《機械制造技術》《機械制造技術基礎》實驗指導書

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1、適用于機械類各專業(yè)機械制造技術 機械制造技術基礎實驗指導書編寫 陸 瑛 朱紅瑜河南工業(yè)大學機電工程學院2007 年 9 月實驗普通車刀標注角度測量及分布一、實驗目的及要求:1、掌握車刀標注角度的基本測量方法,加深對車刀具各種角度、各種參考 平面、各種參考系概念的理解。2、了解車刀測角儀的主要結構、工作原理和使用方法。3、通過對對剖面角度的測量及計算, 加深了解各剖面角度之間的相互關系。二、實驗內(nèi)容:在主剖面參考系中測量外圓車刀,端面車刀的主偏角Kt、付偏角Kt 、前角To、后角a。、和刃傾角入s。三、實驗裝置及設備:1、車刀測角儀2、被測車刀四、實驗儀器的結構及使用1、車刀測角儀的結構及使用:

2、車刀測角儀結構如圖( 1)所示。它由底座、立柱、滑體、刻度盤、工作臺、 指針、手輪等組成。轉(zhuǎn)動手輪 1可以使滑體帶動刻度 2、 3 上下移動,松動手輪 2可以使刻度盤 2 繞手輪 2 的軸轉(zhuǎn)動,在刻度盤 3 上讀出刀具角度值。指針的底邊和兩平行側邊垂直,均可做工作邊,把底邊和側面與待測表面 靠緊,可以從大刻度盤上讀出角度值。2、角度的測量(1)主偏角K-和刃傾角入s。調(diào)整工作臺使主刀刃與指針 1 的底邊貼合,這時刻度盤 1 上工作臺轉(zhuǎn)角為K-,刻度盤2上指針1轉(zhuǎn)角為入so( 2)前角 To。調(diào)整工作臺和指針 1,使指針 1 的底邊貼緊前刀面, 并垂直于主刀刃在底面 的投影(可以在測量主編角 K

3、T 以后,把工作臺轉(zhuǎn)過 90),從刻度盤 2上讀出 角度值。3)后角 a o調(diào)整工作臺和指針1,使指針1側邊緊貼刀具后刀面,并使主刀刃在基面的 投影垂直于指針1的底邊,從刻度盤2上讀出后角值。(注:付前角To、付后角a o ,按同樣方法測理)。五、實驗過程:1、在測角儀上按上述方法測出所要求的角度。2、畫出刀具的各剖面圖,并標明參考平面。六、實驗總結:計算所測車刀在縱橫剖面參考中的角度值。刻度盤3滑體b-l.指針3刻度盤2指針下輪2于輪1刻度盤1工作臺立柱圖 (1)本實驗在刨床上進行,如圖所示,將實驗用的試件制成長a =50mm,厚h=5mm,然后在一定的切削實驗二刨削加工切屑變形實驗一、實驗

4、目的與要求:1觀察切削過程,認識各種切削的形狀。2、掌握測量切削變形的方法。3、研究切削厚度,前角和工件材料對切屑變形的影響規(guī)律。二、實驗設備及用具:1設備:B665型牛頭刨床。2、刀具:高速鋼刨刀(三把)To = 15a o =8Kt =90入s =:0To = 20a o =8Kt =90入s =:0To = 25a o =8Kt =90入s =:03、用具:游標卡尺、鋼板尺、細鋼絲。4、試件:45鋼、銅、100X 50X 5各類板板。三、實驗基本原理在切削過程中,由于發(fā)生塑性變形,使切削層尺寸發(fā)生變化,與原切削層 尺寸比較,長度Lc變短,厚度a p增加,這種現(xiàn)象稱為切屑收縮,切屑收縮的大

5、 小,一般能反映切屑變形的適度,用變形系數(shù) E表示。ac四、方法步驟條件下,進行切削,并用細銅絲及鋼板尺, 量出切削長度Lc,即可求出在一定條件下 的變形系數(shù)E。其中:Lc、ap切屑的長度、厚度L、Cc切屑層的長度、厚度L=100mm,寬=Lc ac1、a C與E的關系固定下列條件:切削速度 v試件材料試件長度刀具材料刀具前角依次改變切削厚度aC進行切削,收集切屑,用細銅絲及鋼此尺,測出切屑 長度LC,記入報告書表格,并作出a c E曲線。2、To與E的關系固定下列條件:切削速度 v切削厚度aC試件材料試件硬度試件長度刀具材料依次改變不同的刀具前角,To進行切削,測量切屑長度LC計入報告書表格

6、, 并作出To E曲線。3、工件材料與E的關系 固定下列條件:切削速度 v切削厚度aC試件長度刀具材料刀具前角依次改變試件材料,進行切削,收集切屑,測量切屑LC填入報告書表格,通過以上實驗步驟,從而可以看出各種條件,對變形的影響規(guī)律。思考題:1、切屑有幾種類型?它們的形成過程及特點如何?2、刀具前角To和切削用量,對切屑變形系數(shù)的影響如何?為什么?實驗三工件表面質(zhì)量控制實驗一、實驗目的:1用單因素實驗法,研究刀具幾何角度,切削用量(切削速度V進行量f)對加工表面質(zhì)量(或光潔度)的影響。2用正交實驗法,研究刀具,切削速度 V,進給量f三因素,如何選取組 合,才能在現(xiàn)有條件下獲得最好的表面質(zhì)量(如

7、光潔度,形位誤差等)。二、實驗設備及儀器:1普通車床2、外圓車刀4把3、45#鋼工件4、表面光潔度測量儀(或光切顯微鏡)三、實驗步驟1單因素法 4種不同車刀車削進行加工,比較表面質(zhì)量 90主偏角,小負倒棱車刀車削加工 =450轉(zhuǎn)/分(一定),a=0.3。進給量f0.0360.10.20.3表面質(zhì)量90主偏角,小負倒棱車刀加工(一定)f = 0.1, ap=0.3機床轉(zhuǎn)速n1040100160250450900表面質(zhì)量2、正交實驗法 確定實驗指標和實驗因素a實驗指標:工件表面質(zhì)量 b、實驗因素:車刀種類,切削速度 V,進給量f 確定各因素水平,列出因素水平表及正交實驗表,并進行切削加工實驗因素水

