他-6護定但-3狀肚（0 丁Tx图2.4设定值与绘图坐标系之间的关系1)按功能键CUSTOM GRAPH，则显示绘图参数画面如下所示;2)将光标移动到所需设定的参数处;3)输入数据然后按INPUT键;4)重复第2、3步，直到设定完所有需要的参数;5)按下软键GRAPH ;6)启动自动或手动运行，机床开始移动，并且画面上绘出刀具的运动轨迹如图2.5;、他1 000£1>200.000ZZQ0.Q1X£园 STOT *»* f2SG.vn 11£ K 1 t io*M> 1J-图

48、2.5刀具轨迹示意图7）图形可整体或局部放大，按下 CUSTOM GRAPH键，然后按下ZOOM 键以显示放大图；8）为显示原始图形，按NORMAL键，然后开始自动运行。6.数控车床的操作实际可供使用的操作部件包括连接到 CNC的设定和显示单元，机床操作面 板，以及外部输入和输出设备等。6. 1 MDI键的位置Ml J53kT2：0 *«址/»字ft&ti9。3 r5?S> ' Z I 国ALTERC 細,1 ms® ffl raI CTShETp=HELF*?>出盜mTtr$HFT£>thFur切ftfixa图2.6

49、MDI键的位置（竖形）6. 2手动操作1）返回参考点用机床操作面板上各轴返回参考点用的开关使刀具沿参数指定的方向移动。首先，刀具以最快的速度移动到减速点上，然后按FL速度移动到参考点。当刀具返回到参考点后，返回参考点完成灯 LED亮。2）返回参考点步骤 按返回参考点开关，它是方式选择开关之一; 为了减小速度，按快速移动倍率开关; 按与返回参考点相应的进给轴和方向选择开关。按住开关直到刀具返回到参考点。在适当参数中进行设定之后，刀具也可同时三轴联动，当刀具返回到参考点后，返回参考点完成灯 LED亮。机床不再移动，直至 返回参 考点开关”被关断。 对其它轴进行同样的操作。当完成手动返回参考点后，自

50、动确定了工件坐标系。若工件原点的值设定为a,b,，确定工件坐标系时，当返回参考点完成时，刀套的参考点或基准刀具 的刀尖位置是X=a,Z=b,这和下述指令有同样的效果。G92 Xa Zb四、实验组织运行要求3. 采用分组集中教学,4. 以学生自主训练为主进行加工实验。五、实验条件1.CAK40100VI型数控车床 FANUC系统八、2.3.车床用刀具。尼龙或铸铁毛坯实验步骤00001-34 -1. 从下图中任选一个零件制订工艺规程，确定加工参数;2. 建立编程坐标系并计算零件的基点;4.3. 编制数控程序；在机床上手动对刀，设置好工件坐标系;输入数控程序；6.试加工。七、思考题1）怎样选择工件坐标系?2）怎样建立编程坐标系和工件坐标系的关系？3）对于直线圆弧轮廓系统基点计算有哪些方法？举例说明。4） G32和G92加工螺纹时，有什么区别?八、实验报告要求在指导书中明确学生实验报告的内容及具体要求，主要包括实验预习、实验记录和实验报告三部分。实验预习:根据加数控车床的编程方法及具体要求，选定一图，对其进行编程。实验记录及报告：要求在报告中写清程序输入时的具体要求；系统对单位的识别；以及加工过 程中的对刀，机床的相关操作等内容。九、加工编程实例例1.被加工零件如