機(jī)械制造工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、機(jī)械制造工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 車床靜剛度測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過本實(shí)驗(yàn)，熟悉車床靜剛度測(cè)量的原理方法和步驟2. 通過對(duì)車床靜剛度的實(shí)測(cè)和分析，對(duì)機(jī)床的靜剛度和工藝系統(tǒng)的靜剛度的基本概念加深認(rèn)識(shí)3. 了解實(shí)驗(yàn)儀器的布置和調(diào)整，熟悉其使用方法二、 基本概念工藝系統(tǒng)的靜剛度是指車床在靜止?fàn)顟B(tài)下，垂直主軸的切削力Py與工件在y向的位移的比值：KS=Pyykgf/mm三、 實(shí)驗(yàn)原理1. 由于靜剛度儀和模擬車刀的剛度很大，在實(shí)驗(yàn)的加載范圍內(nèi)所產(chǎn)生的變形很小可以忽略不計(jì)。這樣所測(cè)得的變形可以完全是車床各部的變形，這樣就可以把工藝系統(tǒng)的靜剛度和車床的靜剛度等同起來。2. 為模擬車床實(shí)際切削狀態(tài)，使之在XYZ三

2、個(gè)方向都有切削力載荷，并可以調(diào)整到一般切削條件下的PX、Py、Pz三個(gè)力的比值，采用三向剛度測(cè)定儀。該儀器是通過加載機(jī)構(gòu)和測(cè)力環(huán)，再經(jīng)過弓形體和模擬車刀，對(duì)車床施加載荷，模擬切削力和三向切削分力的關(guān)系為：PX=P*sinPy=P*cos*sinPz=P*cos*cos公式中：P 模擬切削力（由測(cè)力環(huán)千分表測(cè)得）角為加載螺釘在弓形體上所調(diào)整的角度（刻度）角為弓形體繞X軸（主軸）轉(zhuǎn)動(dòng)刻度讀數(shù)的余角3. 為計(jì)算方便，模擬車刀的位置調(diào)整在弓形體的正中間，這樣Ks頭=Py頭y頭=Py2y頭Ks尾=Py尾y尾=Py2y尾Ks刀=Py刀y刀為簡(jiǎn)便起見，去表中載荷P的最大值280kgf時(shí)，主軸頭、刀架及尾座的

3、靜剛度代替三個(gè)部位的平均靜剛度，這樣帶入下面公式就可以算出車床的靜剛度。（公式的推導(dǎo)見教科書）Ks=1141Ks頭+1Ks尾+1Ks刀四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. C616車床一臺(tái)2. 三向靜剛度儀一臺(tái)3. 千分表4只五、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 消除車床零部件之間的間隙，加預(yù)載荷、2. 卸掉預(yù)載荷，將此時(shí)的各千分表的讀數(shù)記下來（初始值），測(cè)力環(huán)千分表調(diào)零3. 按實(shí)驗(yàn)記錄表中給出的測(cè)力環(huán)變形量和載荷的對(duì)應(yīng)值依次加載，最大加至280kgf然后再逐點(diǎn)依次卸載，每次加載后記錄各千分表的讀數(shù)六、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 在實(shí)驗(yàn)過程中刀架、溜板箱要鎖緊2. 主軸鎖緊，防止轉(zhuǎn)動(dòng)3. 機(jī)床在實(shí)驗(yàn)過程中不許有任何震動(dòng)，以免影響測(cè)量結(jié)果

4、七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 實(shí)驗(yàn)名稱2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 實(shí)驗(yàn)所用的儀器設(shè)備4. 實(shí)驗(yàn)記錄表5. 以實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)中Y值做橫坐標(biāo)，計(jì)算出得Py為縱坐標(biāo)，畫出刀架在三種受力情況下的靜剛度曲線6. 計(jì)算主軸頭、刀架和尾座的平均靜剛度7. 計(jì)算車床的靜剛度車床靜剛度測(cè)量實(shí)驗(yàn)記錄千分表指示值（）測(cè)力環(huán)所受載荷（Kgf）分力Py(kgf)變形量y()=0°=90°=0°=60°=30°=60°車頭刀架尾座車頭刀架尾座車頭刀架尾座002940578085120115160145200174240202280174240145200115160851205