8、平表因素機床轉(zhuǎn)n車刀主偏角進給量1水平10900.12水平45750.23水平90450.3正交實驗表實驗號轉(zhuǎn)速n刀具主偏角進給量表面質(zhì)量11( 100)1( 90)3( 0.3)22( 450)1( 90)1( 0.1)33( 900)1( 75)2( 0.2)41( 100)2( 75)2( 0.2)52( 450)2( 75)3( 0.3)63( 900)2( 75)1( 0.1)71( 100)3( 45)1( 0.1)82( 450)3( 45)2( 0.2)93( 900)3( 45)3( 0.3)IIIIII極差R3、分析實驗結果 根據(jù)極差R的大小,排列現(xiàn)在條件下影響表面質(zhì)量的主

9、次因素主次 找出較優(yōu)組合形式 在較優(yōu)組合下,進行實驗、驗證實驗結果。實驗四 CA6140 結構剖析與調(diào)整實驗一、目的與任務1、目的觀察和分析理解機床傳動系統(tǒng)及變速系統(tǒng)的操縱機構的作用及工作原理, 了解機床主要部件的構造和調(diào)整方法,及其機床的應用范圍。2、任務(1)對照機床的裝配范圍,仔細觀察機床的結構, (主軸箱、進給箱、尾 架、溜板箱、供油系統(tǒng))和機床的運動(主運動、進給運動、快速進退運動等) 以及運動的傳動過程。(2)對照傳動系統(tǒng)圖,了解各操縱手柄的作用,分析操縱機構的類型。a)主運動變速手柄;b)進給變速手柄;c)控向手柄。(3)對照部件裝配圖,了解可能觀察到的一些部件的特殊結構(如摩擦

10、離 合器控制操縱機構,主運動制動機構等) 。(4)了解機床運動參數(shù)的調(diào)整方法。二、設備:CA6140 普通車床一臺。CA6140 普通機床掛圖一套。工具若干。三、實驗步驟:1、觀察 CA6140 各部件和機床的布局。2、在指導教師的指導下開動機床,觀察所有的運動及變速情況。3、完成本實驗的任務,進行詳細的觀察與分析。4、實驗總結與提問。四、思考、分析與故障排除:1、CA6140 主要由哪些部件組成?其功用是什么?2、機床上的各個操縱手柄的功用是什么?3、根據(jù)進給量銘牌回答下列問題: 機床可加工哪些類型的螺紋?其導程如何表示? 當加工大螺距螺紋時,對機床主運動應用什么限制?為什么? 當進行精細加

11、工時,對機床主運動應有什么限制?為什么? 若加工螺距為 1.75mm 的螺紋時,進給箱各手柄應如何調(diào)整? 若加工螺距為18mm的螺紋時,機床應如何調(diào)整?4、當摩擦離合器的內(nèi)外摩擦片由于磨損而產(chǎn)生較大間隙昱,應如何調(diào)整?5、正反轉(zhuǎn)手柄是如何定位的?6、單項超越安全離合器的工作原理是什么?7、當機床停車后,主軸有自轉(zhuǎn)現(xiàn)象是什么原因造成的?8、調(diào)整機床時,光桿、絲桿同時轉(zhuǎn)運是什么原因造成的?9、柱工件加工后外徑錐度超差的原因是什么?10、車削螺紋時,螺距不勻及亂紋的原因是什么?11、床頭箱油窗不見注油的原因是什么?實驗五 丫3150E滾齒機床結構傳動分析一、實驗目的1、了解機床用途,主要技術參數(shù),主

12、要部件的布局及相對運動關系。2、通過加工一斜齒圓柱齒輪,熟悉滾齒機的換置計算和調(diào)整方法,并進行 機技術應用。3、學習滾齒機的傳動系統(tǒng)和工作原理。二、Y3150E滾齒機的主要技術規(guī)格與附件:1、加工規(guī)范:工件最大直徑500mm工件最大模數(shù)8mm最大加工寬度250mm工件最少齒輪-Z最少K (滾刀頭5 數(shù))2、刀架刀具最大直徑160mm刀具最大長度160mm刀架最大回轉(zhuǎn)角度240刀具最大軸向移動量55mm刀架垂直快速移動速度0.5325 公尺 /分刀架垂直手移動每轉(zhuǎn)移動量0.75mm3、工作臺工作軸心到刀具軸心間的距離最大330 mm最小30 mm工作臺面到刀具軸心間的距離最大535 mm最小23

13、5 mm工作臺直徑510 mm工作臺液壓快速移動距離50 mm工作臺水平手移動每轉(zhuǎn)移動量2mm工作臺工件用心軸直徑4、變換齒輪30 mm主傳動變換齒輪分齒、差動、進給變換齒輪模數(shù)輪寬孑L徑材料模數(shù)輪寬孑L徑材料3毫米20毫米 30D452毫米20毫米 30D45 或 HT21-40齒數(shù):22、33、(2 件)、44齒數(shù):20 (2 件)、23、24、25、26、30、32、33、34、35、37、40、41、43、45、46、47、48、50、52、53、55、57、58、59、60 (2 件)61、62、65 67、70、71、73、75、79、80、83、85、89、90、92、95、97

14、、98、100模數(shù)輪寬孑L徑材料2毫米20毫米 30D45齒數(shù):24、36、(4 件)、48三、機床傳動系統(tǒng)圖1四、機床的調(diào)整計算1切削速度傳動鏈(電機一滾刀)其調(diào)整公式:u = A U =“刀B124.583n刀一一滾刀轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)1000 Vn刀 =%V=切削速度4=滾刀直徑滾刀切削速度是根據(jù)刀具材料、工件材料及其粗、精加工的要求等來確定的,現(xiàn)將咼速鋼滾刀的切削范圍列表如下,以供參考工件材料切削速度(m/min)粗 切精切鑄鐵V 202025鋼(極限強度60N/mm以下)V 803035鋼(極限強度600N/mm以上)V 252535青 銅2550塑 料2540本機床備有三對變速齒輪、變

