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切削实验指导书范文 1车床静刚度测量 一、实验目的 1、熟悉车床静刚度的测定方法。 2、比较车床各部件刚度的大小，分析影响车床刚度的各种因素。 3、巩固和论证机械制造工艺学中有关系统刚度和误差复映规律的概念。 4、了解YDC-89型压电式车削侧力仪的工作原理、结构及使用方法。 二、实验条件为完成本实验，实验室提供如下实验条件车床若干台，YDC-89型压电式车削侧力仪若干台，千分表若干只，百分表若干只，磁力表座若干只，游标卡尺若干把，千分尺若干把，以及刚性工件和工具若干。 三、实验要求 1、实验前，请仔细阅读熟悉实验指导书，查找相关资料，弄清实验测量基本原理和测量方法，熟悉机床传动系统和操纵手柄的使用，最好还要明确分工。 2、自己选择实验仪器设备，设计实验方案和实验操作步骤，完成下列实验内容、用静止载荷法测量车床刚度并说明实验原理。 在0-1800N范围内，加力过程和减力过程的测力值均不应低于5个，即各部位的变形量记录在加力过程和减力过程中均不应低于5个。 、用生产法测量车床的刚度，并说明实验原理。 、分别设计静止载荷法测量车床刚度和生产法测量车床的刚度的实验方案。 、分别制定静止载荷法测量车床刚度和生产法测量车床的刚度的实验操作步骤。 、记录实验数据，分别计算用静止载荷法和生产法测量所得的床头、尾座、刀架和机床的刚度。 、在同一坐标系上画出车床的床头、尾座和刀架各部位的刚度特性曲线图(包括加载和卸载)。 、对实验结果进行分析。 四、主要实验仪器、设备简介、车床车床的外形和传动系统操作参见车床空载功率测定中的介绍。 、车削测力仪YDC-89型压电式三向车削测力仪力的测量仪器，既能够测量动态变化量，又能够测量静态变化量。 测力仪的组成YDC-89型压电式三向车削测力仪由测力传感器、电荷放大器、接线盒、数据采集卡和计算机等5部分组成。 1、YDC-89型压电式车削侧力仪测力传感器结构YDC-III89型压电式三向车削测力仪的测力传感器是由一个带有弹性环的刀杆整体构件和一个装于其内的压电石英晶体三维力传感器构成，如图1所示，头部装有活动刀片，可以像普通车刀那样安装在刀架上车削工件。 压电石英晶体三维力传图1压电式三向车削测力仪结构图感器有三对不同切型的石英晶片装入壳体内，其中一对采用具有纵向压电效应的切片，只能测量垂直的Z向力;而另外两对晶片由于采用具有切向效应的切型，且相互成90传感器便能自动地将力分解为空间相互正交的三个分力，即可以拾取到X、Y、Z三0放置，因此可测X和Y方向的分力，这样空间任何方向的力作用在传感器上时，个方向的力信号。 2、车削力测量仪的工作原理压电式三向车削侧力仪将切削力的变化转变为电荷的大小并拾取，再由电荷放大器进行放大，得到比例放大的模拟电压信号，通过接线盒沿着ACL-10250连接电缆将模拟电压信号送入已经装入计算机内的PCI-9118DG数据采集卡，经过数据采集卡对力信号的A/D转换后由计算机处理并显示和读取。 3、切削力测量系统硬件连接切削力测量系统硬件连接如图2。 连接详图见图3，压电式车削侧力仪的三根信号线分别接于三个电荷放大器前面的Q输入端，三根两端Q9接头的放大器输出线一端分别连接每个电荷放大器后面的输出端，其另一端分别与接线盒上的对应Q9接线柱相连，ACL-10250连接电缆再将接线盒与装于计算机上的PCI-9118DG数据采集卡连接好，最后接上电源线方告接线完成。 电荷放大器接线盒输出Fx输出Fy输出FzPCI-9118DG数据采集卡计算机输入Fx输入Fy输入FzACL-10250电缆工件顶尖车削测力仪Q输入FxQ输入FyQ输入Fz图2切削力测量系统硬件连接图图3-连接详图 5、切削力动态测量显示软件系统的使用、运行车削力动态测试软件系统在计算机桌面上双击切削力动态测试系统图标，出现图4所示的信号采集卡选择界面，选择PCI-9118按开始使用后出现图5所示的切削力动态测量显示系统界面。 