機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書

1、安徽三聯(lián)學(xué)院機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書交通工程學(xué)院實驗中心實驗1 、車刀幾何角度測量一、實驗?zāi)康呐c要求1了解車刀量角臺的構(gòu)造與工作原理。2掌握車刀幾何角度測量的基本方法。3加深對車刀各幾何角度、各參考平面及其相互關(guān)系的理解。二、實驗實施的條件儀器：回轉(zhuǎn)工作臺式量角臺車刀： 1直頭外圓車刀（s = 00）2直頭外圓車刀（s < 00）三、實驗具體步驟圖1-1所示，回轉(zhuǎn)工作臺式量角臺主要由底盤1、平臺3、立柱7、測量片5、扇形盤6、10等組成。底盤1為圓盤形，在零度線左右方向各有1000角度，用于測量車刀的主偏角和副偏角，通過底盤指針2讀出角度值；平臺3可繞底盤中心在零刻線左右1000范圍內(nèi)

2、轉(zhuǎn)動； 圖1-1 量角臺的構(gòu)造定位塊4可在平臺上平行滑動，作為車刀的基準(zhǔn)；測量片5，如圖1-2所示，有主平面（大平面）、底平面、側(cè)平面三個成正交的平面組成，在測量過程中，根據(jù)不同的情況可分別用以代表剖面、基面、切削平面等。大扇形刻度盤6上有正副450的刻度，用于測量前角、后角、刃傾角，通過測量片5的指針指出角度值；立柱7上制有螺紋，旋轉(zhuǎn)升降螺母8就可以調(diào)整測量片相對車刀的位置。1利用車刀量角臺分別測量s = 00 、s < 00的直頭外圓車刀的幾何角度：要求學(xué)生測量r、r、s、o、o 、o 等 圖1-2 測量片共6個基本角度。2記錄測得的數(shù)據(jù)，并計算出刀尖角和楔角。1、 實驗方法1根據(jù)車

3、刀輔助平面及幾何參數(shù)的定義，首先確定輔助平面的位置，在按著幾何角度的定義測出幾何角度。2通過測量片的測量面與車刀刀刃、刀面的貼合（重合）使指針指出所測的各幾何角度。2、 實驗步驟1首先進(jìn)行測量前的調(diào)整：調(diào)整量角臺使平臺、大扇形刻度盤和小扇形刻度盤指針全部指零，使定位塊側(cè)面與測量片的大平面垂直，這樣就可以認(rèn)為：（1） 主平面垂直于平臺平面，且垂直于平臺對稱線。（2） 底平面平行于平臺平面。（3） 側(cè)平面垂直于平臺平面，且平行于平面對稱線。2測量前的準(zhǔn)備：把車刀側(cè)面緊靠在定位塊的側(cè)面上，使車刀能和定位塊一起在平臺平面上平行移動，并且可使車刀在定位塊的側(cè)面上滑動，這樣就形成了一個平面坐標(biāo)，可以使車刀

4、置于一個比較理想的位置。3測量車刀的主（副）偏角（1） 根據(jù)定義：主（副）刀刃在基面的與走刀方向夾角。（2） 確定走刀方向：由于規(guī)定走刀方向與刀具軸線垂直，在量角臺上即垂直于零度線，故可以把主平面上平行于平臺平面的直線作為走刀方向，其與主（副）刀刃在基面的投影有一夾角，即為主（副）偏角。（3） 測量方法：順（逆）時針旋轉(zhuǎn)平臺，使主刀刃與主平面貼合。如圖1-3所示，即主（副）刀刃在基面的投影與走刀方向重合，平臺在底盤上所旋轉(zhuǎn)的角度，即底盤指針在底盤刻度盤上所指的刻度值為主（副）偏角r（r）的角度值。4測量車刀刃傾角（s）（1）根據(jù)定義：主刀刃和基面的夾角。（2）確定主切削平面：主切削平面是過主刀