15、換齒輪與主軸箱內(nèi)推擋變速組相配合可得9級轉(zhuǎn)速,如下圖所示掛輪轉(zhuǎn)速AE轉(zhuǎn)/分手柄位置BA224433334422I4080160II63125250III50100200由公式n刀J00V計算得的結果,如與上圖表中轉(zhuǎn)速不符,可選擇與結果相近的一級主軸轉(zhuǎn)速。除上述計算法求A、B掛輪外,還有根據(jù)切削速度V,查切削速度計算圖的 方法求A、B掛輪。切削速度計算圖在機床使用說明內(nèi)。2、分齒(范成)運動傳動鏈根據(jù)加工過程中滾刀每旋轉(zhuǎn)一周,工作轉(zhuǎn)過 K轉(zhuǎn),推出其調(diào)整公式:Za c e 24 Ku 二b d f ZK滾刀頭數(shù)Z刀工件齒數(shù)當 5 Z 工/K 20 時,取 e=48f=24當 2K Z 工/K3時,

16、一般采用兩次以上加工)。直至切出全齒深。10、加工完畢后,停車,快速退回廠架,退出立柱,并檢查工件尺寸。11卸下工件、滾刀及全部配換掛輪,并清理機床。實驗六機床的機何精度檢驗一、實驗目的通過對普通車床的精度檢驗,掌握機床幾何精度的檢驗方法,分析機床幾 何精度對加工零件精度的影響。二、所用工具千分表(1/100);千分表架;水平儀;長、中、短三支車床精度檢 驗心棒;頂尖三個;鋼板尺等。三、實驗內(nèi)容:檢驗:1、溜板移動在垂直平面內(nèi)的直線度。2、溜板移動時的傾斜。3、主軸錐孔中心線的徑向跳動。4、溜板移動,對主軸中心線的平等度。5、主軸軸肩支承面的跳動。6、主軸的軸向竄動。7、主軸定心軸頸的徑向跳動

17、。8主軸錐孔中心線和尾座頂尖套錐孔中心線對溜板移動的不等高度。四、實驗方法1、檢驗溜板移動在垂直平面內(nèi)的直線度。方法:搖動手把,將刀架向頂頭中心線移動。在溜板上靠近刀架的地方放 一個和床身導軌平儀的讀數(shù)依次排列,畫出溜板的運動曲線。在每一米選種上的運動曲線和它的兩端點連接間的最大座標值,就是一米 行程上的直線度誤差。在全部行程上的直線度誤差。2、檢驗溜板移動時的傾斜:方法:搖動手把,將刀架向頂尖中心線移動。在溜板上靠近刀架的地方垂直于床身導軌放一個水平儀。移動溜板,每隔250 (或小于250)毫米記錄一次讀數(shù),在溜板的全部行程上檢驗。水平儀在每一米行程上讀數(shù)的最大代數(shù)差值,就是溜板在移動的傾斜

18、度誤 差。簡圖2( :1 一11 j1 L1J廠!I3、主軸錐孔中心線的徑向跳動:方法:在主軸錐孔中緊密地插入一根檢驗棒,將千分表固定在機床上,使千分表測頭觸及在檢驗棒表面上,旋轉(zhuǎn)主軸分別在靠近主軸端部的a處距a處300mm (或150mm)的處檢驗徑向跳動。然后,將檢驗棒從錐孔中取出,使檢驗棒旋轉(zhuǎn)180后,再插入,按上述方法再進行一次檢驗。a、b兩點的誤差分別計算,千分表兩次測量讀數(shù)的代數(shù)和的一半,就是徑 向跳動的數(shù)值。簡圖34、溜板移動對主軸中心線的平行度:方法:在主軸的錐孔中緊密地插入一根檢驗棒,將千分表固定在溜板上,使千分表測頭頂在檢驗棒的表面上,移動溜板分別在a上母線和b側母線上檢驗

19、a、b的測量結果分別以千分表讀數(shù)的最大差值表示。 然后,將主軸旋轉(zhuǎn)180再同樣檢驗一次。a、b的誤差分別計算,兩次測量結果的代數(shù)和的一半就是平行度的誤差簡圖4lh5、主軸軸肩支承面的跳動:方法:將千分表固定在機床上,使千分表測頭觸及在主軸軸肩支承面靠邊緣的地方,旋轉(zhuǎn)主軸,分別在相距 180的a點和b點檢驗記下a、b兩處千分 表的讀數(shù),其差值就是支承面跳動的數(shù)值。6、主軸的軸向竄動:方法:在主軸錐孔中緊密地插入一根短檢驗棒,將千分表固定在機床上, 使千分表測頭觸及在檢驗棒的端面靠近中心線的地方,旋動主軸檢查。千分表讀數(shù)的最大差值,就是軸向竄動的數(shù)值。7、主軸定心軸頸的徑向跳動:方法:將千分表固定

20、在機床上,使千分表測頭觸及在主軸定心軸頸的表面 上。旋轉(zhuǎn)主軸檢驗,千分表讀數(shù)的最大差值,就是徑向跳動的數(shù)值。 簡圖78主軸錐孔中心線和尾座頂尖套錐孔中心線對溜板移動的不等高度。方法:用頂尖將檢驗棒安裝在機床上,將千分表固定在溜板刀架上,千分 表測頭軸線垂直于檢驗棒軸線,千分表測頭觸及檢驗棒上母線移動溜板,分別 在主軸端和尾座頂尖端各測一次,其千分表讀數(shù)差值為不等高度。簡圖8五、實驗要求:1記錄檢驗結果。2、填寫實驗報告。3、每人做一項實驗。六、注意事項:1在實驗過程中注意愛護使用儀器和設備,做到輕拿輕放。2實驗中所用儀器的工作原理,使用方法,請看附錄(1)(2)。3、實驗(一)的數(shù)據(jù)處理方法請

21、參看附錄(3)。一、水平儀1結構及工作原理水平儀是一各測量角度的儀器,它上面裝有一個玻璃管,對于角度的測量 就是靠這個玻璃管來完成的,在玻璃管內(nèi)裝有一部分液體,以及一定量的空氣, 在玻璃管上刻有一定的刻度,可以通過氣泡在不同的位置而讀出一定的數(shù)值。圖一(1)當水平儀傾斜一定的角度以后,氣泡就要移動一定的位置,因為水平儀內(nèi) 的氣泡始終都要保持在水平位置。若將一讀數(shù)精度為0.02/1000的水平儀放置于100mm長的直尺表面,精度 0.02/1000所表示的意思就是,在一端墊起 0.02mm的高度,此時水平儀中氣泡 移動的距離剛好是一個刻度值。水平儀連同平尺的傾斜角a的大小,可從下式計算:H0.0

