26.机械制造技术基础实验指导书.doc

机械制造技术基础实验指导书唐 芬 南 编湖南工业大学机械工程学院 目 录一、实验项目： 实验一、车刀几何角度的测量实验二、切削用量对工件表面粗糙度的影响实验三、加工精度统计分析实验二、实验说明:(1)学生在实验课前必须认真预习本指导书，并复习教材有关内容，为实验课做好充分准备，课后要求写出实验报告。 (2)本指导书后附有“实验报告”,每次实验后,学生将实验数据直接填入相应的实验报告中，然后交教师批阅。实验一、车刀几何角度的测量一、实验目的及要求:1. 研究车刀(直头外园车刀、弯头车刀和切断刀等)的构造。2. 根据刀具几何角度的定义，使用车刀量角仪，按主剖现参考系和法剖面参考系测量车刀的、等角。3. 根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置。二、 实验所用的设备及工具1. 车刀量角仪。2. 直头外园车刀、弯头车刀、切断刀、900外园车刀、螺纹车刀。三、 仪器的构造与说明：车刀量角仪的构造如图所示 车刀的几何角度是在车刀的各辅助平面内测量的,而车刀上除法剖面以外的所有剖面均垂直于车刀的基面，因此，以工作台上平面作为车刀的基面，以大指针的量刀板平面代表各剖面，当工作台转到不同位置时，即能测出车刀各剖面内角度(包括切削平面内角度)。 测量基面内角度时，大指针量刀板代表走刀方向。将副量角器上的小指针指着测出的刃倾角入Ss的值，这时大指针量刀板所在的平面即为车刀的法剖面，因此能测出车刀法剖面内角度。四、车刀几何角度的测量方法和步骤将车刀置于如图所示的矩形工作台面上，侧面紧靠定位块，测量车刀主、副切削刀上角度的顺序依次是: l、主偏角的测量 大小指针对零，以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面(紧贴)前进，使主切副刃与量刀板正面密合，这时量刀板面为切削平面，则矩形工作台指针2a指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。2、刃倾角的测量测出主偏角后，矩形工作台位置不变，旋松定位手轮5c，逆时针方向旋转升降螺母3b，微升量角器，并微推进车刀，使量刀板底面紧贴主切削刃，则大指针所指的角度即为值(左正、右负)。3、前角的测量将矩形工作台逆时针方向转，这时量刀板平面为主剖面，调整主量角器的高度及车刀的位置，使量刀板底边紧靠前刀面，则大指针所指的角度即为值(右正，左负)。4、后角的测量车刀的定位与测量前角相同，只是使量刀板的侧面与车刀的后刀面贴紧，则大指针所指的角度即为值。5、法向前角与后角的测量与测主剖面车刀角度的原理和方法相同，只是在测量时，应旋松固紧手轮4b，旋转摇臂4c，按刃倾角正负值顺（逆）时针方向旋转值后，用4b固紧，这时量刀板平面为法剖面，即可按法前角与法后角定义分别测出。6、副偏角的测量大、小指针对零，逆时针方向旋转矩形工作台使副切削刃紧靠量刀板平面，即可在盘形工作台上的刻度值上读出。7、副前角与副后角的测量将矩形工作台顺时针方向旋转，测量方法与主前角和主后角相同。实验一车刀几何角度测量实验报告班级姓名 学号 一、测量数据角度名角度值刀具名二、根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置实验二 切削用量对工件表面粗糙度的影响一、实验目的了解切削用量（v, f , ap）对工件表面粗糙度的不同影响程度，加深理解精加工时，切削用量的选择原则，掌握一些提高工件表面粗糙度的方法。二、使用设备及工件材料1 车床C636，粗糙度样块；2 工件材料：45# 钢，尺寸60300 HT20-40三、实验原理和方法本实验采用不同的切削用量对工件进行加工而获得不同的粗糙度，然后对照粗糙度标准样块，用肉眼判断进行比较或用光切法显微镜进行测量。工件粗糙度按轮廓的平均算术偏差Ra、不平度十点平均高度Rz两参数之一来评定。影响工件表面粗糙度的因素很多，在车削加工中，主要有刀具几何角度、切削用量、被加工材料性能、刀具磨损、工艺系统刚性与抗振性等。本实验主要观察切削用量对工件表面粗糙度的影响。1 走刀量f的影响假设刀具的刀尖圆弧半径=0,则可从图中求得已残留面积的高度。工件K rK rf 从几何学得 根据Ra定义 = 由于面积面积 故 式中： 分别为刀具的主偏角和副偏角，f为走刀量从式中可知，对于一定的刀具，Ra与f的大小直接有关，减少走刀量f，可减低表面粗糙度。但上述公式也有一定的局限性，当f太小时（f0.15mm/转），减少f，不再使Ra明显减少，这时表面粗糙度基本上决定于被加工表面的塑性变形程度和工艺系统刚度等。2 切削速度V切削速度越高，切削过程中切屑和加工表面的塑性变形的程度就越轻，塑性变形程度越轻，加工表面的粗糙度就愈小。在较低的切削速度时，刀刃上有可能形成积屑瘤,使得加工表面的粗糙度显著增加。因此，加工时，应尽量避开该速度区域。