《机械制造技术基础》实验指导书cvv.docx

《《机械制造技术基础》实验指导书cvv.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《机械制造技术基础》实验指导书cvv.docx（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械制制造技术术基础实实验指导导书目 录实验一、刀刀具角度度测量实实验3实验二、动动态切削削力的测测量实验验6实验三加工误误差的统统计分析析实验111实验四、工工艺系统统静刚度度的测量量实验113实验一、刀刀具角度度测量实实验一、 实验目的的和要求求1、 熟悉车刀刀切削部部分的构构造要素素；2、 通过实验验加深理理解刀具具标注角角度参考考平面的的定义，三三个平面面的空间间位置及及相互关关系；3、 熟悉万能能车刀测测角仪的的测量原原理，掌掌握车刀刀几何角角度的测测量方法法，加深深理解车车刀几何何角度及及其在切切削过程程中的作作用；4、 用所测量量的刀具具几何角角度画一一张车刀刀的角度度标注图图；

2、5、 记载自己己所测刀刀具的编编号、刀刀具材料料、几何何角度。二、 实验设备备车刀若干干，万能能刀具角角度测量量仪器44台三、 实验方法法1、 熟悉车刀刀切削部部分的构构造要素素，重点点观察车车刀的形形状、主主切削刃刃、副切切削刃、前前刀面、主主后刀面面、副主主后刀面面的位置置。图22-1为为车刀切切削部分分的构造造要素。图 2-1 车车刀切削削部分的的构造要要素2、 掌握刀具具几何角角度的定定义前 角角 0 ：在正正交平面面内测量量的前刀刀面与基基面的夹夹角。后 角角 0 ：在正正交平面面内测量量的主后后刀面与与切削平平面的夹夹角。主偏角 r ：在在基面内内测量的的主切削削刃在基基面上的的投

3、影与与进给方方向的夹夹角。副偏角 r ：在基基面内测测量的副副切削刃刃在基面面上的投投影与进进给方向向的夹角角。刃倾角 s ：在在切削平平面测量量的主切切削刃与与基面的的夹角。副后角 0 ：在副副正交平平面内测测量的副副后刀面面与副切切削平面面的夹角角。刀具每个个角度的的标注如如图2-2所示示。图 2-2 车车刀的几几何角度度标注3、 车刀几何何角度的的测量方方法（1） 刀具角度度测量台台刀具角度度测量台台如图22-3所所示。图 2-3 车车刀角度度测量台台（2） 刀具角度度的测量量方法（以以车刀为为例）1） 主偏角 r 的的测量a) 转转台调零零：将转转台左侧侧的刻度度线对到到底盘的的零度；

4、b) 将将刀具安安装在滑滑块上，刀刀尖顶在在指针平平面中心心线上。此此时，扇扇形盘平平面与进进给方向向重合；c) 转转动转台台，使刀刀具的主主切削刃刃与指针针平面紧紧贴；d) 读读取转台台左侧刻刻线所示示的圆盘盘刻度，就就是主偏偏角 r 。2） 副偏角 r的测量量a) 在1）项项的基础础上，转转动转台台使副切切削刃与与指针平平面紧贴贴；b) 读取转台台左侧刻刻线所示示的圆盘盘刻度，就就是主偏偏角 r 。3） 刃倾角 s 的测量量a) 在测量主主偏角的的位置上上，此时时，扇形形面为切切削平面面，在该该平面内内将指针针的刃口口A与主主切削刃刃重合；b) 读取指针针所指的的刻度就就是刃倾倾角s 。4

5、） 前 角角 0的测量量a) 在测量主主偏角的的位置上上，将转转台转过过90，此时时，扇形形面为正正交平面面，在该该平面内内将指针针的刃口口A与前前刀面重重合；b) 读取指针针所指的的刻度就就是前角角0 。5） 后 角角 0的测量量a) 在4）的的基础上上（此时时，扇形形面为正正交平面面），将将指针的的刃口BB与后刀刀面重合合；b) 读取指针针所指的的刻度就就是后角角0 。6） 副后角 0的测量量a) 在2）的的基础上上，将转转台转过过90，此时时，扇形形面为副副正交平平面。将将指针的的刃口CC与副后后刀面重重合；b) 读取指针针所指的的刻度就就是后角角0 。四、 填写实验验报告为了继续续进行

