机械制造技术基础A实验指南

目录

试验一车刀几何角度测量

试验二车床三箱构造认识

试验三滚齿机的调整与加工

试验四机床工艺系统刚度测定

试验五加工误差记录分析

试验一车刀几何角度测量（2课时）

一、试验目的

1、加深对刀具几何角度及各参照坐标平面概念的理解;

2、理解万能量角台的工作原理，掌握刀具几何角度日勺测量措施;

3、学会刀具工作图的表达措施。

二、试验设备

1＞万能量角台一台。

2、测量用车刀若干把。

三、试验原理

刀具几何角度日勺测量是使用刀具角度测量仪完毕的，刀具角度测量仪即万

能量角台的测量原理如图1-1所示，立柱式万能量角台重要由台座、立柱、垂

直升降转动套、水平回转臂、移动刻度盘和指度片等零件构成。松开侧锁紧螺

钉，可使垂直升降转动套带动水平回转臂上下移动，松开前锁紧螺钉，可使水

1.台座2.立柱3.前锁紧杆4.滑套5.侧锁紧螺杆6.挡片7.水平转臂8.挡片9.移动刻度盘

10.指度片11.紧固螺钉12.定位销钉

图17万能量角台示意图

平回转臂和移动刻度盘绕水平轴转动。移动刻度盘可沿着水平回转臂上的水平

槽水平移动，并根据测量需要紧固在某一确定位置。指度片可绕螺钉销轴转动,

其底部靠近被测量的表面，指针指示测量角度。用上述这些零件位置的变动，

即可实现各参照平面内刀具角度的测量。测量时，刀具放在台座上，以刀杆的

一侧靠在两定位销内侧定位。

后角出。

5）测量刃倾角4

滑套上的“0”刻度对准立柱上的标定线后，再把滑套相对于标定线逆时针

旋转一种主片角使主刀刃与指度片的前侧面靠紧，再沿立柱移动滑套，使指

度片（1勺底侧面与主刀刃贴紧，指度片指针所指的角度为4O

五、试验注意事项

1、调整角度要精确，该靠紧日勺面要所有靠紧。

2、该松的零件要放松，该紧固的零件要拧紧。

3、注意安全，不要让刀刃碰住身体。

六、试验汇报（格式）

1、试验目H勺：

2、试验仪器：

3、试验数据:

表1-1试验数据表

车刀角度（以度计）

副

副

刃

偏

后

车刀名称前角后角偏倾

角

角

角角

九krk；4a。

外圆车刀

切断刀

4、思索题:

1）根据测量成果，绘制所测刀具的工作图；

2）刀具标注角度参照系有哪些？有何不一样？作用为何？

3）法剖面与主剖面有何不一样？法剖面前后角与主剖面前后角的关系?

4）图示450弯头车刀车外圆和端面时，主副刀刃分别在什么位置?

