《机械制造技术》实验指导书2013

1、机械制造技术实验指导书梁平 编实验一 C6140传动系统和机构分析(现场教学)一、实验的目的和要求了解C6140机床的用途，总体布局，以及机床的主要技术性能。对照C6140机床传动系统图，分析机床的传动路线。了解和分析C6140机床主要零部件的构造和工作原理。二、实验的内容1、由指导人结合现场（以CA6140为例）介绍机床的用途、布局、各操作手柄的作用及其操作方法。然后开车、空载运转表演，以观察机床各部件的运动。2、揭开主轴箱盖，根据机床传动系统图和主轴箱展开图，看清各档传动路线及传动件的构造。看懂标牌符号的意义，明确主轴箱各操纵手柄的作用。了解主传动系统的传动路线，主轴的正转、反转、高速、低

2、速是如何调整实现的。结合现教图了解摩擦离合器的结构原理及其调整操纵情况。操纵II-III轴上两个滑移动，操纵IV轴上的两个滑移齿轮及IV轴上的一个滑轮齿轮，注意他们的动作过程和啮合位置。结合现教图观察主轴前轴承、中轴承、后轴承，轴上齿轮离合器的构造，了解前后轴承的作用及调整方法。观察卸荷皮带轮的结构。了解主轴箱的润滑系统及各传动件的润滑油流经路径。3、挂轮架了解挂轮架的构造、用途和调整方法。4、进给箱结合进给箱展开图及传动系统图，观察基本组、增倍组操纵机构，螺纹种类移换机构，以及光杠、丝杠传动的操纵机构。5、溜板箱纵向、横向的机动进给及快速移动机构。丝杠、光杠进给的互锁机构、对开螺母机构。结合

3、现教图了解超越离合器及过载保险装置。6、刀架刀架总体是由床鞍、横刀架、转盘、小刀架及方刀架五部组成。结合这些部件的结构和装配图分析其工作原理。7、尾架观察尾架的构造，尾架套筒的夹紧方法。尾架套筒与机床主轴中心线同轴度的调整方法。8、床身了解床身的整体结构，床身导轨分几组？各给的作用是什么？三、思考题1、卸载皮带轮是如何使皮带的拉力不传给轴而传给箱体？带轮的扭矩又是怎样传轴的？用简图说明之。摩擦片离合器的工作原理是什么？控制摩擦离合器，完成主轴正、反转，通过什么环节以保持离合器的自锁？超越集合器、安全离合器的用途和工作原理是什么？实验二 车刀几何角度测量一、实验目的与要求1、掌握测量车刀几何角度

4、的基本方法与所用仪器的工作原理。2、弄清车刀各几何角度的定义及其在图纸上的标注方法。3、巩固和加深对刀具几何角度定义的理解。二、仪器和用具1、车刀量角台。2、直头外圆车刀、弯头外圆车刀、偏刀、切断刀。三、车刀量角台的结构和工作原理1、构造车刀量角台的机构如图所示。它主要由底盘、立柱、刻度板、小刻度盘、大指针、小指针、滑体、定位块、弯板等组成。在设计、制造和检验车刀时，均以平行于单刀刀杆底面的平面作为基面，因此，在测量车刀的几何角度时，同样应以车刀底面作为基准。2、工作原理车刀的几何角度是在车刀的各辅助平面内测量的，而车刀上除了法剖面以外的所有剖面军垂直于车刀的基面。因此，在设计量角台时，以工作

5、台平面作为车刀的基面（车刀靠工作台平面和定位块定位），以大指针的平面C所在的平面代表个剖面，当工作台转到不同位置时，可能测出车刀各剖面内角度（包括切削平面内角度）。测量基面内角度时，大指针C面代表走刀方向，将小指针指着测出的刃倾角s的话：这时大指针（面所在的平面即为车刀的法剖面，因此，能测出车刀法剖面内角）。测量车刀几何角度时，车刀置于工作台台面上，侧面靠定位块。四、实验方法及步骤（一）测主刀刃上的角度； 主偏角Kr大小指针为零，转动工作台使主刀刃靠大指针平面C，这时C面为主切削平面，则指针板上刻度线所对底盘上的角度即为Kr。刃倾角s调整滑体高度，使大指针底边靠刀刃。则大指针所指角度即为s（右