6、后后续的相相关实验验项目，要要将对车车刀的实实际测量量结果进进行认真真的整理理、记录录。实验二、动态切切削力的的测量实实验一、 实验目的的和要求求1、 了解各种种测力仪仪的工作作原理；2、 研究在一一定刀具具几何角角度的条条件下，切切削深度度和进给给量对切切削力的的影响及及变化规规律。3、 掌握用实实验的方方法建立立切削力力的经验验公式的的方法和和技能。二、 实验仪器器及耗材材1、 压电式切切削测力力仪；2、 YE58850电电荷放大大器；3、 机床：JJ1MKK46001000精密车车床；4、 其它测量量工具；5、 45钢试试件；6、 计算器、笔笔、尺等等（学生生自备）。三、 测力仪的的工作

7、原原理1、 压电式切切削测力力仪 YDC-89型型压电式式切削测测力仪的的结构如如图2-1所示示，该测测力仪为为大连理理工大学学开发的的专利产产品，采采用刀杆杆式结构构，用一一个三向向压电石石英力传传感器作作为力电转转换元件件。它不不仅大刚刚度、高高灵敏度度、高固固有频率率、宽频频率响应应范围，线线性良好好的动、静静态性能能，而且且结果简简单，体体积小，除除刀体结结构有一一点变化化外和正正常的刀刀具一样样，在正正常的切切削加工工状态下下，就可可以实时时、准确确地测量量出三向向静、动动态切削削力。其其工作原原理可简简单地叙叙述为：根据正正压电效效应，当当石英晶晶片受到到外力作作用时，石石英晶片片

8、的表面面会产生生正、负负电荷，电电荷的多多少与所所受外力力的大小小成严格的的线性关关系。2、 电阻应变变式切削削测力仪仪电阻应变变式切削削测力仪仪的工作作原理是是在测力力仪的弹弹性体（特特制刀杆杆）上粘粘贴电阻阻应变片片，构成成电桥，如如图2-2所示示。电桥桥的平衡衡条件是是R1/R2=R3/R4，既既B、DD两点的的电位相相同，表表现为检检流计中中无电流流。在切切削力的的作用下下，弹性性元件的的变形，各各电阻应应变片的的阻值将将发生变变化。RR1受张张力，长长度增加加。截面面积减少少，于是是电阻增增大。RR2受压压缩，长长度减少少，截面面积增加加，于是是电阻减减小。电电桥的平平衡被打打破，V

9、VBVD，检流流表中有有电流通通过，电电流的大大小与切切削力成成正比。3、 机械式切切削测力力仪机械式切切削测力力仪的结结构如图图2-66所示，受受结构的的限制，只只能测量量垂直分分力F z，在在切削状状态下，FF z所所产生的的扭矩，使使测力仪仪的横梁梁产生扭扭转变形形，带动动杠杆转转动一个个角度，通通过活塞塞杆，将将变形量量以一定定的关系系传递给给百分表表。这一一系列的的变形传传递关系系与F z成正正比关系系，通过过事先标标定好的的百分表表读数切削削力的关关系，就就可以进进行切削削力的实实际测量量了。四、 实验内容容1、 熟悉实验验设备的的构成、工工作原理理。2、 每4个学学生一组组，在实

10、实验指导导老师指指导下完完成如下下内容（1） 确定实验验参数：在指定定切削速速度(5500rr/miin)的的前提下下，在一一定范围围内确定定实验参参数; 进给给量f：0.115 0. 5mmm/mmin，背背吃刀量量ap：0.2 1.0mmm。（2） 操作切削削力测量量系统软软件系统统，配合合指导老老师操作作机床，进进行切削削加工；（3） 记录实验验数据；（4） 整理实验验数据；（5） 建立切削削力与背背吃刀量量及进给给量相关关的经验验公式；3、 填写实验验报告。实验三 加工误误差的统统计分析析实验一、 实验目的的：在一定的的加工条条件下，用用数理统统计分析析的方法法，分析析工艺系系统的尺尺