22、27tg210L 1000:-=4從上式可知,0.02/1000水平儀的氣泡每移動一個刻度其傾角為4,如上圖可求出在200mm處直尺的高度變化量 H,(實測時,多用專用墊鐵將水平儀 墊起測量,專用墊鐵的支承距離等于水平儀的長度為200mm)。.:H 1-=0.00002Li H1=L1 X 0.00002=200X 0.00002=0.004(mm)由上式可知,水平儀的實際變化量與所使用的墊鐵的支承距離L1有關。2、水平儀的讀數(shù)方法:在測量時,一般總是將水平儀在起端位置時的讀數(shù)作為零位,然后,依次 移動水平儀墊鐵,記下每一位置的讀數(shù)(如圖一 3),根據(jù)水準儀中的氣泡移動 方向與水平儀的移動方向

23、來確定被檢測導軟軌平面的傾斜方向,如方向一致一 般讀為正值,它表示導軌面向上斜,否則,為負值,向下斜。讀數(shù):3、用水平儀檢查導軌不直度的誤差計算例題。儀器精度:0.02/10000導軌長度:10000mm墊鐵長度:200mm讀數(shù)如下表:測量位置(mm)02002004004006006008008001000讀數(shù)(格)0+100.51讀數(shù)換算(mm)00.0040.0020.004誤差圖如下:0* 04D * 02lOO-S-由直線度誤差的計算方法,可得直線度的誤差為:0.0004 ( 0.002)=0.006mm4、注意事項:(1) 在測量時,依次移動水平儀的墊鐵,使每次測量位置互相接,這樣

24、才 能測繪出導軌面在軸線方向,形狀相近的曲線。(2) 由水平儀讀出的數(shù)值(格數(shù)),只是一個角度的變量,應換算成為高 度的變量,才能繪圖計算。實驗七車床工藝系統(tǒng)靜剛度的測定一、實驗目的1熟悉機床靜剛度測定方法;2、掌握車床部件剛度及車床剛度的計算方法;3、了解車床剛度對加工精度的影響。二二二、實驗設備及工具:1CA6140車床一臺;2、數(shù)字測力儀一套;3、力傳感器一套;4、百分表(帶磁力表架)三套;5、心軸、實驗原理:一件。在金屬切削加工中,機床一刀具一工件組成一個工藝系統(tǒng),這個工藝系統(tǒng) 在切削力的作用下將會產(chǎn)生變形(彈性變形及塑性變形,塑性變形主要是構件 接合面間的變形)。這種變形,會破壞已經(jīng)

25、高整好的刀具和工件之間的相對位置, 以及成形運動的位移、速度關系,使加工后的工件產(chǎn)生幾何形狀誤差和尺寸誤 差,此外,還能產(chǎn)生振動,影響加工表面光潔度。工藝系統(tǒng)在靜載荷作用下,會產(chǎn)生靜變形,載荷越大變形也越大,我們把 靜力作用下產(chǎn)生變形的比值j = p稱為工藝系統(tǒng)的“靜剛度”。y在外園車削的工藝系統(tǒng)中,一般來說,刀具有與工件都是簡單構件,其剛 度比較容易確定(用力學公式計算即可求得)。但對機床的剛度則是相當復雜的, 不可能都用公式作計算,故目前主要是用實驗的方法測定其剛度值。機床靜剛度測定法,是在機床靜止狀態(tài)下進行的,這一方面的本質(zhì),是對 機床施加載荷(即模擬切削時的情況),然后測出在不同載荷下

26、機床各部分的變 形,再通過計算求出機床的剛度。車削外園時的三個方向的分切削力 Px、Py、Pz中,Py分力作用方向的變形 y,比起Px、Pz兩個分力產(chǎn)生的變形對加工誤差的影響要大的多,所以研究車削工藝系統(tǒng)剛度只要考慮 Py及其在此方向上的變形y,已相當準確了,故系統(tǒng) 剛度可寫作:pj系統(tǒng)公斤/毫米y根據(jù)定義:1111 = + +j系統(tǒng)j系統(tǒng)j刀具j工作車刀在工件徑向方向的剛度與機床,工件剛度相比較是很大的,可以略而 不計。所以當工件剛度足夠大時,我們可以認為:1 _ 1j系統(tǒng)j系統(tǒng)而機床的剛度是由機床各部件(如車床的床頭、尾座、刀架等)的剛度決 定的。因此,當已知機床各部件的剛度的情況下,即可

27、計算出機床的剛度。Pyj頭:y頭Pyj尾二y尾Pyj架-y架當車刀在工件全長上任意一位置時(見圖一),貝冋導出各部件剛度的一般 算式即:(X/L”j尾:y尾(L -x)Py/Lj頭:y頭Pyj架-y架從而可導出車床剛度的普遍計算式:1j機床11 L - xx()j 尾()j架j頭LL由此式可以看出,j機床隨著車刀位置的不同而變化,當車刀處于工件中間 位置時L(x =),z車床的剛度為:1j機床1 1) j尾(4j頭圖 一四、實驗方法與步驟:1、實驗方法:實驗裝置如圖2所示:在車床兩頂尖間,安裝一根剛性很好的軸1在刀架上裝一螺旋加力器5,在心軸與加力器之間安放傳感器 4,當轉(zhuǎn)動加力器中的螺 釘時

28、,刀架與心軸之間便產(chǎn)生了作用力,加力的大小可由數(shù)字測力儀7讀出。作用力一方面?zhèn)鞯杰嚧驳都苌希硪环矫娼?jīng)過心軸傳到前后頂尖上,實驗時將 百分表分別放在靠近刀架床頭頂尖和尾頂尖處,測出在Py力的作用下,床頭、床尾座及刀架的變形值,(百分表2、3、6讀出。)然后按Pj公式計算床頭、尾座、刀架的靜剛度。y圖二di c,r2、實驗步驟(1)把螺旋加力架夾固在刀架上,保證其加力點的高度與車床頂尖中心線 等高,加力方向垂直于心軸。(2) 將心軸安裝在車床兩頂尖間,尾座套筒伸出長度約50毫米,心軸在 頂尖間的夾緊力不宜過緊或過松,以用手可以轉(zhuǎn)動為宜。(3)在心軸與螺旋加力器之間安裝力傳感器。(4)用表架裝好百