较高的切削速度，既可使生产率提高，又可以得到较高的表面质量，因此，不断地创造条件提高切削速度是提高工艺水平的一个重要方向。3切削深度ap切削深度的选择与加工余量有关，一般来说，切削深度对加工表面粗糙度的影响是不明显的，在实际工作中可以忽略。但ap小到刀小于刃区圆弧半径rn时，正常切削就不能维持，常挤压滑过加工表面而切不下切屑，从而使粗糙度增大。四、实验步骤1. 变化进给量f，取v=90m/min, ap=2mm 选择刀具：加工45# 用YT15，Kr=750；Kr=100；0=180，0=80，=00 加工HT20-40 用YG6，Kr=750；Kr=100；0=60，0=60，=00表1： 观测走刀量f对表面粗糙度的影响f(mm/转)0.90.60.30.20.150.145HT20-40 2. 变化切削速度V：取ap=2mm，f=0.3mm/转选择刀具：加工45# 用YT15，Kr=750；Kr=100；0=180，0=80，=00 加工HT20-40 用YG6，Kr=750；Kr=100；0=60，0=60，=00表2： 观测切削速度V对表面粗糙度的影响V(m/min)51030507010012045HT20-403 变化切削深度ap，取V=90 m/min ，f=0.3mm/转选择刀具：同上刀具角度：同上 表3：观测切削深度ap对表面粗糙度的影响ap45HT20-40四、实验报告要求1. 明确本次实验的目的2. 分析切削用量对工件表面粗糙度的影响3. 分析实验中存在的问题实验三 加工精度统计分析实验一、实验目的与要求1实验目的：通过实验掌握加工精度统计分析的基础原理与方法。2实验要求：在调整好的机床上连续加工一批试件，对测得的加工尺寸进行数据处理，用统计分析的方法，分析此工序的加工精度，具体要求如下：绘制分布曲线，并计算平均尺寸和标准差，确定此工序的加工精度能力与等级。绘制点图，分析工序加工稳定性二、实验的基本原理在调整好的机床上加工一批工件时，由于加工误差的影响，使工件尺寸的实际值各不相同。通过实测这批工件的加工尺寸可以做出频数点方图和实际分布曲线。若工件数量较多，尺寸间距值较小，实际分布曲线就接近光滑曲线。在没有明显变值系统误差和优势因素的情况下，工件尺寸的实际分布曲线就接近正态分布曲线，其方程式为：y式中：y概率密度x工件实际尺寸工件平均尺寸标准差xO工件尺寸可以近似认为分布在3的范围之内，按照分布范围等于6的规律，可以用下式计算确定工序的工艺能力系数Cp为：33Cp= 图1 正态分布曲线式中：T工序尺寸的公差根据分布曲线可以判定加工误差的属性，区分常值系统误差与随机误差，并能比较方便的研究工序的加工精度。但是，分布曲线未考虑加工顺序，不能识别变值系统误差，而上分布曲线必须待一批工件加工完成之后才能进行分析，不能在加工中及时提供精度信息。为此，需要采用点图或-R点图法，边加工边分析，及时调整机床控制加工精度。按照工件加工顺序做出的点图，可以反映加工尺寸变化和时间的关系，根据图中工件尺寸变化的趋势，识别出变值系统误差，从而可以及时采取措施控制误差。-R图为平均尺寸极差控制图，它是将顺序加工的一批工件按一定数量分组，以样组序号为横坐标，以每组中工件的平均尺寸和尺寸极差R为纵坐标，分别做出的x和R点图。为了在点图上取得判据，以判断工序的稳定程度，需要在点图上画出上下控制线和中心线，这样就可以根据此后加工工件的平均尺寸与尺寸的分散范围的变化情况，对工序加工稳定性做出判断。三、实验设备、仪器和试件本实验因设备条件有限，用高精度的MAXAK车床替代无心磨床或自动机床。此外，试件数量取为50件，近似模拟实验所需条件。机床：MAXAK车床仪器：比较仪量具：块规一组，千分尺一把1.6计算工具：计算器一个试件：G45T试件，尺寸DL，粗糙度按指定加工直径尺寸，调整好车刀的位置，然后自动走刀连续加工一批工件（50个）四、实验步骤1调整好机床，加工一批工件（50）；2用适当尺寸的块规调整好比较仪；3按加工顺序排列，逐个测量工件的直径尺寸并记录测量结果；4绘制点图，分析产生工序误差的原因；5绘制实验分布曲线，作图步骤如下：找出这批工件加工尺寸数据的最大值与最小值，即Xmax，Xmin；确定分组数K（建议K可选在712之间）；计算组距h 决定组界；做频数分布表；计算和；绘制实验分布曲线，算出及6值；计算工艺能力系数CP。6、绘制-R图，作图步骤如下：（1）取定m值，计算出每组数据的及R；（2）计算及R；（3）计算图及R图的控制限尺寸；（4）绘制-R图，并分析工序是否稳定。实验三加工精度统计分析实验报告班级姓名 学号 一、 实验的记录与数据整理1、原始数据记录表表1 原始数据记录表组号测 量 值总计X平均值极差R组号测量值总计X平均值极差Rx1x2x3x4x5x1x2x3x4x5172839410511612O尺寸工件序号2、绘制点图（最好用座标纸） 3、频数分布表表2 频数分布表组号组 距组中值（毫米）频数频率自（毫米）至（毫米）1