11、寸分布布，加工工能力和和工艺系系统中可可能存在在的误差差因素。二、 实验内容容：按自然加加工顺序序，对所所加工的的1000个试件件的尺寸寸进行测测量，绘绘出频率率直方图图,并对对其工艺艺能力和和废品率率进行分分析。三、 试验样件件及技术术要求如图1-1所示示，由于于每个零零件均进进行多次次的重复复性加工工实验，因因此，直直径尺寸寸的具体体值由实实验教师师给出。四、 实验设备备无心外圆圆磨床，杠杠杆千分分尺（00.0002），卡卡尺(00.022)等五、 实验原理理1、 直方图分分析法在生产过过程中，由由于系统统性误差差和随机机性误差差的存在在，使同同一批工工件在同同样生产产条件下下，加工工出来

12、的的同一个个几何要要素的加加工尺寸寸不一样样，按尺尺寸的大大小分组组，按实实测的尺尺寸结果果，统计计各组内内出现的的试件的的频数就就可以画画出对应应的直方方图（参参见图11-2）。根据直方方图的形形状和由由测量值值计算得得到的参参数，可可以估算算出该工工序的工工艺特征征和工艺艺能力。需需要计算算的参数数为样本本的平均均值和均均方差SS。 或 111 或 12式中n:样本数数，即加加工的工工件数。XXi：试试件的测测量尺寸寸，Xjj：每组组的组中中值，FF：每组组频数。如果系统统稳定，加加工误差差将符合合正态分分布，其其尺寸分分散范围围在6SS，则该该工序的的工艺能能力等级级系数CCp为公公式1

13、-3所示示。根据据Cp的的大小可可以判断断工艺等等级，结结合直方方图分析析，可计计算合格格率、废废品率、常常值系统统误差，提提出提高高该工序序产品合合格率的的可行措措施。Cp=TT/6SS 13六、 实验步骤骤1、 调整机床床：试加工mm件（mm10），求求出其平平均尺寸寸m和均均方差m，按按上限尺尺寸和下下限尺寸寸求出机机床的调调整尺寸寸的上下下限，按按技术要要求调整整好机床床，要注注意要按按顺序使使工件一一个接一一个独立立地进入入磨削区区，这样样可保证证加工每每个零件件的工艺艺条件是是相同的的，同时时千万不不可将加加工顺序序搞乱。上上限尺寸寸：D+0.00153m（11+1/）下限限尺寸：

14、D00.0115+33m（11+1/）2、 测量数据据：按着加工工的自然然顺序，用用千分尺尺对每个个被加工工工件的的直径尺尺寸进行行测量并并记录在在案，为为了验证证实验结结果的统统一性，分分成十组组进行独独立的测测量，每每组的测测量数据据不近相相同，但但总的结结果还是是一致的的，将测测量结果果填入测测量数据据表（取取m=55）。3、 画直方图图：确定直方方图的的的组数，对对于样本本空间为为1000的实验验，一般般选择66到122组，组组距取微微米的整整数倍，为为了避免免数据恰恰好落在在组界上上，组界界要选在在数据尾尾数的11/2处处，将每每组的组组界、频频数、频频率、组组中值等等填写在在分布图

15、图数据表表中。在在图上用用双点划划线画出出和公差差带的中中心位置置，结合合公差带带的宽度度T和尺尺寸的分分散范围围6S，可可以计算算出工艺艺能力系系数Cpp，和该该工序的的工艺等等级。4、 计算工艺艺能力系系数Cpp、估算算废品率率5、 分析实验验结果：对加工的的1000个零件件进行实实际测量量得到的的结果进进行讨论论分析、进进行归纳纳总结并并填写实实验报告告。实验四、工艺系统静刚度的测量实验五、 实验目的的和要求求1、 了解机床床刚度的的测定方方法之一一 动载法法；2、 比较机床床各部件件刚度的的大小，分分析影响响机床刚刚度的各各个因素素；3、 巩固和验验证有关关工艺系系统刚度度的概念念。六

