機械制造技術基礎實驗指導書

《機械制造技術》試驗指導書機械工程系目 錄TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250003“試驗一：刀具角度測量試驗 1\l“_TOC_250002“試驗二：動態(tài)切削力的測量試驗 5\l“_TOC_250001“試驗三：加工誤差的統(tǒng)計分析試驗 7\l“_TOC_250000“試驗四：工藝系統(tǒng)靜剛度的測量試驗 9試驗一：刀具角度測量試驗一、試驗目的和要求12、通過試驗加深理解刀具標注角度參考平面的定義，三個平面的空間位置及相互關系；3、生疏萬能車刀測角儀的測量原理，把握車刀幾何角度的測量方法，加深理解車刀幾何角度及其在切削過程中的作用；45二、試驗設備4臺三、試驗方法1、生疏車刀切削局部的構造要素，重點觀看車刀的外形、主切削刃、副切削刃、前刀面、1-1為車刀切削局部的構造要素。102、把握刀具幾何角度的定義

圖1-1車刀切削局部的構造要素前角γ后角α

0 ：在正交平面內測量的前刀面與基面的夾角。0 ：在正交平面內測量的主后刀面與切削平面的夾角。主偏角κr：在基面內測量的主切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角。副偏角κr′：在基面內測量的副切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角。刃傾角λs：在切削平面測量的主切削刃與基面的夾角。副后角α′0：在副正交平面內測量的副后刀面與副切削平面的夾角。1-2所示。圖1-2車刀的幾何角度標注3、車刀幾何角度的測量方法刀具角度測量臺1-3所示。圖1-3車刀角度測量臺刀具角度的測量方法〔以車刀為例〕主偏角κr的測量轉臺調零：將轉臺左側的刻度線對到底盤的零度；將刀具安裝在滑塊上，刀尖頂在指針平面中心線上。此時，扇形盤平面與進給方向重合；轉動轉臺，使刀具的主切削刃與指針平面緊貼；讀取轉臺左側刻線所示的圓盤刻度，就是主偏角κr。副偏角κ′r的測量1〕項的根底上，轉動轉臺使副切削刃與指針平面緊貼；讀取轉臺左側刻線所示的圓盤刻度，就是副偏角κ′r。刃傾角λs 的測量在測量主偏角的位置上，此時，扇形面為切削平面，在該平面內將指針的刃口A與主切削刃重合；讀取指針所指的刻度就是刃傾角λs。γ前角 的測量γ0在測量主偏角的位置上，將轉臺轉過90°，此時，扇形面為正交平面，在該平面內將指針的刃口A與前刀面重合；γ讀取指針所指的刻度就是前角 。γ0α后角 的測量α0在4〕的根底上〔此時，扇形面為正交平面，將指針的刃口B與后刀面重合；α讀取指針所指的刻度就是后角 。α0α副后角 ′的測量α02〕的根底上，將轉臺轉過90°，此時，扇形面為副正交平面。將指針的刃口C與副后刀面重合；讀取指針所指的刻度就是后角α′0。四、填寫試驗報告為了連續(xù)進展后續(xù)的相關試驗工程試驗二：動態(tài)切削力的測量試驗一、試驗目的和要求123二、試驗儀器及耗材12YE5850電荷放大器；3J1MK460×100周密車床；4545鋼試件；6〔學生自備。三、測力儀的工作原理1、壓電式切削測力儀YDC-Ⅲ89型壓電式切削測力儀的構造如圖理工大學開發(fā)的專利產(chǎn)品，承受刀桿式構造，用一個三向壓電石英力傳感器作為力——電轉換元件。它不僅大剛度、高靈敏度、高固有頻率、寬頻率響應范圍，線性良好的動、靜態(tài)性能，而且結果簡潔，體積小，地測量出三向靜、動態(tài)切削力。其工作原理可簡潔地表達為：依據(jù)正壓電效應，當石英晶片受到外力作用時，石英晶片的表面會產(chǎn)生正、負電荷，電荷的多少與所受外力的大小成嚴格的線性關系。2、電阻應變式切削測力儀電阻應變式切削測力儀的工作原理是在測力儀的彈性體〔特制刀桿〕上粘貼電阻應變2-2R1/R2=R3/R4B、D兩點的電位一樣，變化。R1R2受壓縮，長度削減，截面積增加，于是電阻減小。電橋的平衡被打破，V>V，檢流表中有電流通過，電流的大小與切B D削力成正比。3、機械式切削測力儀機械式切削測力儀的構造如圖2-6所示，受構造的限Fz，在切削狀態(tài)下，F(xiàn)z所產(chǎn)生的扭杠桿轉動一個角度，量以肯定的關系傳遞給百分表。這一系列的變形傳遞關系與Fz成正比關系，通過事先標定好的百分表讀數(shù)——切削力的關系，就可以進展切削力的實際測量了。四、試驗內容1、生疏試驗設備的構成、工作原理。24個學生一組，在試驗指導教師指導下完成如下內容(500r/min);進給量f：0.15~0.5mm/minap：0.2~1.0mm。操作切削力測量系統(tǒng)軟件系統(tǒng)，協(xié)作指導教師操作機床，進展切削加工；記錄試驗數(shù)據(jù)；整理試驗數(shù)據(jù)；建立切削力與背吃刀量及進給量相關的閱歷公式；3、填寫試驗報告。試驗三：加工誤差的統(tǒng)計分析試驗一、試驗目的：和工藝系統(tǒng)中可能存在的誤差因素。二、試驗內容：按自然加工挨次，對所加工的100個試件的尺寸進展測量，繪出頻率直方圖,并對其工藝力量和廢品率進展分析。三、試驗樣件及技術要求如圖3-1所示，由于每個零件均進展屢次的重復性加工試驗，因此，直徑尺寸的具體值由試驗教師給出。圖3-1 45鋼試驗用小軸四、試驗設備無心外圓磨床，杠桿千分尺0.00(0.02等。五、試驗原理直方圖分析法計各組內消滅的試件的頻數(shù)就可以畫出對應的直方圖〔參見圖3-。依據(jù)直方圖的外形和由測量值計算得到的參數(shù)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:樣本數(shù)，即加工的工件數(shù)。Xi：試件的測量尺寸，Xj：每組的組中值，F(xiàn)：每組頻數(shù)。假設系統(tǒng)穩(wěn)定，加工誤差將符合正態(tài)分布，其尺寸分散范圍在6S，則該工序的工藝力量Cp1-3Cp的大小可以推斷工藝等級，結合直方圖分析，可計算合格率、廢品率、常值系統(tǒng)誤差，提出提高該工序產(chǎn)品合格率的可行措施。Cp=T/6S 〔3〕3-2尺寸分布直方圖六、試驗步驟1、調整機床：試加工m件〔≥1，求出其平均尺寸Xmσ，按上限尺寸和下限尺寸mmmm序搞亂。上限尺寸：D+0.015－3σm〔1+1/2、測量數(shù)據(jù)：