29、分表2和3,分別固定在車床身上。(5)加載前把百分表調(diào)到零位,從 0到350公斤逐漸加載,每次增力 50 公斤,然后再從350公斤到0逐漸卸載,每次減少50公斤,接著按同樣操作重 新加載,卸載一次,注意第二次加載卸載時不要再調(diào)整百分表對零位。每次加 力和減力時,應記錄相應的機床部件變形量y,決將記錄的力和變形記入表格內(nèi)。五、實驗結果及計算:1、靜剛度測定記錄。2、繪制載荷變形圖,將所測得的載荷與相應的變形在平面直角坐標上繪出 載荷一一變形曲線圖。第二次載荷一一變形曲線應緊接第一次載荷一一變形曲 線,不要重新從原點出發(fā)。3、計算各部件的剛度(j頭、j尾、j 架)由于載荷一一變形曲線為非線性,說明

30、各區(qū)間部件剛度值是不相同的,其 大小應以該區(qū)間的曲線斜率表示(直=電)。同樣,各部件剛度是隨載荷大小 而變化的。嚴格的講,各部剛度應從圖內(nèi)曲線中求出平均值,為計算方便,也 可用最大Py力和最大變形值y的比值來代表。4、計算車床靜剛度:1j機床1111( )4j頭j尾j架六、整理實驗場地,交還實驗儀器、工具七、編寫實驗報告。實驗八加工精度統(tǒng)計分析、實驗目的和要求1掌握加工精度統(tǒng)計分析的基本方法。2、通過對測的數(shù)據(jù)進行處理分析,判斷該工序能否保證加工精度,有無廢 品,找出產(chǎn)生加工誤差的原因。3、了解計算機在加工精度統(tǒng)計分析中的應用。二、實驗內(nèi)容在M224半自動內(nèi)圓磨床上,連續(xù)加工一批同樣尺寸的套類

31、零件(如圖) 取樣100個進行測量,獲取孔尺寸數(shù)據(jù)。三、實驗用設備和儀器1、M224半自動內(nèi)圓磨床一臺;2、千分表、內(nèi)徑表桿一套,卡尺一把;3、計算機一臺。四、實驗原理在大批生產(chǎn)中,為了對某一工序的加工狀況進行分析、了解需要從該工序 連續(xù)生產(chǎn)出來的一批零件中,抽出部分零件,通過測量,獲取有關數(shù)據(jù),應用 統(tǒng)計分析的方法,來判斷該工序的生產(chǎn)狀況,進而控制生產(chǎn)過程,保證產(chǎn)品質(zhì) 量。這種方法可用圖1來表示。其中,母體,是指該工序一次調(diào)整機床,加工 出零件的總數(shù)、樣本,是指從該工序中抽取的部分樣件。在調(diào)整法加工時,如果加工過程滿足:1加工系統(tǒng)中無變值系統(tǒng)性誤差(或其影響很小);2、引起尺寸分散的偶然性誤

32、差是相互獨立的;3、引起尺寸分散的諸偶然性誤差中,無一起主導作用,則所加工的零件, 其尺寸參數(shù)的分布,服從于正態(tài)分布。對服從正態(tài)分布的參數(shù),在應用統(tǒng)計分 析的進行數(shù)據(jù)處理時,應從以下幾個方面進行;(1)異常數(shù)據(jù)剔除在測取樣本數(shù)據(jù)時,有時會出現(xiàn)一個或幾個過大或過小的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù) 的出現(xiàn),是屬于正常的呢?還是因為工件有硬質(zhì)點,或測量時疏忽大意而至, 這就需要我們加以判斷,如果是非正常出現(xiàn),應予以剔除,判斷方法,采用萊 因達準則。萊因達準則的原理,是從以下思想出發(fā)后,特大或特小的數(shù)值,其出現(xiàn)的 概率很小,如果抽取的樣本,服從正態(tài)分布,則數(shù)值超出 6a范圍以外的概率為 小概率事件,小概率事件可視為不

33、可能事件,不可能事件一旦發(fā)生,則可視為 事件的出現(xiàn)并非偶然。即其中含有過失誤差,因此可以將超出6a范圍以外的數(shù) 據(jù)剔附除(為了簡化利用萊因達準則鑒別過失誤差的計算,可先從樣本數(shù)值中, 觀察確定特大或特小的值一個)將其剔除,計算剔除后樣本的均值和均方差, 再用6 a書評定剔除是否正確,即:若 |Xk X| 3aXk予以剔除(其中:Xk為假設的過失誤差數(shù)據(jù))每剔除一個異常數(shù)據(jù),再剔除下一個數(shù)據(jù)時,要重新計算均值和均方差, 直到全部數(shù)據(jù)均為非異常數(shù)據(jù)為止(2)樣本正態(tài)性評定由于實際測得的樣本數(shù)據(jù)分布與理論正態(tài)分布著一定的差距,需要對樣本 的正態(tài)符合性進行判斷,若為正態(tài)分布,才能在用統(tǒng)計分析的方法分析

34、加工誤 差時,采用6a原則來進行分析、研究,樣本正態(tài)性評定,用正態(tài)符合性標準R來判斷。R值的計算公式為:X2 KR =2KS ( mi _Noi )其中:X2 二 Noii 士Mi :某一區(qū)間的實際頻數(shù);Noi :某一區(qū)間的理論頻數(shù);pi:某一區(qū)間上的理論頻率值;N :樣本容量;S:實際分組間隔數(shù)目。(注意:實際頻數(shù)與理論頻數(shù)均不小于 5;對小于5的頻數(shù)應和相鄰的區(qū)間 的頻數(shù)合并)。判斷:若R3則認為樣本不符合正態(tài)分布規(guī)律。若RV 3則認為樣本符合正態(tài)分布規(guī)律。(1)樣本隨機性的評定數(shù)理統(tǒng)計的目的,就是要通過樣本去看母體。一個正態(tài)樣本能否代表母體 的特征,則要看它是否為隨機樣本,當獲得樣本的工