5、刃與主加工表面相切的平面，在測量車刀的主偏角時，主刀刃與主平面重合，就使主平面可以近似地看作主切削平面（只有當(dāng)s =0時，與主加工表面相切的平面才包含主刀刃），當(dāng)測量片指針指零時底平面可作為基面。這樣就形成了在主切削平面內(nèi)，基面與主刀刃的夾角，即刃傾角。 （3）測量方法：旋轉(zhuǎn)測量片，即旋轉(zhuǎn)底平面（基面）使其與主刀刃重合。如圖1-4所示，測量片指針?biāo)缚潭戎禐槿袃A角。5測量車刀主剖面內(nèi)的前角o 和后角o（1） 根據(jù)定義：主前角是指在主剖面內(nèi)，前刀面與基面的夾角。主后角是指在主剖面內(nèi)后刀面與主切削平面的夾角。（2） 確定主剖面：主剖面是過主刀刃一點(diǎn)，垂直于主刀刃在基面的投影。（3） 在測量主偏角時

6、，主刀刃在基面的投影與主平面重合（平行），如果使主刀刃在基面的投影相對于主平面旋轉(zhuǎn)900，則主刀刃在基面的投影與主平面垂直，即可把主平面看作主剖面。當(dāng)測量片指針指零時，底平面作為基面，側(cè)平面作為圖1-3 測量車刀的主偏角圖 1-4 測量車刀刃傾角主切削平面，這樣就形成了在主剖面內(nèi)，基面與前刀面的夾角，即前角（o）；主切削平面與后刀面的夾角，即后角（o）。（4） 測量方法：使底平面旋轉(zhuǎn)與前刀面重合。如圖1-5所示， 測量片指針?biāo)缚潭戎禐榍敖牵皇箓?cè)平面（即主切削平面）旋轉(zhuǎn)與后刀面重合。如圖1-6所示， 測量片指針?biāo)缚潭戎禐楹蠼恰?副后角的測量與主后角的測量方法相近，所不同的是須把主平面作為副剖

7、面。圖1-5 測量車刀前角 圖1-6 測量車刀后角四、實驗技能測試將測得的角度值記錄并計算出楔角o和刀尖角r，以及其他角度的計算值，并進(jìn)行比較、分析其誤差原因，寫在實驗報告中。表1-1 車刀幾何角度測量結(jié)果記錄基本角度s = 00直頭外圓車刀s < 00直頭外圓車刀備注主偏角r刃傾角 s前 角o后 角o 副偏角r 副后角o 楔 角 o刀尖角 r實驗2、 切削變形實驗一、實驗?zāi)康呐c要求1觀察切削變形的過程，以及所出現(xiàn)的現(xiàn)象。2掌握測量切削變形和計算變形系數(shù)的基本方法。3研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素對切削變形的影響規(guī)律。二、實驗實施的條件1設(shè)備：CA6140普通車床2工具：游標(biāo)卡尺、

8、鋼板尺、細(xì)銅絲等。3刀具：硬質(zhì)合金車刀若干把。4試件：軸向帶斷屑槽的棒料。三、實驗具體步驟在金屬切削過程中，由于產(chǎn)生塑性變形，使切屑的外形尺寸發(fā)生變化，即與切削層尺寸比較，切屑的長度偏短，厚度增加，這種現(xiàn)象稱為切屑收縮，如圖2-1所示。一般情況下，切屑收縮的大小能反映切削變形的程度，衡量切屑收縮的大小可用變形系數(shù)表示。即 Lc / Lch式中變形系數(shù)； Lc 切削長度（）；LcD/(-b)；對于本實驗：槽數(shù)3；槽寬b2.5； Lch切屑長度（），把切屑收集起來，學(xué)生自己測量其長度。計算變形系數(shù)的方法用測量切削長度法。在車床上將試件裝在三爪卡盤與尾架頂尖之間，試件軸向開槽并鑲嵌鋼板，以達(dá)到斷屑和