〕下限尺寸：D－0.015+3σm〔1+1/ 〕果還是全都的，將測量結果填入測量數(shù)據(jù)表〔取m=。3、畫直方圖：100612組，組距取微米的整數(shù)倍，為了避開數(shù)據(jù)恰好落在組界上，組界要選在數(shù)據(jù)尾數(shù)的1/2處，將每組的組界、頻數(shù)、頻率、組中值等填寫在分布圖數(shù)據(jù)表中。在圖上用雙點劃線畫出X和公差帶的中心位置，結合公差帶的寬度T6S，可以計算出工藝力量系數(shù)Cp，和該工序的工藝等級。4、計算工藝力量系數(shù)Cp、估算廢品率5、分析試驗結果：對加工的100個零件進展實際測量得到的結果進展爭論分析報告。試驗四：工藝系統(tǒng)靜剛度的測量試驗一、試驗目的和要求1、了解機床剛度的測定方法之一—動載法；2、比較機床各部件剛度的大小，分析影響機床剛度的各個因素；3、穩(wěn)固和驗證有關工藝系統(tǒng)剛度的概念。二、試驗內容頂針、刀架及后頂針的動態(tài)位移量，計算出各部件剛度及機床剛度。三、試驗設備1、CM6140X5646/12、壓電三向切削力測量儀兩套；3、位移傳感器或千分表三套；4、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一套。四、試驗原理工藝系統(tǒng)在載荷的作用下會產(chǎn)生相應的變形。載荷越大變形也越大，反之亦然。機床靜剛度Ks是機床在穩(wěn)態(tài)下工作〔無振動〕的剛度，它衡量機床抵抗靜載變行的力量。靜剛度的概念，一般用下式表示：Ks=F/Y式中：Ks—靜剛度〔N/mm〕F—切削力〔N〕—在F作用下刀刃與加工面之間的相對位移m。但是從工藝觀點來爭論問題時，我們認為在切削分力Fy方向上的變行要比其它切削分力作用方向上的變行大得多，所以Fy對加工精度的影響占主要地位，故又可以用下式表示工藝系統(tǒng)剛度

Ks=Fy/Y工藝系統(tǒng)在受力狀況下的總位移量Y是各個組成環(huán)節(jié)的位移量迭加，依據(jù)測量數(shù)據(jù)可得出：刀架剛度 KSD=Fy/YD前頂尖剛度 KSQ=Fy/2YQ后頂尖剛度 KSH=Fy/2YH在依據(jù)車床變形Ys為前后頂尖變行位移的平均值和刀架變行位移之和。Ys=Fy/Ks=1/2〔Fy/2K +Fy/2K 〕+Fy/KSQ SH SD化簡后1/Ks=1/4〔1/K +1/K 〕+1/KSQ SH SD這樣車床靜剛度Ks即可求出。1：三向測力環(huán)測量4-1所示為三向剛度儀測定車床靜剛度的靜態(tài)測設備。121234564-14-1剛度測定加載裝置1、前頂尖；2、接長套筒；34、加力螺釘；5、弓行加載器；6、摸擬刀桿4進展加力Fy。Fy3，由測力環(huán)的千分表指示出所加Fy力的數(shù)值。床頭、尾座、刀架部件均在Fy力作用下發(fā)生變性位移，三個部位各安裝一個測量位移的設備〔如千分表等測量微位移的設備，測其變行位移YYY。再依據(jù)公示計算出床頭、刀架、SQ SH SD尾座各部件的剛度，然后計算出機床靜剛度Ks。2：應用壓