6、负、左正）。前角0使工作台沿逆时针方向转 这时C面为主剖面。调整滑体、定位块，使大指针底边靠前刀面，则大指针所指的角度为0（右负、左正）。后角0调整滑体和定位块位置，使大指针侧边靠后刀面，则大指针所指的角度为0。（二）测副刀刃上的角度；副偏角K,r大小指针对零，转动工作态使副刀刃靠大指针C面，这时C面为副切削平面。指针板上刻度线所对底盘上刻度即为K,r。副后角,0使工作台顺时针转过 ，调整滑体、定位块，使大指针侧边靠副后刀面，则大指针所指的角度为,0。（三）法剖面的角度：法剖面的前角n在主偏角的前提下，使工作台逆时针方向转 ，这时C面为主剖面，调整小指针，使小指针的角度指着测出的刃倾角s的角度

7、（这时大指针垂直于刀刃）。调整滑体，定位块，使大指针底边靠前刀面，则大指针所指的角度为n（右负、左正）。法剖面的后角n调整滑体和定位块位置，使大指针侧边靠后刀面，则大指针所指的角度为n。车刀几何角度测量实验报告 年 月 日（一）实验目的与要求：（二）实验数据记录刀号车刀名称刀杆尺寸BH(mmmm)主剖面参考系的基本角度（单位 度）派生角（单位 度）法剖面的前角和后角主偏角Kr刃倾角s前角0后角0副偏角K,r副后角,0楔角0刀尖角r余偏角r前角n后角n1直头外圆车刀2弯头外圆车刀3偏刀4切断刀（三）绘制直头外圆车刀标注角度图（标出测量角度）（四）实验结果分析讨论实验三 车削力的测量车削力是切削过

8、程中产生的重要物理现象之一，切削力的大小与工件材料和切削因素有关。它直接影响工艺系统的变形，切削温度、刀具磨损及功率消耗。因此精确地测量切削力对于选择理想的切削参数及合理的切削力是很重要的，本实验就是利用最常用的万法电阻应变测量法测量车削加工过程中的切削力。一、 实验目的 1了解八角环形力传感器的结构和工作原理以及测力系统所使用仪器的工作过程。2 了解切削参数（f、ap、r、0、v）对切削力的影响规律。二、 实验设备及用具 车床:CA6140。 仪器:CLS一J动态数显应变测力仪; gB一07力传感器。 工具:0-15Omm游标卡尺。 双对数坐标纸。 刀具:YA6硬质合金车刀若干把。 试件45

9、钢，直径现场定。三、 实验仪器的工作原理 1.八角环形力传感器的结构如图4-1所示:八角环形力传感器分为固定部分、弹变部分和装刀部分，且三部分为一整体，弹性部分包括上下两个八角环，八角环的内外侧有若干个电阻应图4-1 八角环形力传感器的结构变片。2. 电阻应变片及工作原理 如图4-2所示:电阻应变片由基底1、敏件2和引线3组成。敏感元件为高阻金属丝，电阻值为:R=pL/A R/R=K L/L=K。 K为灵敏系数。电阻率比率可近似看作与应变成正比。当电阻应变片贴在弹性体上时，则电阻值随弹性体应变而发生变化。 3.电桥测量电路 电桥电路把电阻应变片上电阻值的微小变化转换成电压信号的变化，图4-3所

10、示， 图4-2 电阻应变片通过适当的粘贴，使电阻应变片R1、R2、R3和R4随应变的变化而分别变大利变小，且变化量分为R1、R2、R3和R4。 设变形前R1、R2、R3和R4组成的电桥电路平衡，即R1/R3=R2/R4，u输出为零，既u1=u2。 图4-3 电桥测量基本点路 当电阻变化时，u1、u2分别增加和减少，所以变形后输出电压为: u=u1-u2 若使R1=R2=R3=R4=R(一般力传感器的测量电桥的电阻应变片值为120Q)，且R1R2-R3-R4，则可以推出 U=E K 根据虎克定律，弹性体中:F=K，=F/K u=EK=EKF/K 所以电压输出信号近似与弹性体受力成正比。实际测量时