试验二车床三箱构造认识（2课时）

一、试验目的

1、理解主轴箱、进给箱、溜板箱日勺内部构造，加深对车床日勺感性认识；

2、理解主轴箱、进给箱、溜板箱的基本构成及传动路线；

3、理解主轴箱、进给箱、溜板箱中各操纵机构日勺功能及构造；

二、试验设备

CA6140一般车床

三、试验原理

（一）主轴箱

CA6140车床的主轴箱是一种比较复杂的部件。工件的旋转运动和车刀

的纵横向运动都是通过主轴箱传递。理解车床口勺传动原理首先应从理解主轴

箱的传动原理开始。图2-1是主轴箱日勺传动系统图。试验时可将实物与图纸

进行对照，加深对主轴箱内部构造时理解。

O_1+上&/上-h笈〃幺除

I、卸荷式带轮

如图2-2所示，主轴箱的动力是主电机通过皮带轮和三角带传给轴I并

输进主轴箱，为防止轴I在三角带日勺张力作用下产生弯曲变形，设计时将皮

带轮先通过花键套、滚动轴承和法兰盘安装在箱体上。从而使张力由床身承

受，扭矩由花键套传给轴I。轴I不再因皮带H勺张力而产生弯曲变形，故轴

I上的零件的工作条件得到改善。

rmcc“r-H--U4-3、-MnteJAV*A口口4/-L口口PAM/JXoXX-

囹Z-Z止|j何中中匕、刈何庠你商行布、利加布及央侏TF1H恒

2、双向多片式摩擦离合器

如图2-2所示，双向多片式摩擦离合器安装在轴I上。摩擦离合器由内

摩擦片2、外摩擦片3、止推片4、压块7及空套齿轮I和8构成。左离

合器传动主轴正转，正转重要用于切削，传递出J力矩较大，因此片数较多（外

摩擦片8片，内摩擦片9片）。右离合器传动主轴反转，重要用于退刀，片数

较少（外摩擦片4片，内摩擦片5片）。内摩擦片2安装在轴I的花键上，

与轴I一起旋转。外摩擦片3H勺外圆上有四个相称于键的凸起装在齿轮1时

缺口槽中，外片空套在轴I上。当杆9通过销5向左推进压块7时，内片2

和外片3互相压紧，于是轴IaI运动便通过内外片之间的摩擦力传给齿轮1,

使主轴正向转动。同理，当压块7向右压时，可使右离合器的内外摩擦片压

紧，使主轴反向转动。当压块7处在中间位置时，左、右离合器都处在脱开

状态，这时轴I虽然转动，但离合器不传递运动，主轴处在停止状态。

3、变速操纵机构

主轴箱中共有7个滑动齿轮，其中五个用于变化主轴的转速，另有两个

分别用于车削左右螺纹及正常螺距、扩大螺距口勺变换。在主轴箱中共有三套

操纵机构操纵这些滑动齿轮。它们分别是：

(1)轴H和轴III上日勺滑动齿轮日勺操纵机构(如图2-3)；

(2)轴IV和轴VI上的J滑动齿轮出J操纵机构(如图2-4)；

(3)轴IX和轴X上口勺滑动齿轮口勺操纵机构。

图2-3轴ii和轴in上滑动齿轮口勺操作机构

图2-4轴IV和轴VI上滑动齿轮日勺操作机构

4、主轴箱中各传动链的润滑

主轴箱和进给箱日勺润滑是有专门的J润滑系统供油的J。装在左床腿上H勺润

滑油泵是由电机经三角带传动，油泵转动后，就使装载左床腿内日勺润滑油经

粗虑油器及油泵，由油管流到细虑油器中，然后再由油管流到分油器内，于

是润滑油便通过度油器的油孔和各分支油管对传动件和操纵机构进行润滑。

（二

进给箱是调整车刀进给速度H勺专门部件。主轴转速确定之后，当需要与

主轴转速相适配的进给速度时，通过调整进纶箱里的变速机构来实现。图2-5

是进给箱的装配图。

图2-6基本组操作机构立体图

图2-6基本组操作机构立体图

进给箱里有三套操纵机构，它们分别是：基本组口勺操纵机构（图2-6）、

增倍组的操纵机构、螺纹种类变换及丝杠、光杠传动的操纵机构。这些机构

的操纵手柄都设在进给箱日勺正面。图2-7进给箱传动操作机构图。

I®0-7二北为她住办用/比也1珈反I

（三）溜板箱

溜板箱出J作用是将丝杠或光杠H勺旋转运动转换为刀具的J纵向或横向直

线运动。溜板箱内有纵向或横向机动进给操纵机构及刀架迅速移动机构、换

向机构、丝杠开合螺母机构、过载保护机构等。可分别观测认识。

图2-8溜板箱传动系统图

图2-9溜板箱操作机构立体图

四、试验内容

1、打开主轴箱盖，观测双向多片式摩擦差离合器、制动器日勺构造形式，理

解工作原理

2、对照图纸，辨别每根传动轴的轴号，观测它们的传动次序。

3、观测变速机构，理解滑动齿轮H勺作用和操纵机构的工作原理。

4、分别观测主轴高速正转、低速正转和反转时的传动路线，记录传动时通过

的轴、齿轮。

5、打开变速箱盖，观测内部构造，理解传动路线，变速原理。

6、打开溜板箱盖，观测内部构造，理解光杠、丝杠的运动传递原理，怎样实

现纵向进给和横向进给。

7、将机床按原状重新装好。

五、试验注意事项

1、试验前先切断总电源，并挂“不得送电”KJ警示标志。

2、拆装机床时注意安全，以免身体受伤。

3、搬运零件时轻拿轻放，以免零件受损。

4、不要让任何物品掉进箱体内。

5、观测床头箱时不要用脚踩导轨等精密部件。

6、操作时，不可强硬操作。

六、试验汇报

1、试验设备：

2、主轴箱传动纪录:

输出转速通过传动轴通过传动齿轮总传动比

正转10

正转500

反转14

反转1580

正转450

正转140()

3、思索题:

1）主轴箱、进给箱、溜板箱的作用？

2）主轴箱里有多少个滑动齿轮？靠它们可变化多少种转速?