5、780294000實(shí)驗(yàn)二 銑削過程中復(fù)映誤差的測(cè)試及分析一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 通過實(shí)測(cè)銑削力及工藝系統(tǒng)受力變形在工件上產(chǎn)生的復(fù)映誤差，了解切削力對(duì)加工精度的影響，并分析工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)工件加工精度的影響2. 觀察銑削時(shí)切削力的變化過程，掌握切削力的測(cè)試方法二、 實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容1. 復(fù)映誤差：銑削過程中，由于銑削力的作用，銑床主軸與工作臺(tái)之間的相對(duì)位置將產(chǎn)生變化，銑刀產(chǎn)生“讓刀”現(xiàn)象，而使加工尺寸發(fā)生改變，產(chǎn)生誤差。由于工件毛坯尺寸的變化（一次銑削過程中），使銑削力產(chǎn)生變化，因而使工藝系統(tǒng)在銑削力的作用下產(chǎn)生的變形的大小也隨之產(chǎn)生變化-銑刀與工件之間的位置變化，最終使加工后的零件產(chǎn)生了尺寸或形狀

6、的變化，即形成了工件的復(fù)映誤差。如圖所示，毛坯呈臺(tái)階狀，銑削過程中在臺(tái)階處加工余量由t1變?yōu)閠2時(shí)，銑削力Py由Py1增加到Py2：Py1=C*t1 Py2=C*t2公式中C為切削力的計(jì)算系數(shù)這時(shí)候的Py變化為：Py=Py1 - Py2=C*(t1 - t2)=C*t銑削過程完成后，測(cè)得的平面的尺寸變化y=y2-y1, 即為工件的復(fù)映誤差y也就是工藝系統(tǒng)變形的增量y=Py2K- Py1K=1K Py2-Py1=1KC*tK-系統(tǒng)剛度t-毛坯誤差令=yt則=CK稱之為誤差復(fù)映系數(shù)，它定量地反應(yīng)了毛坯誤差經(jīng)加工所減小的程度?？梢?，復(fù)映誤差與毛坯誤差成正比，與系統(tǒng)剛度成反比，而與切削條件有關(guān)系。所以

7、為了減小，應(yīng)從兩方面來考慮： 減小t，采用多次走刀，使每次的t很小，這樣總的復(fù)映誤差總=1*2*3就變得很小，可以逐步消除 增大K，即提高工藝系統(tǒng)剛度，可以從機(jī)床刀具夾具各個(gè)環(huán)節(jié)做考慮。2. 銑削力的測(cè)試與分析銑削力的大小會(huì)直接影響加工精度，而銑削力會(huì)隨著銑削參數(shù)的變化而變化，測(cè)量和分析銑削力是為了實(shí)際的銑削加工工藝設(shè)計(jì)和銑削用量提供依據(jù)。由公式K=Py2-Py1y測(cè)得銑削力與復(fù)映誤差后，就可以求得動(dòng)態(tài)下的工藝系統(tǒng)的剛度，即動(dòng)剛度。銑削力測(cè)量的原理圖如下：銑削測(cè)力儀（八角環(huán)）三線數(shù)字測(cè)力儀銑削力應(yīng)變信號(hào)輸出三、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1. XA6132萬能銑床裝立銑頭2. QB-05型銑削測(cè)力儀3. 三

8、線數(shù)字測(cè)力儀器4. 千分表四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 先將所有儀器通電預(yù)熱5-15分鐘2. 調(diào)整三線數(shù)字測(cè)力儀，達(dá)到平衡，各路輸出顯示為零。3. 先加工帶臺(tái)階的毛坯，臺(tái)階的高度為1mm4. 順銑，進(jìn)刀0.5mm, 這樣t=0.5mm,t =1.5mm,一次機(jī)動(dòng)走刀完畢，走刀過程中通過采樣記錄各時(shí)間點(diǎn)Py的值。吃刀量0.5mm銑削分力Py1（x10牛頓）平均值Py1吃刀量1.5mm銑削分力Py2（x10牛頓）平均值Py25. 用千分表測(cè)量加工完的表面，每隔4mm取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量吃刀量0.5mm千分表讀數(shù)m平均值y1(m)吃刀量1.5mm千分表讀數(shù)m平均值y2(m)6. 用逆銑再做一次7. 切削條件各參數(shù)

