机械制造技术实验指导书doc分解.docx

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机械制造技术实验指导书doc分解

机械制造技术

实验指导书

吴乃领编

盐城工学院机械工程实验中心

学生实验规则

1．在实验前认真阅读实验指导书、实验报告，明确了解实验的内容和要求，了解实验原理、步骤和方法，接受实验教师提问和预习检查。

2．准时上实验课，不得迟到早退。

3．遵守实验室各项规章制度，讲究卫生，不大声喧哗，保证实验室良好工作秩序和实验环境。

4．严格遵守实验室的各项操作规程，树立科学的态度，集中精力，大胆、细心、认真地作好实验。

5．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，节约使用材料，服从实验教师和技术人员指导。

未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，禁止随便操作机床上控制按扭与操作手柄。

6．实验时，请特别注意人身安全，防止人身和设备事故的发生。

7．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。

不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。

8．实验完毕，应主动清理实验现场。

经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。

实验结束后，整理好实验设备、桌椅，作好仪器设备使用记录，经指导教师检查同意后。

再离开实验室。

9．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。

在规定时间内交指导教师批改。

10．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按章程预以赔偿。

实验一车刀角度的测量

一、实验目的

1．掌握车刀几何角度测量的基本方法。

2．熟悉车刀切削部分结构要素，加深对车刀各几何角度、各参考平面及其相互关系的理解。

3．了解车刀角度测量仪的构造与工作原理。

二、实验仪器及刀具

仪器：

车刀角度测量仪

车刀：

直头外圆车刀4把

三、车刀角度测量仪的构造与工作原理

车刀角度测量仪主要由底盘、平台、立柱、测量片、刻度盘等组成。

略。

四、实验内容

1．利用车刀角度测量仪分别测量4把直头外圆车刀的几何角度。

要求学生测量κr、κr＇、λs、γo、αo、αo＇等。

2．记录测得的数据，并计算出刀尖角εr和楔角βo。

五、实验方法

1．根据车刀参考平面及几何参数的定义，首先确定参考平面的位置，再按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。

六、实验步骤

1．首先进行测量前的调整：

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，这样就可以认为：

（1）主平面垂直于平台平面，且垂直于平台对称线。

（2）底平面平行于平台平面。

（3）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：

把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

（1）根据定义：

主（副）刀刃在基面的与走刀方向夹角。

（2）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。

（3）测量方法：

顺（逆）时针旋转平台，使主刀刃与主平面贴合。

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κr（κr＇）的角度值。

4．测量车刀刃倾角（λs）

（1）根据定义：

主刀刃和基面的夹角。

（2）确定主切削平面：

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λs=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。

（3）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。

5．测量车刀正交平面内的前角γo和后角αo

（1）根据定义：

主前角是指在正交平面内，前刀面与基面的夹角。

主后角是指在正交平面内后刀面与主切削平面的夹角。

（2）确定正交平面：

正交平面是过主刀刃一点，垂直于主刀刃在基面的投影。

（3）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，即可把主平面看作正交平面。

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，这样就形成了在正交平面内，基面与前刀面的夹角，即前角（γo）；主切削平面与后刀面的夹角，即后角（αo）。