3）CA6140H勺三箱共有儿种离合器？其构造特点及作用？

4）进给箱的三套操纵机构是控制哪些零件？其作用是什么？

5）溜板箱改J纵横向日勺传动怎样实现？

试验三滚齿机的调整与加工（2课时）

一、试验目的h

1、理解机床总布局、重要构成部分、各操纵机构的功用。

2、分析Y3150E型滚齿机的传动系统，掌握各传动链的互相依赖和制约关系。

3、理解滚刀构造，掌握滚齿时切削用量日勺选择措施与调整环节。

4、理解齿坏H勺定位、装卡措施，掌握挂轮的计算、安装措施、介轮的使用。

5、理解有关口勺齿轮检查项目、精度规定及使用口勺工具。

二、试验设备：

1、Y3150E滚齿轮机一台。

2、滚刀一把。

3、石蜡齿坯一种。

4、千分表、磁性表等各一只。

5、齿厚测量卡尺一把（或公法线长度测量千分尺一把）

6^300mm卡尺一把

三、试验原理及内容

1、主轴转速日勺选择及调整:

切削速度可根据卜面公式计算：V尸,转/分

其中：D为滚刀直径（毫米），n刀为主轴转速（转/分）。

表3T高速钢滚刀的切削速度

加工材料切削速度（米/分）

铸钢16-2020-25

钢（极限强度W度Kg/iW）25-2830-35

钢（极限强度＞60Kg/mm2）20-2525-30

青铜25-50

塑料25-50

选择切削速度时应注意如下几点:

（1）粗切一般低切削速度大走刀量；精切一般用高切削速度，小走刀量。

（2）被加工齿轮齿数较少时应选择V切低某些。

V切确定后即可根据下面公式计算主轴转速:

ziooo・v切狂以

1^刀=-------二转/分

兀D

若计算成果不是机床九级转速中日勺一级，则应选用与计算成果最相近日勺

一级主轴转速。（滚刀主轴转数：40、50、63、100、125、200、250rpm）

2、分齿挂轮的计算和调整，分齿挂轮按下面公式计算：

z

当54一《20；e=48,f=24;

K.

a•c_12K

ITd-Z

7

当：214—W142;e=36,f=36;

K

a-c24K

b^d-Z

7

S：143<—；e=24.f=48;

K

a-c_48K

b^d-Z

上式中K为滚刀头数；Z为工件齿数。

加工直齿圆柱齿轮时，应在轴IX上装短齿离合器M1；

加工斜齿圆柱齿轮时，应在轴IX上装上长齿离合器也；

由于使用差动机构，因此轴IX的旋转方向变化了，这时分齿挂轮应按图

3-1搭配。

3、轴向进给量的调整：轴向进给量一般在0.5—3mm/转范围选用。根据刀具

与工件材料按金属切削手册选定轴向进给量。然后可按表3-2调整轴向

进给量。

4、差动挂轮的计算和调整：

差动挂轮的计算按下面公式

叼-2二±9Sin]