9、調(diào)整為如下值：主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min進(jìn)給速度s=36mm/min吃刀量t1=0.5mm, t2=1.5mm銑削寬度B=10mm五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 實(shí)驗(yàn)名稱2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備4. 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄5. 計(jì)算復(fù)映誤差，復(fù)映誤差系數(shù)，推導(dǎo)工藝系統(tǒng)剛度公式：并計(jì)算其值6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1) 分析影響復(fù)印誤差的因素；2) 采取何種措施來減小復(fù)印誤差；3) 比較順銑和逆銑兩種情況的復(fù)映誤差，并試分析其原因。實(shí)驗(yàn)三 機(jī)械零件誤差統(tǒng)計(jì)分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過實(shí)驗(yàn)，掌握用統(tǒng)計(jì)分析的原理綜合分析加工過程中的誤差因素，學(xué)會(huì)工藝驗(yàn)證和質(zhì)量控制的方法2.學(xué)會(huì)精密測(cè)量儀器電感測(cè)微儀的調(diào)整和

10、使用二、實(shí)驗(yàn)原理1. 工藝驗(yàn)證1) 通過測(cè)量一批零件的尺寸，畫出其尺寸分布曲線（直方圖），進(jìn)而可以判斷不同性質(zhì)的誤差對(duì)加工精度的影響，并可以計(jì)算該工序的工藝能力。一批零件的加工，如果僅僅有隨機(jī)因素在起作用，則該批零件的尺寸分布符合正態(tài)分布，其方程為：yx=12exp-x-x222x工件尺寸x-工件平均尺寸（分散范圍中心），x=i=1nxin-均方根誤差，=i=1n(x-x)2nn-工件總數(shù)；但是，如果系統(tǒng)中有明顯的變值系統(tǒng)誤差，做出的誤差分布曲線不符合正態(tài)分布。這樣就可以利用分布曲線，方便地分辨出工序中隨機(jī)誤差的大小及是否存在系統(tǒng)誤差。2) 對(duì)于正態(tài)分布曲線來說，x-x=±3,(即x

11、在x±3)范圍內(nèi)的面積占99.73%，±3即正態(tài)分布曲線的范圍。6的大小代表某一種加工方法在一定條件下所能達(dá)到的加工精度，所以一般情況下，應(yīng)該是所選用的加工方法的標(biāo)準(zhǔn)與公差帶寬度T之間具有下列關(guān)系：6T3) 工藝能力用工藝能力系數(shù)CP來表示，即：CP=T/6CP表示工序工藝能夠滿足產(chǎn)品精度的要求的程度。2. 統(tǒng)計(jì)檢查質(zhì)量在大批生產(chǎn)之前，加工一部分零件，按照加工順序，每4或者5個(gè)分成一組，即可以做出X-R圖，X圖反映有無變值系統(tǒng)誤差的影響，R圖反映了隨機(jī)誤差的影響。通過X-R圖，我們可以判定工藝過程是否穩(wěn)定。1) 如果工藝過程穩(wěn)定，我們可以在圖上畫出兩條比分散范圍小的多控制線

12、，在加工時(shí)將道具的尺寸調(diào)在分布中心線，間隔一定時(shí)間，抽出幾個(gè)零件為一組，求出小組的X和R值并標(biāo)在圖上，如果點(diǎn)子不存在異常波動(dòng)，則說明系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)廢品，如果點(diǎn)子接近控制線或者出現(xiàn)異常波動(dòng)，則需要停機(jī)檢查，從而抑制廢品的出現(xiàn)。帶有上下質(zhì)量控制線的X-R圖即為質(zhì)量控制圖，利用質(zhì)量控制圖控制加工過程的方法即為質(zhì)量控制法。2) 對(duì)于不穩(wěn)定的工藝過程，由于存在貶值系統(tǒng)誤差的影響，被加工零件的尺寸按一定的規(guī)律變化，遲早會(huì)使尺寸超過加工精度的要求。這樣圖上的點(diǎn)子(即小組平均值)接近控制線時(shí)，我們就停車，重新調(diào)整機(jī)床，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝質(zhì)量的控制。三、實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備1. CM6140車床2. 電感測(cè)微儀3. 測(cè)量臺(tái)架4. 塊規(guī)5. 工件毛坯100件，工件外徑的加工精度要求為30-0.030mm四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 調(diào)整好機(jī)床，加工一批零件2.