35、藝系統(tǒng)不存在變值系統(tǒng)性 誤差時,貝U所得的樣本為隨機樣本,否則,為不隨機樣本,為此,需要對正態(tài) 樣本進行的隨機性進行檢驗。其方法是續(xù)差法。續(xù)差法檢驗的步驟如下:1、工順序測得零件尺寸Xi,X2, Xn2、求續(xù)差:ai =X2 Xi, 02 =X3 X2,, ch 1=Xn Xn 1(共計n 1項)3、根據(jù)續(xù)差ai,可由下列公式來求母體方差 C12(n _1)4、求得樣本的方差cn(Xi -X)i -45、求臨界值tC to6、求 tqtqtq =1 -n +1其中,tq服從于標準正態(tài)分布,是顯著水平a =0.02的函數(shù),有下列關系式(tq) =0.5 0.02=0.48tq值可由課本85頁,表

36、2-2查出。7、評定:若tvtq,則認為樣本不是服機樣本;若ttq,則認為樣本不是隨機樣本。從以上三個方面,對測得數(shù)據(jù)進行處理后,我們就可以用正態(tài)隨機子樣本 來對所測工序進行工藝論斷。正態(tài)隨機子樣可以反映母體的特征,因此可以應用6a原則,6a表示零件尺寸的實際分散范圍。求工藝能力系數(shù)CP:TCP =6 :-其中:T:公差分散范圍。由課本89頁表2-6,可查出工藝能力等級。從而判斷該工序能否保證加工 精度。(二)廢品率論斷:如果CPV 1,則肯定會有廢品出現(xiàn),因為,此時零件尺寸誤差分散范圍,已超出零件尺寸公差的分散范圍,超出的那部分即為廢品,見圖2!圖2CPV 1時,廢品示意圖即使CPV 1,也

37、可能會有廢品出現(xiàn),這是因為在調(diào)整機床時,沒能使公差分 散中心和實際尺寸分散中心重合;存在有調(diào)整誤差,當不重合程度使得實際尺 寸分散范圍超出公差分散范圍,就會出現(xiàn)廢品,見圖3。舍筮疔數(shù)范兇中心ri 調(diào)幫謀斗二丄二l“ !圖3 (T1葉,廢品示意圖在加工過程中,有可能出現(xiàn)假廢品,請同學們自己考慮在什么情況下的廢 品為假廢品。(三)用XR控制圖檢驗工藝過程是否穩(wěn)定。所謂工藝過程穩(wěn)定,從數(shù)據(jù)統(tǒng)計的原理來講,就是工序過程的質(zhì)量參數(shù)總 體分布,其均值X和均方差a在整個工序過程中保持不變,為了檢驗工藝的穩(wěn) 定性,需要用到Xi和Ri兩張點圖。Xi控制點圖,是將一批工件按加工順序分 成m個為一組(m通常取4或5

38、,本實驗取m=4)求出每組的平均值 Xi,以組 號為橫坐標,以Xi為縱坐標,畫圖,Ri控制圖同上方法相同,Ri是每組數(shù)值的 極差(即最大與最小差的絕對值),以組號為橫坐標,Ri為縱坐標,畫圖。兩張 點圖合在一起使用,稱為 XP控制圖。X和R的波動反映了工件尺寸均值的變化趨勢和隨機誤差的分散程度。在X和R控制圖上,還應繪出中心線和控制線。對X圖中心線CL上控制線U C L = X A2R下控制線LCL = X_A2R對R圖中心線CL = R上控制線UCL二D4R下控制線LCL=D3R其中,A2, D4, D3由課本91頁,表2-8查出。五、實驗步驟1、教師簡述實驗原理,同學回答教師提出的有關實驗

39、的問題。2、 開動機床,按事先調(diào)好的尺寸,加工一批零件。(本實驗為100個)3、同學按加工順序,依次測量零件孔尺寸。4、加工完后,將測得的數(shù)據(jù)給教師一份,由教師作計算機數(shù)據(jù)處理演示。5、整理實驗場地。附:工藝過程加工精度診斷的計算機原理框圖:附1:工藝過程加工精度診斷的計算機原理框圖:選修實驗項目實驗一機床爬行實驗一、實驗的目的1觀察和了解機床爬行現(xiàn)象。2熟悉機床爬行的測試方法。3、熟悉光柵爬行測量儀和光線示波器的使用。二、實驗的工作原理1機床運動部件抵速爬行的原理:機床運動部件(如工作臺、溜板等)在低速度運動中出現(xiàn)的時態(tài),時?;?時慢的現(xiàn)象稱為機床爬行。機床爬行一般產(chǎn)生在重載荷、低速運動的情

40、況下, 爬行位稱量一般在幾個 卩m到零點幾毫米范圍內(nèi),爬行頻率一般不超過 10HZ, 爬行對精密機床及精密落地大型機床具有很大的危害。爬行現(xiàn)象的機理可用圖1來說明。圖中A為驅(qū)動件,C為導軌,從驅(qū)動件 到工作臺B之間的傳動部分用彈簧 D表示,工作臺B的質(zhì)量為m, B、C之間 處于混合磨擦(或半干磨擦)的條件下,當驅(qū)動件 A的速度V很小時,工作臺 就會出現(xiàn)斷續(xù)運動,即周期停頓的不均勻運動,造成這種現(xiàn)象的原因是:當接 通進給運動后,A便以勻速前進,這時由于傳送裝置 D被視為一彈性體,它一 直在增加著彈性變形,直到新傳遞的力能克服B、C之間的靜磨擦力時為止。在 這個階段中A移動了 xo,而工作臺B處于

41、靜止不動狀態(tài),即傳動系統(tǒng)處于儲能 階段。當傳動力開始超過磨擦力時,靜止著的工作臺B便迅速地提高其運動速圖1A驅(qū)動件C單軌度,并超過驅(qū)動裝置 A所提供的運動速度,使系統(tǒng)中的位能釋放出來,傳動力 也相應地減小了,工作臺在運動到傳動力等于磨擦力的位置時,還會由于慣性爬行的力學模型B工作臺D傳動系統(tǒng) 力而繼續(xù)向前移動一段距離,直到作用于工作臺上的全部力平衡為止,它又重 新停頓下來,完成一次“跳躍”,跳躍結束時,傳動無件的彈性變形減小,以致 為了使其繼續(xù)運動,必須經(jīng)過某一停頓時間,然后再出現(xiàn)跳躍,這種一跳一停 的現(xiàn)象,就是時起時停的爬行,如果驅(qū)動速度較高,工作臺在一個循環(huán)之末速 度還未降到零,而彈簧 D