b2-d2mk

其正负号按表3-3确定，差动挂轮按图3-2搭配。

应尤其注意在切削过程中手柄2只能处在接通“轴向”位置，采用多次

走刀切削斜齿轮，在整个切齿工作未完毕前不能变化手柄2出J位置。

5、刀架工作行程挡块位置的调整

刀架行程的最终位置均应超过被切齿轮端面合适距离，应在此条件下调

整刀架工作行程挡块位置，当逆铳时，刀架工作行程挡块应使用上面一种

挡块，顺铳时，应使用下面一种挡块。

6、工件和滚刀出J安装：

1）工件的安装：

对于直径较小的工件，可直接装在本机床所附的工件心轴上（该心轴直

径“30mm）当使用工件心轴加工时，必须用立柱上日勺轴承套支住心轴上端,

以提身心轴刚度，当加工的工件尺寸较大时，将工件安装在工件胎具上。

图3-1加工斜齿圆柱齿轮时分齿挂轮的搭配

滚刀旋向右旋滚刀左旋滚刀

分

齿

挂

轮

的BD

搭

配

工作台旋

转方向

图2-2滚切斜齿圆柱齿轮H勺差动挂轮H勺搭配

旋

左旋

右

件

工

左

旋

左旋

旋

滚

旋

右

右

刀

差ABC

动

挂

轮

的

a2a2a2

搭

b2C2d2b2C2d2b2C2d2

配

表3-2轴向进给量日勺调整

逆铳顺铳

使

a1

用迎

———厂双

右施

旋W/鳖

滚

T

刀代

al/'、

柄\

26/5232/4646/3252/26

位\

置\

I0.40.561.161.6

0.630.871.82.5

11.412.94

（2）滚刀日勺安装：

安装前应将滚刀孔和端面、间隔环H勺端面、主轴锥孔及在滚刀心轴上H勺

脏物、毛刺等清除洁净、并保证清洁。

滚刀的安装角即为滚刀轴心线与水平位置的夹角。当滚刀口勺螺旋方向和

工件的螺旋方向相似时，其安装角为两者之差。相反时为两者之和。刀架在

调整安装角时，可根据刀架上日勺刻度尺进行。

表3-3正负号确实定

刀具

左旋右旋

工件

左旋———

右旋—

注：“+”时不用惰轮，“一”时用惰轮

(3)滚刀的对中：

为了使切出的齿形对称，规定滚刀中间日勺一种刀齿或刀槽H勺对称线要通

过齿坏日勺中心。

对精度规定不很高时齿轮可用下述简易措施对中，将滚刀中间FJ一种齿

槽移近齿坯中心位置，再用纸塞进齿坯外圆与滚刀之间(如图3所示)摇手

柄使滚刀径向移至齿槽将纸压紧，然后看纸上与否出现两个对称刀尖痕迹，

若出现了两个对称刀尖痕迹就阐明滚刀对中了。

7、调整切削深度

根据工件日勺模数、材料日勺硬度以及所规定的加工精度来确定切削深度和

加工次数。7级精度如下的齿轮，当mW2mm时可用1—2次走刀切成；当

m=2〜3mm时用2—3次走刀切成；当mW4mm时，用3〜5次走刀切成。

四、试验环节

1、熟悉机床构造，理解各换置机构所在位置，按计算成果，把挂轮和

介轮对口勺安装好。并检查各执行件运动方向与否对的。

2、安装滚刀并检查与否对的。

3、装夹工件并检查与否对的、可靠。

4、调整滚刀安装角并检查与否对H勺。

5、调整、检查滚刀相对齿坯位置（即对中性）。

6、上述环节所有完毕后，再仔细检查一遍并请现场指导教师检查同意

后再开车进行滚切加工。

五、试验注意事项

1、试验前要先熟悉试验汇报，明确试验KJ目H勺和规定。

2、注意记录试验过程中日勺有关参数，如机床加工范围、工件直径、模

数、刀具直径、挂轮齿数等，以备试验后分析成果。

2、挂轮安装后要检查，防止挂轮脱落。

3、整调机床后，应仔细检查，请现场指导教师检查同意后再开车。

六、试验汇报

1、加工齿轮参数、材料及技术规定

2、试验设备、工具、（记下型号规格尺寸等）

3、切削用量的选择、挂轮的计算

4、滚刀安装角确实定、径向进刀量日勺计算

5、各执行件运动方向确定

6、检查成果及分析：

七、思索题:

1、多次走刀时那些原因也许引起乱扣？

2、加工直齿与加工斜齿轮有何不一样？

3、影响斜齿轮的加工精度的原因有哪些？

4、试分析齿坯的定位方式，与否存在过定位？

试验四机床工艺系统刚度测定（2课时）

、试验目的

1、理解工艺系统刚度对加工精度H勺影响，提高工艺系统刚度H勺措施;

