机械制造技术基础实验指导书

《机械制造技术》试验指导书机械工程系目 录TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250003“试验一：刀具角度测量试验 1\l“_TOC_250002“试验二：动态切削力的测量试验 5\l“_TOC_250001“试验三：加工误差的统计分析试验 7\l“_TOC_250000“试验四：工艺系统静刚度的测量试验 9试验一：刀具角度测量试验一、试验目的和要求12、通过试验加深理解刀具标注角度参考平面的定义，三个平面的空间位置及相互关系；3、生疏万能车刀测角仪的测量原理，把握车刀几何角度的测量方法，加深理解车刀几何角度及其在切削过程中的作用；45二、试验设备4台三、试验方法1、生疏车刀切削局部的构造要素，重点观看车刀的外形、主切削刃、副切削刃、前刀面、1-1为车刀切削局部的构造要素。102、把握刀具几何角度的定义

图1-1车刀切削局部的构造要素前角γ后角α

0 ：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。0 ：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。主偏角κr：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。副偏角κr′：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。刃倾角λs：在切削平面测量的主切削刃与基面的夹角。副后角α′0：在副正交平面内测量的副后刀面与副切削平面的夹角。1-2所示。图1-2车刀的几何角度标注3、车刀几何角度的测量方法刀具角度测量台1-3所示。图1-3车刀角度测量台刀具角度的测量方法〔以车刀为例〕主偏角κr的测量转台调零：将转台左侧的刻度线对到底盘的零度；将刀具安装在滑块上，刀尖顶在指针平面中心线上。此时，扇形盘平面与进给方向重合；转动转台，使刀具的主切削刃与指针平面紧贴；读取转台左侧刻线所示的圆盘刻度，就是主偏角κr。副偏角κ′r的测量1〕项的根底上，转动转台使副切削刃与指针平面紧贴；读取转台左侧刻线所示的圆盘刻度，就是副偏角κ′r。刃倾角λs 的测量在测量主偏角的位置上，此时，扇形面为切削平面，在该平面内将指针的刃口A与主切削刃重合；读取指针所指的刻度就是刃倾角λs。γ前角 的测量γ0在测量主偏角的位置上，将转台转过90°，此时，扇形面为正交平面，在该平面内将指针的刃口A与前刀面重合；γ读取指针所指的刻度就是前角 。γ0α后角 的测量α0在4〕的根底上〔此时，扇形面为正交平面，将指针的刃口B与后刀面重合；α读取指针所指的刻度就是后角 。α0α副后角 ′的测量α02〕的根底上，将转台转过90°，此时，扇形面为副正交平面。将指针的刃口C与副后刀面重合；读取指针所指的刻度就是后角α′0。四、填写试验报告为了连续进展后续的相关试验工程试验二：动态切削力的测量试验一、试验目的和要求123二、试验仪器及耗材12YE5850电荷放大器；3J1MK460×100周密车床；4545钢试件；6〔学生自备。三、测力仪的工作原理1、压电式切削测力仪YDC-Ⅲ89型压电式切削测力仪的构造如图理工大学开发的专利产品，承受刀杆式构造，用一个三向压电石英力传感器作为力——电转换元件。它不仅大刚度、高灵敏度、高固有频率、宽频率响应范围，线性良好的动、静态性能，而且结果简洁，体积小，地测量出三向静、动态切削力。其工作原理可简洁地表达为：依据正压电效应，当石英晶片受到外力作用时，石英晶片的表面会产生正、负电荷，电荷的多少与所受外力的大小成严格的线性关系。2、电阻应变式切削测力仪电阻应变式切削测力仪的工作原理是在测力仪的弹性体〔特制刀杆〕上粘贴电阻应变2-2R1/R2=R3/R4B、D两点的电位一样，变化。R1R2受压缩，长度削减，截面积增加，于是电阻减小。电桥的平衡被打破，V>V，检流表中有电流通过，电流的大小与切B D削力成正比。3、机械式切削测力仪机械式切削测力仪的构造如图2-6所示，受构造的限Fz，在切削状态下，Fz所产生的扭杠杆转动一个角度，量以肯定的关系传递给百分表。这一系列的变形传递关系与Fz成正比关系，通过事先标定好的百分表读数——切削力的关系，就可以进展切削力的实际测量了。四、试验内容1、生疏试验设备的构成、工作原理。24个学生一组，在试验指导教师指导下完成如下内容(500r/min);进给量f：0.15~0.5mm/minap：0.2~1.0mm。操作切削力测量系统软件系统，协作指导教师操作机床，进展切削加工；记录试验数据；整理试验数据；建立切削力与背吃刀量及进给量相关的阅历公式；3、填写试验报告。试验三：加工误差的统计分析试验一、试验目的：和工艺系统中可能存在的误差因素。二、试验内容：按自然加工挨次，对所加工的100个试件的尺寸进展测量，绘出频率直方图,并对其工艺力量和废品率进展分析。三、试验样件及技术要求如图3-1所示，由于每个零件均进展屡次的重复性加工试验，因此，直径尺寸的具体值由试验教师给出。图3-1 45钢试验用小轴四、试验设备无心外圆磨床，杠杆千分尺0.00(0.02等。五、试验原理直方图分析法计各组内消灭的试件的频数就可以画出对应的直方图〔参见图3-。依据直方图的外形和由测量值计算得到的参数X和均方差S。ii1(XiX)2/n1S