16、、 实验内容容用动载法法测定车车床刚度度。实验验系统将将动态测测量并记记录切削削力的变变化，同同步测量量并记录录前顶针针、刀架架及后顶顶针的动动态位移移量，计计算出各各部件刚刚度及机机床刚度度。七、 实验设备备 1.CCM61140车车床一台台、X556466/1多多功能铣铣床一台台； 2.压压电三向向切削力力测量仪仪两套； 3.位位移传感感器或千千分表三三套； 4.计计算机数数据处理理系统一一套。八、 实验原理理工艺系统统在载荷荷的作用用下会产产生相应应的变形形。载荷荷越大变变形也越越大，反反之亦然然。机床静刚刚度Kss是机床床在稳态态下工作作（无振振动）的的刚度，它它衡量机机床抵抗抗静载变

17、变行的能能力。静刚度的的概念，一一般用下下式表示示： Kss=F/Y式中：KKs静刚度度（N/mm） F切削力力（N） Y在F作作用下刀刀刃与加加工面之之间的相相对位移移（mmm）。但是从工工艺观点点来研究究问题时时，我们们认为在在切削分分力Fyy方向上上的变行行要比其其它切削削分力作作用方向向上的变变行大得得多，所所以Fyy对加工工精度的的影响占占主要地地位，故故又可以以用下式式表示工工艺系统统刚度Ks=FFy/YY工艺系统统在受力力情况下下的总位位移量YY是各个个组成环环节的位位移量迭迭加，根根据测量量数据可可得出： 刀刀架刚度度 KSDD=Fyy/YDD 前前顶尖刚刚度 KKSQ=FFy

18、/22YQ 后后顶尖刚刚度 KKSH=FFy/22YH在根据车车床变形形Ys为为前后顶顶尖变行行位移的的平均值值和刀架架变行位位移之和和。 Yss=Fyy/Kss=1/2（FFy/22KSQQ+Fyy/2KKSH）+Fy/KSDD化简后 11/Kss=1/4（11/KSSQ+11/KSSH）+1/KKSD这样车床床静刚度度Ks即即可求出出。实验方法法1：三三向测力力环测量量图1-11所示为为三向刚刚度仪测测定车床床静刚度度的静态态测设备备。图1-1 刚度测定加载装置1234561、前顶顶尖；22、接长长套筒；3、测测力环44、加力力螺钉；5、弓弓行加载载器；66、摸拟拟刀杆 图中弓弓形加载载架

19、刚度度足够大大，其变变形略去去不计，通通过加载载器上的的加力螺螺钉4进进行加力力Fy。FFy经钢钢球传至至测力环环3，由由测力环环的千分分表指示示出所加加Fy力力的数值值。床头头、尾座座、刀架架部件均均在Fyy力作用用下发生生变性位位移，三三个部位位各安装装一个测测量位移移的设备备（如千千分表等等测量微微位移的的设备），测测其变行行位移YYSQ、YYSH、YYSD。再再根据公公示计算算出床头头、刀架架、尾座座各部件件的刚度度，然后后计算出出机床静静刚度KKs。实验方法法2：应应用压电电式三向向测力仪仪测量模拟实际际加工状状态，应应用如图图1-22的三向向测力仪仪，进行行准动态态加载，得得到切削削力Fyy Fy。同时时测量的的各点的的位移值值，得到到一组测测量数据据。九、 实验步骤骤1、 安装实验验设备2、 在指导教教师指导导下，测测量实验验基础数数据，填填入表格格；3、 系统调零零；4、 进行准动动态施加加模拟切切削力，系系统自动动实时动动态测量量切削力力和各测测量点的的位移；并打印印出多点点的实验验数据、据据次可计计算出关关键部位位的刚度度及工艺艺系统的的刚度值值。十、 填写实验验报告十一、 实验结果果分析15