2、理解机床静刚度测定装置的基本原理，掌握仪器的操作措施；

3、掌握机床静刚度的测定措施和计算措施。

、试验设备

1、CA6140一般车床一台；

2、三向静刚度测定仪一台；

3.圆形测力环一种;

4、模拟车刀一把;

5、千分表三只；磁性表架三只。

三、试验原理

测定机床刚度H勺措施有两种：（1）静载荷测定法；（2）动载荷测定法（工

作状态测定法）。本试验是采用静载荷测定法，在CA6140车床上进行测定。

工艺系统静刚度的计算公式为：

八K系统一-__1___1!___1__

----+----+----

“机床k刀具”工件

在试验中由于使用的刀具和T件刚度很大，因此rL和丁匚可忽视不计。

化刀具化工件

这样，工艺系统的静刚度近似等于机床的静刚度。

试验是使车床处在静止状态，运用试验装置施加日勺静载荷模拟切削时

的切削力，用千分表测量不一样载荷下机床各部件日勺变形量，再用计算措

施求得机床W、J静刚度。如图4-1所示，试验装置重要有三向静刚度测定仪、

圆形测力环、模拟车刀和三只千分表构成。三向静刚度测定仪是一种刚度

很大日勺弓形支架，它安装在前后顶尖之间，模拟工件。圆形测力环安装在

三向静刚度测定仪与模拟车刀之间，旋转三向静刚度测定仪上的加载螺

钉，使圆形测力环变形，从而产生弹性力，此力作用在三向静刚度测定仪

（模拟工件）与模拟车刀之间，可模拟加工时的切削力。模拟切削力日勺大

图4-1三向测力装置

小由圆形测力环中口勺千分表指示（试验前通过标定）。模拟切削力的方向

可通过调整三向静明度测定仪确定（如图4-2所示）。

1-前顶尖2建长套筒3T则力环4-加载器5-定位杆6哪拟车刀

图4-2车床部件刚度测定的三向加载装置

a和B决定切削分力与总切削力之间H勺关系，在本试验中取a=15°,6二

63.4。o切削分力日勺计算公式如下：

px=pxsina

〃Y=〃xcosaxsinj3

p.=/?xcoscrxcos/?

在模拟切削力的作用下，头架、刀架和尾架均会产生变形，在y方

向日勺各变形量y头、y刀、），尾可分别由三只千分表测得。头架、刀架和

尾架三处的刚度可按下面公式计算:

,_Py

头架刚度长头一九

乙x，头

,_Py

刀架刚度《刀=丁

y刀

k一2

尾架刚度“尾一°V、，

zxy尾

当加力点在前、后顶尖中间时，机床静刚度由下式计算:

K=____!____

八机床_j+2(J+J)