图4-信号采集卡选择界面面，图5-切削力动态测量显示系统界面、执行命令（完成正常测试步骤）.信号采集方式的选择如图5点击执行命令下拉菜单，选择低速连续测量；再点击执行命令下拉菜单，选择动态测量如图6所示；这时将会看到图7所示的对话框，在对话框中按着相应的提示写入相应的数据，其中的采样频率为必填项，通常为100，三个方向报警阈值为必填项，通常为2000（因为测力仪的最大测力范围为2000N），也可以按默认值填写后个别修改；确认后再次点击执行命令下拉菜单，点击获取零点，屏幕弹出保存文件对话框如图8，默认为tmp.dat,则测试数据将保存在该文件下，如果键入文件新名称，则测试数据将保存在新名称文件下，这时信号采集方式的选择完成。 图6-选择测量方式界面图7-在线测试输入对话框图8-保存数据文件对话框.测试按开始测试按钮即可执行测试。 这时在切削力与时间动态显示曲线图形区有三色曲线显示如图9。 同时测试按钮灰化，终止按钮激活。 图9-动态曲线显示状态.结束测试按停止按钮即可结束测试。 系统将产生一个报告文件（report.txt）,汇总本次实验的基本条件和数据，可以打开查看，如果想保留它，请另取文件名，否则下次测试将覆盖原来的内容！系统将本次测量的数据文件存放在名为tmp.dat的文件中，如果想保留，按“请您注意保存测试记录信息”提示框中的“是”按钮并进一步操作，否则按“否”按钮即可。 五、实验操作注意事项 1、实验操作前请仔细阅读实验指导书，熟悉机床传动操作。 2、将刀架的纵横楔铁，特别是横向楔铁一定要将间隙调节适当，间隙太大，会发生爬行，间晾太小，刀架变形会很小。 3、将模拟车刀刀杆牢牢地固定在刀架上，否则受力过大刀杆会移动。 4、加力时可以借助加力杆，这样容易掌握，如果在加力时超过了规定数值也不要反旋，就此记录当时的力值和各部位相应的变形量，否则会导致数值不准确。 5、将尾座的各个活动环节要紧固好，否则会造成测量结果的不准。 6、测力仪的安装表面应确保平整(与测力仪的底面一样需车削或刮研)和清洁，以防产生附加剪应力使向间干扰增大。 7、电荷放大器使用前要调好灵敏度，预热半小时。 8、测力仪和电荷放大器应有可靠接地，最好设置专门的地线，使整个测力系统有一个统一的地线。 9、使用前，将测力仪的输出线短接放电，但千万不能将电荷放大器输入端短接。 10、放大器未测试之前，应始终处于复位状态。 六、车床静刚度测量工作原理提示 1、静止载荷法测量车床刚度静止载荷法是加载荷于车床各部件上，并观察其变形，测量在车床静止时进行，根据这种测量结果作出机床刚度的特性(加载荷和卸载荷)曲线。 由于测力仪刀头模拟切削力施加于工件长度的中点处，并假定工件是纯刚性的，因此机床刚度关系可以用下式表示)11(4111wZctdjjKKKK+=式中下标j一一机床；ct一一车头；wz一一尾座；dj一一刀架。 而车头、尾座和刀架的刚度关系可以分别用下列各式表示ctPctctctyFyFK?=?=2djPdjdjdjyFyFK?=?=wzPwZwzwzyFyFK?=?=2式中:yct、ydj、ywz分别为在其所受不同载荷的情况下，床床头部、刀架和尾座的相应变形值，该值可由千分表和百分表读出。 显然Fdj=Fp，Fct和Fwz为Fp对床头和尾座的反作用力。 2、生产法测量车床的刚度 1、基本原理从毛坯上切下一层均匀的余量，然后根据误差复映规律来计算车床的刚度。 生产测定法是在切削条件下进行的，因此它较为符合实际情况。 图10所示，在两顶尖间车削直径分别为D1及D2的阶梯轴，由于该轴粗，刚度大，加工中的变形可忽略不计。 当车削阶梯轴时，使车刀的吃刀深度在p 1、p2之间变化。 因此车削D1处的切削力大于D2处的切削力，造成工艺系统在加工D1和D2时的位移变化，引起零件上的加工误差(即加工后形成相应的直径d1和d2)。 