9、保護(hù)刀尖的目的，如圖2-2所示。把實驗得到的切屑，冷卻后，選出標(biāo)準(zhǔn)切屑，用銅絲沿切屑外部纏繞后拉直，然后用鋼板尺測出其長度L，為提高實驗精度，可測35段切屑的長度求出平均值LC。變形系數(shù) Lc / Lch =（D/n - b）/ LC1切削速度對切削變形的影響在車床上固定試件，裝夾好刀具。試件材料：20#鋼，試件直徑由現(xiàn)場定。刀具材料：YT15硬質(zhì)合金車刀圖2-1 切屑收縮圖 2-2 車削切屑收縮刀具參數(shù)：r 450；r 80；s 00；o 100；o 70；r 0.1 mm 。 切削用量：¦ 0.28 mm/r ,ap 2 mm。改變切削速度；速度取值很關(guān)鍵，必須在實驗前進(jìn)行計算，

10、從低速到高速，可先取 5；10；20；25；30；40；60；80；110 m/min； ；r/min； 然后根據(jù)試棒直徑計算出對應(yīng)的機(jī)床轉(zhuǎn)速。用每一種轉(zhuǎn)速切削一段試棒，停車收集切屑并觀察切削顏色（注意安全，防止?fàn)C傷）。測量，并將結(jié)果填入表2-1中。2刀具前角對切削變形的影響在車床上固定試件，裝夾好刀具。試件材料：20#鋼，試件直徑由現(xiàn)場定。刀具材料：YT15硬質(zhì)合金車刀刀具參數(shù)：r 450；r 80；s 00；o 70；r 0.1 mm 。切削用量：¦ 0.28 mm/r ,ap 2 mm 60 m/min 。 改變車刀前角：o 00；150；300。用不同前角的車刀分別切削一段試

11、棒，停車收集切屑并觀察切削顏色（注意安全，防止?fàn)C傷）。測量，并將結(jié)果填入表2-2中。3進(jìn)給量 ¦ 對切削變形的影響在車床上固定試件，裝夾好刀具。試件材料：20#鋼，試件直徑由現(xiàn)場定。刀具材料：YT15硬質(zhì)合金車刀刀具參數(shù)：r 450；r 80；s 00；o 100；o 70；r 0.1 mm 。切削用量：ap 2 mm 60 m/min 。改變進(jìn)給量：¦ 0.2；0.36；0.51；0.66（mm/r）。 用不同的進(jìn)給量分別切削一段試棒，停車收集切屑并觀察切削顏色（注意安全，防止?fàn)C傷）。測量，并將結(jié)果填入表2-3中。表2-1 切削速度對切削變形影響實驗數(shù)據(jù)記錄固定條件試 件

12、切削用量刀具幾何參數(shù)材料DbLc¦aprroos實 驗 數(shù) 據(jù)順序切削速度 切屑長度 Lch變形系數(shù) 12345678四、實驗技能測試將切屑長度測量后取平均值，記錄在表2-1、2-2、2-3中，計算變形系數(shù)。1 詳細(xì)敘述實驗過程。2 有完整的實驗記錄。3 繪出 ； o； ¦曲線。4 分析切削參數(shù)（、o、¦）對切削變形的影響規(guī)律。表2-2 刀具前角對切削變形影響實驗數(shù)據(jù)記錄固定條件試 件切削用量刀具幾何參數(shù)材料DbLc¦aprros實 驗 數(shù) 據(jù)順序刀具前角o切屑長度 Lch變形系數(shù) 12345表2-3 進(jìn)給量對切削變形影響實驗數(shù)據(jù)記錄固定條件試 件切削用