11、，为了提高测量精度，常将贴在不同位置的相同阻值的应变片，串并接于电桥电路中，组成复杂的桥路。 4.八角环形电阻式力传感器的工作原理 八角状环弹性元件由圆环演变而来，当园环上施加径向力Fy时，园环各处的应变是不同的，根据分析可知与作用力方向成39.6处B的应变等于零，此处称为应变节点。在水平中心线上则由最大应变，因此将四片应变片R1、R2、R3和R4如图4-4a所示那样粘贴， R1、R3受拉应力，R2和R4受压应力。当圆环上施加径向力Fx时，应变节电处于A-A位置，将四片应变片 R5、R6、R7和R8粘贴于如图4-4b所述（39.6），此时， R5、R7受拉应力，R6和R8受压应力。当圆环上同时

12、受Fx、Fy作用时，把应变片组成图4-4e和4-4f所示的电桥电路，就可互不干扰地分别测得Fx、Fy，由于八角状环易于固定夹紧，所以常用它代替圆环。当八角状环受主切削力Mz的作用时，它既受到垂直向下的压力，又受到弯矩的作用 (4-4d)。Fz力与各应变片轴向垂直不起影响，却使上部环受拉应力，下部环受压应力，因此将应变片R9、R10、R11和R12组成图4-4g所示电桥就可以测出Fz。这样，通过上述测力仪各应变片组成的三个全桥电路接入测试系统，就可以分别测出Fx、Fy、Fz。四、 实验内容改变走刀量f=0.1;0.2;0.3;0.4lmm/r。用每个走刀量分别切削一段金属，切削力从测力仪读出，记

13、录测量结果。 改变切削深度ap=0.5;1;1.5;2mm用每个切削深度分别切削一段金属，切削力从测力仪读出，记录测量结果。改变主偏角kr=45；60；75；90；用四把主偏角不同的车刀分别切削一段金属，切削力从测力仪上读出，记录测量结果。图4-4 圆环与八角环4改变前角0=0；15；30用三把前角不同的车刀分别切削一段金属，切削力从测力仪读出，记录测量结果。 5改变切削速度v = 3;20;30;100mm/min用上述切削速度分别切削一段金属，切削力从测力仪读出，记录测量结果。五、实验报告要求要有原始数据记录2对实验结果进行分析，绘出f-Fz、ap-Fz、kr-Fz、0-Fz 、v -Fz

14、 变化曲线实验五 车床静刚度的测定一、实验目的：1.了解机床刚度的测定方法之一：静载法。2.比较机床各部件刚度的大小，分析影响机床刚度的各个因素。3.巩固和验证机制工艺学中有关系统刚度的概念。二、实验内容用静载法测定车床刚度，着重测量记录车床主轴前顶针、刀架及尾架后顶针在受力后的位移，以便计算其各部件刚度及机床刚度。三、实验设备 1.CA6140车床 2.弓形加力器和测力环各1件。 3.千分表4只。 4.磁性表座3个。四、实验装置及方法简介 1.测试装置简图如图7-1所示： 2.机床测试点布置通常由于床身变形很小，故一般都将床身看作是绝对刚体，在测试所有部件位移时都以床身作为测量基准，然而床身实际上也是一个变形零件，当为了测定床身刚度对综合刚度的影响时，测量基准必须选在平板或者地面上。本实验测量仍选床身为基准，测点选机床主轴端部尾架套筒头部及刀架共三处。 3.加载方法和装置 加载装置采用弓形加载器，加载器平面可以绕前后顶尖轴线摆动，并固定于任一位置，加载器上各加载螺钉孔间夹角为150 ，这样就可以在一定范围内选取最切合实际的加载方向。在加载杆与模拟刀尖的压力用标定好的测力环测定，模拟刀尖应调整在车床前后顶尖的连线上。五、实验步骤：（现场介绍） 1.将弓形加载器顶尖孔擦净，并装于机床顶尖间，保证后顶尖伸出长度L=30左右，根据要求的角度进