机械制造技术基础实验.ppt

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机械制造技术基础实验华北电力大学华北电力大学先进设计与制造系统实验室先进设计与制造系统实验室实验一实验一车刀几何角度测量车刀几何角度测量实验二实验二切削力测量切削力测量实验三实验三机械零件加工精度统计分析机械零件加工精度统计分析实验一实验一车刀几何角度测量车刀几何角度测量一一、实验目的、实验目的1熟悉几种典型车刀的构造和几何形状，加深对车刀各几何角度、各参考平面及其相互关系的理解；2了解车刀量角台的构造与工作原理，掌握车刀几何角度测量的基本方法。

二、实验仪器二、实验仪器量角台、普通外圆车刀、90偏刀、切断刀。

三、量角台的构造及使用方法三、量角台的构造及使用方法三、量角台的构造及使用方法三、量角台的构造及使用方法11量角台的构造量角台的构造量角台的构造量角台的构造1底盘2基线板3平台4靠尺5指针6扇形盘7立柱8螺母2刀具角度的参考平面

（1）切削平面：

通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。

（2）基面：

通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。

（3）正交平面：

通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。

33使用方法使用方法（11）主偏角主偏角rr：

在基面内测量的主切削刃在基面上：

在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。

的投影与进给运动方向的夹角。

（22）刃刃倾倾角角ss：

在切削平面内测量的主切削刃与在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。

有正、负、零值之分。

基面之间的夹角。

有正、负、零值之分。

（33）前角前角oo：

在正交平面内测量的前刀面与基面之在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。

有正、负、零值之分。

间的夹角。

有正、负、零值之分。

（44）后角后角oo：

在正交平面内测量的主后刀面与切削在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。

平面之间的夹角。

（55）副偏角副偏角rr：

在基面内测量的副切削刃在基面上在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。

的投影与进给运动反方向的夹角。

（66）副后角副后角oo：

在副正交平面内测量的副后刀面与在副正交平面内测量的副后刀面与副切削平面之间的夹角。

副切削平面之间的夹角。

四四实验内容实验内容1利用车刀量角台分别测量普通外圆车刀、90偏刀、切断刀的几何角度。

要求学生测量主偏角、刃倾角、前角、后角、副偏角、副后角等共6个基本角度。

2记录测得的数据并完成实验报告。

五五实验报告实验报告1测量数据记录表2画出普通外圆车刀的几何角度标注图。

实验二实验二切削力测量切削力测量一、实验目的及要求一、实验目的及要求1.1.加深对切削过程中影响切削力的诸因素的认识，掌加深对切削过程中影响切削力的诸因素的认识，掌握切削力的测量原理及方法；握切削力的测量原理及方法；2.2.掌握实验数据的处理方法，通过实验求出切削力的掌握实验数据的处理方法，通过实验求出切削力的经验公式中的系数和指数。

经验公式中的系数和指数。

即：

即：

FFZZ=CCFzFzaappXFzXFzffYFzYFzvvZFzZFzFYY=CFYFYappXFYXFYfYFYYFYvZFYZFYFXX=CFXFXappXFxXFxfYFxYFxvZFxZFx中的系数CCFzFz、CFYFY、CFXFX和指数和指数XXFzFz、YFzFz、ZFzFz、XFYFY、YFYFY、ZFYFY、XFxFx、YFxFx、ZFxFx,建立经验公式;3利用测量结果分析车削时切削速度v、走刀量f及切深对切削力的影响。

二、实验仪器及设备二、实验仪器及设备微机、A/D卡、电荷放大器、三向压电测力仪、CA6140车床、45钢试件、45弯头车刀。

三、实验原理及方法三、实验原理及方法本实验采用三向压电测力仪。

本实验采用三向压电测力仪。

1、结构：

一个弹性刀杆、一个压电石英晶体三维、结构：

一个弹性刀杆、一个压电石英晶体三维力传感器，其结构图如图力传感器，其结构图如图1:

图12、压电效应产生机理如下：

在晶体不受外力时，质点正负电荷重心重合，表面不产生电荷（图2a）。

当石英晶体受外力作用，正负电荷重心不重合产生电荷现象（图2b,c）,这种由于机械力作用而产生表面电荷的效应称为正压电效应，压电力传感器就是利用这正压电效应。

图2压电效应产生机理示意图3、测试系统框图基于三向压电测力仪搭建的测试系统框图如图3所示。

图3测试系统框图四、实验步骤四、实验步骤对于影响切削力的三个主要因素切削速度v、走刀量f及切深，首先改变其中一项，经测试可以得到相应测试数据。

按同样方法分别改变其他两项，经测试得到相应的测试数据。

1安装试件，并按图3连接测试系统；2启动切削力动态测试软件；3系统参数初始化；4选择地址及测试通道；5开始测试；6数据存盘；7对测试数据进行处理，获取、稳态值。

五、数据处理五、数据处理切削力的经验公式如下：

FFZZ=CCFzFzaappXFzXFzffYFzYFzvvZFzZFzFYY=CFYFYappXFYXFYfYFYYFYvZFYZFYFXX=CFXFXappXFxXFxfYFxYFxvZFxZFx首先将指数公式线性化处理，两边取对数得：

首先将指数公式线性化处理，两边取对数得：

LnFLnFZZ=LnCLnCFzFz+X+XFzFzLnaLnapp+Y+YFzFzLnf+ZLnf+ZFzFzLnvLnvLnFLnFYY=LnCLnCFYFY+X+XFYFYLnaLnapp+Y+YFYFYLnf+ZLnf+ZFYFYLnvLnvLnFLnFXX=LnCLnCFxFx+X+XFxFxLnaLnapp+Y+YFxFxLnf+ZLnf+ZFxFxLnvLnv采用多元线性回归法得到式（采用多元线性回归法得到式（11）中的系数）中的系数CCFzFz、CFYFY、CFxFx和指数和指数XXFzFz、YYFzFz、ZZFzFz、XXFYFY、YYFYFY、ZZFYFY、XXFxFx、YYFxFx、ZZFxFx，建立起经验公式。

，建立起经验公式。

（1）

（2）六、实验报告六、实验报告1利用实验数据建立切削力、的经验公式；2根据测量结果分析车削时的切削速度、走刀量及切深对切削力的影响。

实验三实验三机械零件加工精度统计分析机械零件加工精度统计分析一、实验目的一、实验目的1验证统计分析理论，熟悉统计分析的基本方法；2了解系统误差和偶然误差对零件加工精度的影响规律。

二、实验仪器二、实验仪器千分尺、圆柱销试件。

三、实验原理及统计分析的基本理论三、实验原理及统计分析的基本理论1加工误差的分类加工误差的分类对机床一次调整加工出的一批零件进行逐对机床一次调整加工出的一批零件进行逐个检测，横坐标代表加工顺序，纵坐标代个检测，横坐标代表加工顺序，纵坐标代表误差，加工误差分为随机误差和系统误表误差，加工误差分为随机误差和系统误差如图差如图1。

图12分析方法

（1）分布曲线法分布曲线法就是将零件的加工尺寸（或误差）与频数之间的关系作成直方图及分布曲线（如图2），据此分析该工序的加工情况。

图2为了绘制曲线，需计算下列参数：

算术平均值：

均方根差：

式中：

n样本数量xi第i个零件的尺寸工艺能力P6S式中6S是分散范围工艺能力系数Cpp式中是公差带

（2）点图分析法这种方法采用的样本是顺序小样本，计算出各小样本的算术平均值和极差R，它们由下式计算：

R=与分别为某样本中个体的最大值与最小值。

点图由小样本均值的点图和极差R的点图联合组成R图，如图3所示。

R图的横坐标是按时间先后采集的小样本的组序号，纵坐标各为小样本均值和极差R。

图3R点图-R图的中心线：

图上的上、下控制限为：

R图的上控制限为：

R点图四、实验报告四、实验报告1整理、分析数据，绘出分布曲线图，并分析系统的工艺能力，是否存在系统误差；2绘出R质量控制图。