13、量刀具幾何參數(shù)材料DbLcaprroos實 驗 數(shù) 據(jù)順序進(jìn)給量 ¦切屑長度 Lch變形系數(shù) 12345實驗3、 車削力的測量實驗一、實驗?zāi)康呐c要求1了解八角環(huán)形力傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理以及測力系統(tǒng)所使用儀器的工作過程。2 了解切削參數(shù)（f、ap、r、0、v）對切削力的影響規(guī)律。二、實驗實施的條件1. 車床:CA6140。 2. 儀器:CLS一J動態(tài)數(shù)顯應(yīng)變測力儀; gB一07力傳感器。 3. 工具:0-15Omm游標(biāo)卡尺。 4. 雙對數(shù)坐標(biāo)紙。 5. 刀具:YA6硬質(zhì)合金車刀若干把。 6. 試件45鋼，直徑現(xiàn)場定。三、實驗具體步驟 車削力是切削過程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象之一，切削力的

14、大小與工件材料和切削因素有關(guān)。它直接影響工藝系統(tǒng)的變形，切削溫度、刀具磨損及功率消耗。因此精確地測量切削力對于選擇理想的切削參數(shù)及合理的切削力是很重要的，本實驗就是利用最常用的萬法電阻應(yīng)變測量法測量車削加工過程中的切削力。1.八角環(huán)形力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示:八角環(huán)形力傳感器分為固定部分、彈變部分和裝刀部分，且三部分為一整體，彈性部分包括上下兩個八角環(huán)，八角環(huán)的內(nèi)外側(cè)有若干個電阻應(yīng)變片。圖4-1 八角環(huán)形力傳感器的結(jié)構(gòu)2. 電阻應(yīng)變片及工作原理 如圖4-2所示:電阻應(yīng)變片由基底1、敏件2和引線3組成。敏感元件為高阻金屬絲，電阻值為:R=pL/A R/R=K L/L=K。 K為靈敏系數(shù)。電阻

15、率比率可近似看作與應(yīng)變成正比。當(dāng)電阻應(yīng)變片貼在彈性體上時，則電阻值隨彈性體應(yīng)變而發(fā)生變化。 3.電橋測量電路 電橋電路把電阻應(yīng)變片上電阻值的微小變化轉(zhuǎn)換成電壓信號的變化，圖4-3所示， 圖4-2 電阻應(yīng)變片通過適當(dāng)?shù)恼迟N，使電阻應(yīng)變片R1、R2、R3和R4隨應(yīng)變的變化而分別變大利變小，且變化量分為R1、R2、R3和R4。 設(shè)變形前R1、R2、R3和R4組成的電橋電路平衡，即R1/R3=R2/R4，u輸出為零，既u1=u2。 圖4-3 電橋測量基本點(diǎn)路 當(dāng)電阻變化時，u1、u2分別增加和減少，所以變形后輸出電壓為: u=u1-u2 若使R1=R2=R3=R4=R(一般力傳感器的測量電橋的電阻應(yīng)變

16、片值為120Q)，且R1R2-R3-R4，則可以推出 U=E K 根據(jù)虎克定律，彈性體中:F=K，=F/K u=EK=EKF/K 所以電壓輸出信號近似與彈性體受力成正比。實際測量時，為了提高測量精度，常將貼在不同位置的相同阻值的應(yīng)變片，串并接于電橋電路中，組成復(fù)雜的橋路。 4.八角環(huán)形電阻式力傳感器的工作原理 八角狀環(huán)彈性元件由圓環(huán)演變而來，當(dāng)園環(huán)上施加徑向力Fy時，園環(huán)各處的應(yīng)變是不同的，根據(jù)分析可知與作用力方向成39.6°處B的應(yīng)變等于零，此處稱為應(yīng)變節(jié)點(diǎn)。在水平中心線上則由最大應(yīng)變，因此將四片應(yīng)變片R1、R2、R3和R4如圖4-4a所示那樣粘貼， R1、R3受拉應(yīng)力，R2和R4