42、又開始被壓縮,下一下循環(huán)又開始了,則此時工作臺 的運動即處于時快的時慢的爬行狀態(tài),當速度再提高到革一數(shù)值時,爬行現(xiàn)象 便消失,這個不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低速度,稱為爬行臨界速度。2、對機床爬行的描述方法機床爬行規(guī)律復雜,不能用單一參數(shù)表示,一般用位移一時間(s t)曲線描述時起時停的爬行,用速度一時間(vt)曲線描述時快時慢的爬行。圖2( a)為不考慮過渡過程的理想化的典型 s t曲線,它非常直觀地描述 了爬行規(guī)律,從曲線可求得停頓時間ti,突跳位移量 S (通常稱為爬行量)以 及爬行頻率,(f(f =丄=)。爬行量 S直接影響加工精度,是表征機床T 匕“2的主要參數(shù)。圖2 爬行曲線心)爬行曲線圖

43、2 (b) vt曲線,根據(jù)這條曲線,可以求得最大速度Vmax,最小速度iVmin和爬行率f(f二一)。這種情況下,沒有突跳位移,所以無法用爬行量這個T參數(shù)表示,但此時速度變化比較直觀,而速度的不均勻性又是造成較大的表面波紋和較粗的主要原因之一,所以可用相對速度V =V max V min作為表征機V min床爬行的主要參數(shù),如無明顯簡單規(guī)律,則必須對曲線的每個瞬時運動狀態(tài)進 行研究。三、實驗用調(diào)和和儀器本實驗需要下列設備和儀器:1外圓磨床一臺。2光柵爬行測量儀及專用直流電源各一臺。3、光線示波器及其電源各一臺。4、SBD6型超低頻雙線示波器一臺。5、磁性表架和磁力吸頭各一件。圖3為光柵爬行測量

44、儀的結構圖。底座 1上固定有光柵讀數(shù)頭支架和滾動 導軌副的固定部分5,在滾動導軌副的運動件4上固定著標尺光柵安裝架3,光 源6的光束經(jīng)過透鏡7后形成近似平行光束。此光束照射到指示光柵8和標尺光柵9上形成莫爾條紋。10是接受信號并把它轉(zhuǎn)化成電信號的硅光電池,滾動 導軌副運動4的端部裝有測量桿11,測量桿11借助彈性聯(lián)結器12和測量頭13 聯(lián)接,測量桿的另一端平時用螺釘鎖在儀器的外殼上,使用時需先松開螺釘才 可拉動測量桿,測量頭由軟磁材料制成,測量時它被裝在磁性表架上的磁力吸 頭吸住。四、實驗的步驟、方法和注意事項1、首先熟悉機床的操作按鈕及爬行儀和示波器的使用方法。2、 將爬行儀放在機床工作臺上

45、,并以爬行儀底座側面的基準面 G (見圖3) 找正,使其平面與機床導軌的平行度誤差小于 0.1/100mm,然后撥動開關,使爬 行儀底座1與導軌吸牢。3、將磁力表座固定在機床床身上,并將磁力吸頭裝上,利用銅套端面與爬 行儀的測量頭端面找正,然后取下隔磁銅套,使磁力吸頭與儀器頭吸牢。1 底座2支架3安裝架4、5滾動導軌6光源7透鏡 8 指示光柵9 標尺光柵10、硅光電池11測量桿12彈性聯(lián)結器13測量頭圖3光柵爬行儀結構示意圖4、按照說明書選用示波器振子并裝入感光紙,然后按圖4接線,在接通電 源前,應注意光線示波器的各個開關均處于斷路位置,更要注意光線示波器絕 對不能直接接到220V交流電路上去

46、。5、接通儀器電源,將機床工作臺進給量調(diào)至最小,啟動機床,爬行儀便開 始工作,調(diào)整直流輸出電瓶,使記錄圖形處于記錄紙中間位置,再調(diào)節(jié)輸出電壓幅度,使記錄圖形的峰一峰值約為40mm,這可在光線示波器的觀察屏上進行 觀察,同時由示波器進行監(jiān)視。6、按動光線示波器的電源的起輝按鈕,點燃示波器的高壓水銀燈,十分鐘 后亮度達到正常,選用100mm/min記錄紙速和0.01S,的時標進行記錄。由于時 標和紙速是聯(lián)動的,所以當按下示波器的記錄紙按鈕10X 100后紙速為 1000mm/s時標即是0.01S,按住拍攝按鈕,記錄紙記錄一段后手再抬起,于是 停止記錄,取下記錄紙在陽光或日光燈下爆光后即可得到記錄曲

47、線,然后熄滅高汞燈。7、逐漸調(diào)大機床的進給量,觀察超低頻示波器圖形,當為標準正弦曲線時, 記錄下此時工作臺的進給量。8切斷電源,結束實驗。但每個五、實驗數(shù)據(jù)的處理機床爬行狀態(tài)下的記錄圖形為一組具有畸變和疏密不均的正統(tǒng)信號 整周期正弦信號對應的位移量均為 0.02mm即20卩m (見圖5)。正弦信號的不 同高度值(A)對應著不同的位移量,根據(jù)記錄紙上的時標可確定各段位移對應 的時間,根據(jù)位移和時間的對應關系,可做出 st曲線,將時間坐標分成若干示渡器宅弼2儀3工作臺4導軼5宅淖及吏換器1超底顆示皴:喜FTt醴示潼屢微段,用微段的平均速 度近似地代表瞬時速 度,則可作出vt曲 線。S t曲線可由下

48、 述兩種方法作出:圖4機床用行試驗接踐團因記錄紙上一個整周期正弦信號對應的位移量s為20i m所以在一個周期內(nèi)應分成四段計算:在第I段中,即Sv 5卩m時:20S = arc300sin|h |(m)其中arc sin巴單位為度”。A在第II段中,即5卩mv Sv 10卩m時,sin(”m)A20S =10arc360在第III段中,即10 mv Sv 15 fl m20S =10arc360sin(”m)A在第IV段中,即151 mv Sv 20 i msin(m)A20S = 20 決 arc3602、檢查法圖6所示為放大了十倍的標準正弦曲線,我們在記錄紙上找出一些有特征的點,令為A、B、