（4）测量方法：

使底平面旋转与前刀面重合。

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。

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，所不同的是须把主平面作为副剖面。

七、记录数据并完成实验报告

将测得的角度值记录并计算出楔角βo和刀尖角εr，以及其他角度的计算值，并进行比较、分析其误差原因，写在实验报告中。

实验二切削变形及其影响因素

一、实验目的

1．观察切削变形的过程，以及所出现的现象。

2．掌握测量切削变形和计算变形系数的基本方法。

3．研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素对切削变形的影响规律。

二、实验装备

1．设备：

CA6140普通车床

2．工具：

游标卡尺、钢板尺、细铜丝等。

3．刀具：

硬质合金车刀若干把。

4．试件：

轴向带断屑槽的棒料。

三、实验的基本原理

在金属切削过程中，由于产生塑性变形，使切屑的外形尺寸发生变化，即与切削层尺寸比较，切屑的长度偏短，厚度增加，这种现象称为切屑收缩，如图2-1所示。

图2-1车削切屑收缩图图2-2刨削切屑收缩图

一般情况下，切屑收缩的大小能反映切削变形的程度，衡量切屑收缩的大小可用变形系数表示。

即

Λh＝Lc/Lch

式中Λh──　变形系数；

Lc──　切削长度（ｍｍ）；Lc＝πD/（ｎ-b）；槽数、槽宽由现场定（槽数ｎ＝3；槽宽b＝2.5）；

Lch──　切屑长度（ｍｍ），把切屑收集起来，学生自己测量其长度。

计算变形系数的方法用测量切削长度法。

在车床上将试件装在三爪卡盘与尾架顶尖之间，试件轴向开槽并灌锡，以达到断屑和保护刀尖的目的，如图2-2所示。

把实验得到的切屑，冷却后，选出标准切屑，用铜丝沿切屑外部缠绕后拉直，然后用钢板尺测出其长度L，为提高实验精度，可测3～5段切屑的长度求出平均值LC。

变形系数Λh＝Lc/Lch=（πD/n-b）/Lch

四、实验内容

1．切削速度υ对切削变形的影响

在车床上固定试件，装夹好刀具。

试件材料：

材料（Q235）及试件直径由现场定。

刀具材料：

由现场定（YT15硬质合金车刀）。

刀具参数：

κr＝45°；κr＇＝8°；λs＝0°；γo＝10°；αo＝αo’=7°；rε＝0.1mm。

切削用量：

＝0.42mm/r,　ap＝2mm。

改变切削速度：

速度取值很关键，必须在实验前进行计算，从低速到高速，可先取机床转速

ｎ＝10；100；250；500；1000；　　r/min；

υ＝；；；；；m/min；

然后根据试棒直径计算出对应的切削速度。

用每一种转速切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。

测量，并将结果填入实验报告相应表格中。

2．刀具前角对切削变形的影响

在车床上固定试件，装夹好刀具。

试件材料：

试件直径由现场定。

刀具材料：

由现场定（YT15硬质合金车刀）。

刀具参数：

κr＝45°；κr＇＝8°；λs＝0°；αo＝αo’=7°；rε＝0.1mm。

切削用量：

＝0.42mm/r,　ap＝2mm，υc＝60m/min。

改变车刀前角：

γo＝5°；10°；20°；30°。

用不同前角的车刀分别切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。

测量，并将结果填入实验报告相应表格中。

3．进给量对切削变形的影响

在车床上固定试件，装夹好刀具。

试件材料：

试件直径由现场定。

刀具材料：

由现场定（YT15硬质合金车刀）。

刀具参数：

κr＝45°；κr＇＝8°；λs＝0°；γo＝20°；αo＝αo’＝7°；r＝0.1mm。

切削用量：

　ap＝2mm，　υc＝60m/min。

改变进给量：

＝0.21；0.42；0.56；0.75　（mm/r）。

用不同的进给量分别切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。

测量，并将结果填入实验报告相应表格中。

五、实验数据的处理与实验报告要求

将切屑长度测量后取平均值，记录在实验报告表格中，计算变形系数。

完成实验报告。

实验三工艺系统刚度测定与误差复映

一、实验的目的

通过实验使学生掌握机床刚度的测定方法和计算方法，其具体要求如下：

1．熟悉机床刚度的测定方法；

2．掌握车床部件刚度及机床综合刚度的计算方法；

3．对误差复映规律有深刻的理解；

4．根据实验结果进一步分析工艺系统刚度对加工精度的影响，并讨论提高精度的措施。

二、实验设备

1．机床：

CW6140车床一台

2．测量仪器：

千分表一只，卡尺一把

3．试件：

三段阶梯圆盘试件一根

4．刀具：

（YT15）车刀一把

三、实验原理

刚度的生产测定法

在正常切削状态下，测量出工件切削前后误差数值的变化，然后根据误差复映规律公式，可计算出工艺系统和机床的刚度。

对于车床来说，工件切削前毛坯的误差可以人为地做成阶梯或偏心形两种，在实验时两种形式可以应用。

1．阶梯圆盘

在一根足够的轴上，预先车出前、中、后三个带有阶梯的圆盘，如图3—1。

每个阶梯台阶的尺寸分别为D1和D2。

经过一次走刀车削后，各阶梯尺寸分别切成为d1和d2。

图3-1阶梯圆盘生产法

由此可算出前（头架处）、中、后（尾架处）三个阶梯的误差复映系数ξ前、ξ中、ξ后。

ξ前=⊿g前/⊿M前=（d2前-d1前）/（D2前-D1前）

ξ中=⊿g中/⊿M中=（d2中-d1中）/（D2中-D1中）（3-1）

ξ后=⊿g后/⊿M后=（d2后-d1后）/（D2后-D1后）

式中⊿g——车削后工件阶梯的直径差；

⊿M——车削前毛坯阶梯的直径差；

根据误差复映规律公式：

（3-2）

式中λ——切削后工件阶梯的直径差；

Cf——与工件材料、刀具几何角度等有关的切削力系数；

f——进给量（㎜/转）。

若不考屡切削深度的影响，则前、中、后三个阶梯处工艺系统刚度分别为：

（3-3）

而且又根据下列公式：

（3-4）

解方程组（3-4）式后，推出一部机床各部件刚度的计算公式：

（3-5）

2．偏心圆盘

如图3-2所示。

三个前、中、后偏心圆盘，它们的偏心量由偏心环形成。

图3-2偏心圆盘生产法

只要测量出切削前后偏心量的变化，代人上述误差复映规律公式，同样也可以求的机床刚度，当然，偏心盘的具体结构还可以做成其他形式。

四、实验方法和步骤

静刚度的生产法测定：

1．把阶梯圆盘试件安装到车床前后顶尖上；

2．调整好机床切削用量，安装好车刀（κr＝75°；＝0.16mm/r,　ap＝2mm，n＝100-300r/min）；

3．开车切削，每个圆盘上车出图2-1中所示的台阶，每个台阶的直径差车