17、受壓應(yīng)力。當(dāng)圓環(huán)上施加徑向力Fx時，應(yīng)變節(jié)電處于A-A位置，將四片應(yīng)變片 R5、R6、R7和R8粘貼于如圖4-4b所述（39.6°），此時， R5、R7受拉應(yīng)力，R6和R8受壓應(yīng)力。當(dāng)圓環(huán)上同時受Fx、Fy作用時，把應(yīng)變片組成圖4-4e和4-4f所示的電橋電路，就可互不干擾地分別測得Fx、Fy，由于八角狀環(huán)易于固定夾緊，所以常用它代替圓環(huán)。當(dāng)八角狀環(huán)受主切削力Mz的作用時，它既受到垂直向下的壓力，又受到彎矩的作用 (4-4d)。Fz力與各應(yīng)變片軸向垂直不起影響，卻使上部環(huán)受拉應(yīng)力，下部環(huán)受壓應(yīng)力，因此將應(yīng)變片R9、R10、R11和R12組成圖4-4g所示電橋就可以測出Fz。這樣，通過

18、上述測力儀各應(yīng)變片組成的三個全橋電路接入測試系統(tǒng)，就可以分別測出Fx、Fy、Fz。 實驗內(nèi)容1. 改變走刀量f=0.1;0.2;0.3;0.4lmm/r。用每個走刀量分別切削一段金屬，切削力從測力儀讀出，記錄測量結(jié)果。 2. 改變切削深度ap=0.5;1;1.5;2mm用每個切削深度分別切削一段金屬，切削力從測力儀讀出，記錄測量結(jié)果。3. 改變主偏角kr=45º；60º；75º；90º；用四把主偏角不同的車刀分別切削一段金屬，切削力從測力儀上讀出，記錄測量結(jié)果。4改變前角0=0º；15º；30º用三把前角不同的車刀分別切削一

19、段金屬，切削力從測力儀讀出，記錄測量結(jié)果。 5改變切削速度v = 3;20;30;100mm/min用上述切削速度分別切削一段金屬，切削力從測力儀讀出，記錄測量結(jié)果。圖4-4 圓環(huán)與八角環(huán)四、實驗技能測試1. 要有原始數(shù)據(jù)記錄2對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，繪出f-Fz、ap-Fz、kr-Fz、0-Fz 、v -Fz 變化曲線 實驗 4、粗車外圓、端面一、實驗?zāi)康呐c要求1、合理組織工作位置，注意操作姿勢 2、刀具中心高的調(diào)整方法 3、用手動進(jìn)給均勻的移動床鞍、中滑板、小滑板、按要求車削工件。 4、遵守操作規(guī)程，養(yǎng)成文明生產(chǎn)，安全生產(chǎn)的良好習(xí)慣。 二、實驗實施的條件機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書、45

20、6;車刀、刀墊若干、塑膠棒 、教學(xué)車床三、實驗具體步驟1.45°外圓車刀的裝夾和應(yīng)用45°外圓車刀有兩個刀尖，前端的刀尖通常用于車外圓，后左側(cè)的刀尖通常用于車平面，切削刃通常用于左、右的倒角。車刀裝夾時，后左側(cè)的刀尖必須嚴(yán)格對準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心，否則在車平面至中心時，會留有凸頭或造成刀尖碎裂，刀頭伸出長度約為刀桿厚度的1-1.5倍，伸出過長，剛性變差，車削時容易引起振動（如下圖所示）。2.車刀刀尖對中心的方法根據(jù)車床主軸的中心高，用鋼直尺測量裝刀。利用車床尾座后頂尖對刀、裝夾車刀。將車刀靠近工件端面，用目測估計車刀的高低，然后夾緊車刀，試車端面，再根據(jù)端面的中心來調(diào)整車刀。夾緊