49、C,等,然后測出它們所對應的h值,可根據(jù)圖6迅速的確定位移量So當記錄圖幅值不為20mm時,需先進行換算,此時,h”20hp式中:h根據(jù)記錄實沒蝗高度。在圖6中,S坐標上面 h在第I段中為正,第III 6中S坐標的下面一行帶hp記錄圖幅值。h查圖時使用的高度值的高度值。使用查圖法時,需特別注意記錄曲線所在的位置段, 一行數(shù)字對應著第I、III段中的位移量,記錄曲線高度 段中為負,但“ +”、“一”號對查找位移量無影響。圖 括號的數(shù)字,對應著第II、IV段中的位移量。 2)實驗二 鏜孔時自激振動及消振實驗一、實驗目的和要求1、了解鏜孔時產(chǎn)生的自激振動現(xiàn)象,觀察振紋。2、了解切削速度、切削深度與自

50、振振幅的關系。3、了解沖擊式消振鏜桿的消振原理,觀察其消振效果4、了解削邊鏜桿的消振原理,觀察其消振效果。二、實驗所用設備和食品1、CA6140 型普通車床一臺;2、Y6D3A 型電阻應變儀一臺;3、SC16 光線示波器一臺;4、DY3 型電源供給器一臺;5、鏜桿、鏜桿座及消振塊一套;三、實驗原理(一)振動原理 切削過程中產(chǎn)生自激振動的原因,各種學派解釋不一,其中較為主要的是 振型偶合自激振動原理(座標聯(lián)系自激振動原理)和再生激振動原理。在此我們只介紹振型偶合自激振動原理:按照該理論, 認為車刀與工件的相對振動運動, 是以質(zhì)量偶合的形式, 在? 個方向上,相互關系的振動的組合(二個自由度的振動

51、) ;振動時,刀具與工件 切削截面的大小變化,而與振動的速度無關,如圖所示,刀尖由 A 點經(jīng) C 點到 B點,再由B點經(jīng)D點到A點,切入時,A - C- B切深較小,切出時B - D - A,切深較大,由于切深的變化,引起了切削力的變化。當?shù)都庋厍邢髁同方向(B- D-A)移動時,比當?shù)都庋嘏c切削力相反方向運動時( A-C- B)的 切削力來的大。這樣,在每一個循環(huán)內(nèi),切削力 P 對刀具部件作的正功大小負 功,振動便會加強,直到每循環(huán)獲得的能量與消耗的能量平衡為止,此時振動 便以此振幅振動下去。自激振動本身不會自行衰減,欲減小自激振動,需采取一定的措施。(二)消振原理消除和減小自激振動的方法

52、有很多,在此我們只介紹沖擊式消振原理和消 邊鏜桿消振原理。1沖擊式消振原理沖擊式消振器,是在鏜桿上做出一殼體,其內(nèi)裝入與殼體有一定間隙的質(zhì) 量塊(消振塊),如圖2所示,當鏜桿受到瞬時刺激力激發(fā)振動后,從平衡位置 0產(chǎn)生痊移A1,鏜桿獲得了能量,當瞬時激發(fā)力消失以后,鏜桿要回到原來位 置,這時釋放出能量,鏜桿具有了速度從圖a到圖b位置。速度V由0Vmax, 在這過程中鏜桿帶動質(zhì)量離開平衡位置運動,由于鏜桿的彈性反抗作用,其速 度由Vmax 0。但由于質(zhì)量塊M1為自由質(zhì)量,其慣性使 M在圖C位置時仍具 有Vmax,這時質(zhì)量塊M與鏜桿離開,設在圖d位置時,質(zhì)量M和鏜桿殼體發(fā) 生碰撞,即吸收了鏜桿的動

53、能,使鏜桿在第3/4個周期(由圖de)過程中,振 幅減小(自A1減至A2 )。如此過程繼續(xù)下去,則使鏜桿振動幅度逐漸減小。圖2沖擊式消掘原理2、削邊鏜桿消振原理在鏜桿上平行地削去兩邊,削邊部分的厚度a=(0.60.8)d,其中d為鏜桿直徑,削邊后的鏜桿,兩個相互垂直的方向具有不同的剛度,我們稱剛度小的方向為小剛度主軸R1,剛度較大的方向為大風度主軸 R2,如圖3所示圖3剛度主軸示意圖由理論計算和實驗均可證明,當小剛度主軸位于 P力和y軸夾角范圍之內(nèi) 時,為不穩(wěn)定區(qū),系統(tǒng)易產(chǎn)生振動,如圖 4,應用這一理論,只要使削邊鏜桿小 剛主思,位于P力和y軸夾角之外,避開不穩(wěn)定區(qū),就不易產(chǎn)生振動,故適當 地

54、調(diào)整小剛度主軸的位置可以起到消振作用。愕“小冊度上軸位不穩(wěn)址區(qū)示總瀏(三)信號采集、測量儀器的接線和使用方法鏜桿裝在鏜桿座內(nèi),相當于一懸脊梁,當切削引起鏜刀振動時鏜桿發(fā)生彎曲變形,其最大彎曲部位,在靠近鏜桿座根部,我們在此Z方向上,上、下各粘貼一片電阻應變片,如圖5所示。AZ圏丘應變自制枇位睨示盤圏當鏜桿向下彎曲時,上面的應變片受拉,下面的應變自受壓,當鏜桿向上 彎曲時,上面的應變自受壓,下面的應變片受拉。這樣,由于拉伸或壓縮,應 變自的電阻值發(fā)生變化,將這兩片應變自與電橋盒內(nèi)的兩個標準電阻組成一電 橋。標準電阻的阻值與應變阻值相同,當鏜桿不就形時,電橋保持事先調(diào)好的 平衡,沒有電壓輸出,當鏜桿由振動產(chǎn)生變形時,應變片阻值發(fā)生變化,電橋 失去平衡,有電壓輸出,輸出的微弱的電壓信號,由電阻應變儀進行放大。然 后輸給光線示波器,記錄下信號的變化,也就相當于振動振幅的變化。動態(tài)電阻應變儀,對信號進行處

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