Xi/n 或 kjkj1F(XjX)2/n1或S

XjF/n 〔1〕〔2〕式中n:样本数，即加工的工件数。Xi：试件的测量尺寸，Xj：每组的组中值，F：每组频数。假设系统稳定，加工误差将符合正态分布，其尺寸分散范围在6S，则该工序的工艺力量Cp1-3Cp的大小可以推断工艺等级，结合直方图分析，可计算合格率、废品率、常值系统误差，提出提高该工序产品合格率的可行措施。Cp=T/6S 〔3〕3-2尺寸分布直方图六、试验步骤1、调整机床：试加工m件〔≥1，求出其平均尺寸Xmσ，按上限尺寸和下限尺寸mmmm序搞乱。上限尺寸：D+0.015－3σm〔1+1/2、测量数据：

〕下限尺寸：D－0.015+3σm〔1+1/ 〕果还是全都的，将测量结果填入测量数据表〔取m=。3、画直方图：100612组，组距取微米的整数倍，为了避开数据恰好落在组界上，组界要选在数据尾数的1/2处，将每组的组界、频数、频率、组中值等填写在分布图数据表中。在图上用双点划线画出X和公差带的中心位置，结合公差带的宽度T6S，可以计算出工艺力量系数Cp，和该工序的工艺等级。4、计算工艺力量系数Cp、估算废品率5、分析试验结果：对加工的100个零件进展实际测量得到的结果进展争论分析报告。试验四：工艺系统静刚度的测量试验一、试验目的和要求1、了解机床刚度的测定方法之一—动载法；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、稳固和验证有关工艺系统刚度的概念。二、试验内容顶针、刀架及后顶针的动态位移量，计算出各部件刚度及机床刚度。三、试验设备1、CM6140X5646/12、压电三向切削力测量仪两套；3、位移传感器或千分表三套；4、计算机数据处理系统一套。四、试验原理工艺系统在载荷的作用下会产生相应的变形。载荷越大变形也越大，反之亦然。机床静刚度Ks是机床在稳态下工作〔无振动〕的刚度，它衡量机床抵抗静载变行的力量。静刚度的概念，一般用下式表示：Ks=F/Y式中：Ks—静刚度〔N/mm〕F—切削力〔N〕—在F作用下刀刃与加工面之间的相对位移m。但是从工艺观点来争论问题时，我们认为在切削分力Fy方向上的变行要比其它切削分力作用方向上的变行大得多，所以Fy对加工精度的影响占主要地位，故又可以用下式表示工艺系统刚度

Ks=Fy/Y工艺系统在受力状况下的总位移量Y是各个组成环节的位移量迭加，依据测量数据可得出：刀架刚度 KSD=Fy/YD前顶尖刚度 KSQ=Fy/2YQ后顶尖刚度 KSH=Fy/2YH在依据车床变形Ys为前后顶尖变行位移的平均值和刀架变行位移之和。Ys=Fy/Ks=1/2〔Fy/2K +Fy/2K 〕+Fy/KSQ SH SD化简后1/Ks=1/4〔1/K +1/K 〕+1/KSQ SH SD这样车床静刚度Ks即可求出。1：三向测力环测量4-1所示为三向刚度仪测定车床静刚度的静态测设备。121234564-14-1刚度测定加载装置1、前顶尖；2、接长套筒；34、加力螺钉；5、弓行加载器；6、摸拟刀杆4进展加力Fy。Fy3，由测力环的千分表指示出所加Fy力的数值。床头、尾座、刀架部件均在Fy力作用下发生变性位移，三个部位各安装一个测量位移的设备〔如千分表等测量微位移的设备，测其变行位移YYY。再依据公示计算出床头、刀架、SQ SH SD尾座各部件的刚度，然后计算出机床静刚度Ks。2：应用压