4

k刀k头k尾

四、试验环节

1、按图4—2所示，将三向静刚度测定仪安装在前后顶尖之间，按规定调整

好安装角度，并注意使尾架伸出合适长度。

2、将圆形测力环安装在加载螺钉与模拟刀具之间。

3、按图4—1所示，安装三只千分表，磁性表架安放在车床床身上。

4、预加载荷1500N(测力环中的千分表移动一格为15N,共移动100格),

然后卸载。将测量变形量所用H勺三只千分表调到零位。

5、旋转加载螺钉逐渐均匀加载，加载300N记录一次三只千分表的读值，共

记录10次，总加载量为3()()0No

6、反向旋转加载螺钉逐渐均匀卸载，每卸载3()()N记录一次三只千分表的读

值，共记录10次，最终使载荷为0N。

7、按照5、6环节措施再反复一次，进行第二次加载、卸载，并作记录。

8、根据试验成果分别计算头架、刀架、和尾架的J静刚度。

9、计算机床的静刚度。

五、试验注意事项

1、加载前应检查溜板箱、尾座和刀具与否锁紧，假如没锁紧应重新锁紧。

2、预加载时要注意观测测量变形量所用的三只千分表指针与否摆动，假如

不动阐明千分表安装不对的，应重新安装调整。

3、加载时用力要均匀，加载尽量精确。

六、试验汇报

1、试验设备、仪器仪表等

2、记录试验数据并填写试验数据表；

3、用坐标纸绘制头架、刀架、尾架的静刚度曲线。

4、计算出机床工艺系统的刚度

5、思索题：

1）根据试验成果和所绘的刚度曲线阐明导致静刚度非线性的原因。

2）分析加载曲线和卸载曲线不重叠口勺原因。

3）完全卸载后曲线与否回到原点，若没回原点，为何？

4）a、p角的作用是什么？

a=0,P=0日勺含义什么？对系统有何影响？

a=90,0=0的含义什么？对系统有何影响？

a=0,|3=90口勺含义什么？对系统有何影响？

试验数据表

序

表

测力

um）

量（

位移

（N）

载荷

号操

读数

刀架

头架

分力

总力

作

尾架

P

（格）

卸

卸

加

卸

加

加

Py

载

载

载

载

载

载

0

1

第

2

3

次

4

加

5

载

6

7

卸

8

载

9

10

0

1

第

2

3

次

4

加

5

载

6

7

卸

8

载

9

10

试验五加工误差记录分析（2课时）

一、试验目的：

1、理解无心外圆磨床工作原理，熟悉无心外圆磨削的调整措施；

2、掌握加工误差记录分析H勺基本措施；

3、熟悉记录分析所用口勺多种图形口勺绘制法。

4、掌握加工工序工艺能力的计算措施及工艺过程中工艺参数的调整措施。

二、试验设备：

1.M1050A无心外圆磨床一台；

2.电感比较仪；

3.原则量块一组；

4.千分尺一把；

3.轴承滚子一批（试件）。

三、试验原理：

本试验为综合性试验，规定学生通过本试验能对无心外圆磨削的加工原

理和加工误差记录分析理论进行综合试验验证。因此本试验包括如下两部分

原理：

1.无心外圆磨削加工原理

无心外圆磨床H勺工作原理如图5-1所示。它没有床头箱和尾架，而是由

托板和导轮支持工件，用砂轮进行磨削。托板的上表面倾斜30。~50°,

使工件靠磨削力紧紧压在导轮上，导轮轴线相对于砂轮轴线有一倾斜角度a

(1.5°)o导轮低速转动靠摩擦力带动工件旋转。由于倾斜角的存在，导轮

与工件接触点处的速度V导方向是斜的，它可分为两个速度分量：一种是V工

使工件旋转，另一种是V进，使工件产生轴向进给运动。

V进二V导sina.

V工二V导coso,

式中：V导导轮日勺圆周速度(m/s).

VT——工件H勺圆周速度(m/s).

V进——工件的I轴向进给速度(m/s)

一般状况下，V导选0.166〜0.5m/s。

图5-1无心外圆磨削原理示意图

由于导轮轴线与砂轮轴线有一倾斜角明工件与导轮不是线接触。为使

工件与导轮保持线接触，导轮口勺形状就不应是圆柱形，而应将其做成双曲面

形。为此修正砂轮时，金刚石笔H勺运动应根据角。加以调整。由于无心外圆

磨床磨削工件时不用顶尖支撑，因此工件磨削长度不受顶尖限制，又因磨削

时工件被支持在导轮和砂轮之间，不会被磨削力顶弯，因此可磨削细长工件。

无心磨削生产效率高，易于实现自动化，因此，多用于成批大量生产中磨削

销轴等小零件或磨削细长光轴。无心磨床不能磨削断续表面（如有长键槽的

圆柱面），由于这样导轮就无法使工件旋转。

2.加工误差记录分析

在实际生产中，为保证加工精度，常常逍过对生产现场中实际加工出的

一批工件讲行检测，运用数理记录日勺措施加以处理和分析，从中寻找误差产

生口勺规律，找出提高加工精度的途径。这就是加工误差记录分析措施。加工

误差分析的措施有两种形式，一种为分布图分析法，另一种为点图分析法。

分布图分析法是通过测量一批加工零件的尺寸，把所测到日勺尺寸范围分

为若干个段。画出频数直方分布图。其折线图就靠近于理论分布曲线。在没

有明显变值系统误差的状况下，则工件尺寸分布符合正态分布。运用分布曲

线可以比较以便地研究加工精度，辨别出工序的随机误差H勺大小，但不能把

规律性的系统误差从随机误差中辨别出来。

在生产中常用的另一种误差分析措施是点图法或又-R图法。

点图法是