21、車刀用刀架上的螺釘壓緊車刀，每把車刀的壓緊螺釘應(yīng)不少于兩個，不要產(chǎn)生虛壓(車刀刀桿下面、壓緊螺釘正下方短缺墊片)。 3.用手動進(jìn)給車外圓、平面車平面的方法 開動車床使工件旋轉(zhuǎn)，移動大滑板或小滑板控制切削深度，然后鎖緊大滑板，搖動中滑板手柄進(jìn)給，由工件外緣向中心或由工件中心向外緣車削。（如下圖2.3所示）車外圓的方法移動大滑板至工件右端，用中滑板控制切削深度，搖動大滑板或小滑板縱向移動車外圓（如圖2.4所示）一次進(jìn)給車削完畢，中滑板橫向退出車刀，再縱向移動車刀至工件的右端面進(jìn)行第二、第三次進(jìn)給車削，直至符合圖樣要求為止。倒角 當(dāng)平面、外圓車削完畢，然后移動滑板，使車刀的刀刃與工件軸線成45

22、76;夾角（45°車刀正好是所需角度）再移動大滑板、中滑板使車刀至工件平面與外圓相交處進(jìn)行倒角。 例如：1×45°是指倒角在軸向長度為1mm，與軸線的夾角45°。4. 加工步驟檢查機(jī)床安裝車刀安裝工件啟動電機(jī)主軸正傳車端面對刀大滑板退刀中滑板進(jìn)刀大滑板進(jìn)給試切大滑板退刀主軸停轉(zhuǎn)關(guān)閉電機(jī)卸下工件清理車床，關(guān)閉電源四、實驗技能測試1.安裝刀具并車削端面和外圓，外圓是在當(dāng)前的外圓面基礎(chǔ)上取吃刀深1-2mm。2.要求 ：刀具中心高正確，手動要均勻。3.目的：使學(xué)生熟悉各滑板手輪旋轉(zhuǎn)方向與車刀運(yùn)動方向的關(guān)系。培養(yǎng)良好的操作習(xí)慣，車削時應(yīng)先開車，后進(jìn)刀。切削完畢時先

23、退刀后停車，否則車刀容易損壞。培養(yǎng)學(xué)生安全意識，車削前應(yīng)檢查滑板位置是否正確，工件裝夾是否牢靠，卡盤扳手是否取下。培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)量意識，車削表面的痕跡粗細(xì)不一，主要是手動進(jìn)給不均勻。充分了解車外圓的方法。實驗5、 車螺紋實驗一、實驗?zāi)康呐c要求1.通過用普通車床車螺紋，熟悉車床的結(jié)構(gòu)組成，各部分的工作原理，傳動機(jī)構(gòu)，各部件在車削螺紋中的具體作用。2.觀察車削變形的情況，以及螺紋加工的具體過程和操作步驟。二、實驗實施的條件普通車床1臺、毛坯工件若干、車床工具一套，螺紋車刀1把以及輔助工具若干。三、實驗具體步驟1、檢查機(jī)床是否完好無損，電源是否接通正常。2、螺紋車刀的選擇。3、螺紋車刀的安裝： 

24、0;   （1）刀尖應(yīng)與工件軸線等高。     （2）車刀刀桿應(yīng)與工件軸線垂直。     （3）刀桿伸出刀架不宜過長，一般為刀桿厚度的1.52倍。     （4）刀桿墊片應(yīng)平整，盡量用厚墊片，以減少墊片數(shù)量。     （5）車刀位置調(diào)整好后應(yīng)固緊。4、工件的安裝 ：    在車床上裝夾工件的基本要求是定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。在車床上安裝工件應(yīng)使被加工表面的軸線與車床主軸回轉(zhuǎn)軸線重合，保證工件處于正確的位置；同時要將工件夾緊，以防止在切削力的作用下，工件松動或脫落，保證工作安全。 5、三爪卡盤安裝工件的步驟：     （1）工件在卡爪間放正，輕輕夾緊。     （2）開機(jī)，使主軸低速旋轉(zhuǎn)，檢查工件有無偏擺。若有偏擺，應(yīng)停車后，輕敲工件糾正，然后擰緊三個卡爪，固緊后，須隨即取下板手，以保證安全。     （3）移動車刀至車削行程的最左端，用手轉(zhuǎn)動卡盤，檢查是