这种零件误差是毛坯误差图10在工件上的复映。 毛坯的原始误差m=D1-D2，加工后零件的加工误差=d1-d2，显然是永远小于m的，所以在毛坯加工后就可以得到更高的准确度，为了表示准确度提高的程度，我们引用一个复映系数(也称准确比)的概念，以表示。 即:2121DDddm?=?=又jFCKfC75.0=故175.0fCKFCj=式中:CFFp=一般取为0.4;CFc一一是与工件材料和刀具几何角度有关的系数，在有关手册可查得或用车削力测量一章中的公式求得。 f一一进给量(mm/r)为了得到车床各部分的刚度，在实际试验时，如图11所示，可采用加工一刚度很大的轴，其变形可以略去不计，心轴安装在车床的两顶尖之间，在同样的加工条件下(即进给量、切削速度均不变)车削毛坯上的三个阶梯部分，阶梯部分的直径分别为D1及D2，由误差复映规律可知，加工后仍为阶梯形状，其直径分别为d1及d2，这些直径须用量具精密地测出。 应用公式175.0fCKFPj=求出机床刚度，于是我们有下列关系wzdjjKKK111+=)11(4111wzctdjjKKKK+=ctdjjKKK111+=根据上面三式即可得出机床各部分的刚度图11)131(21121jjKjKctKK+?=)11(21121jjKjKdjKK+?=)113(21121jjKjKwzKK+?=加工误差的统计分析 一、实验目的1加深对加工误差统计规律的认识2学习利用对工件的加工误差进行综合分析，对工艺过程稳定性及工艺能力进行分析判断的方法。 二、实验原理在实际生产中，常用统计分析法研究加工精度，统计分析法是以现场观察所得到的资料为基础的，主要有分布曲线法和点图分析法。 运用分布曲线法和点图分析法对抽检样本的加工误差实测值进行统计分析，是研究和掌握综合误差规律、分析工艺过程稳定性、判断工艺能力、预防废品产生和进行质量管理的有效方法之一。 1、分布曲线法、实际分布曲线直方图某一工序中加工出来的工件，由于存在着各种误差会引起加工尺寸的变化（称为寸分散），同一尺寸段（实为很小的一段尺寸间隔）的数目称为频数，频数与这批工件的总数之比称为频率，频率与组距（尺寸间隔）之比称为频率密度。 如果在以工件尺寸为横座标，以频数、频率或频率密度为纵座标的座标系中，用组距表示矩形的宽度，用频数、频率或频率密度表示矩形的高度，就可以根据分组不同画出一系列矩形，那么这种图形就是该工序工件加工尺寸的实际分布图直方图。 样本总平均值X表示该样本的尺寸分散中心，它主要决定于调整尺寸的大小和常值系统性误差，=i=nixnX11式中n样本总量xi各工件的实际尺寸样本的标准偏差反映了该批工件的尺寸分散程度，它是由变值性系统误差和随机性误差决定的。 =i?=niXxn12)(1、理论分布曲线实践证明，在调整好的机床上加工，若引起系统误差的因素不变，引起随机误差的因素作用都微小且在数量级上大致相等，则加工所得的尺寸将按正态分布曲线分布。 因此在分析加工误差问题时，通常用正态分布曲线代替实际的分布曲线（直方图），从而使问题得到简化。 正态分布曲线由概率密度函数表示，方程式为222)(21Xxey?=式中:x分布曲线的横坐标，表示工件的尺寸或误差;X工件的平均尺寸(分散中心)。 =i=nixnX11工序的标准偏差(均方根误差)=n?=niXxn12)(1y分布曲线的纵座标，表示工件的分布密度（频率密度）n一批工件的数目由于正态分布曲线对x轴对称，所以x至X处曲线与x轴所包含的面积（即所占概率）为dxeXx222)(XX21(Z)?=设Xx?=则?=d23 (0221)e查)(?数值表可知，当=，即3=?xx时，)(?=0.49865，2)(?=0.9973，即工件尺寸在土3(或6)以外的频率只占0.27%，因此6的大小代表了某一种加工方法在规定的条件下我们应该使公差宽度T和均方根偏差之间具有下列关系:6T TCP=令6PC称为工艺能力参数。 不同的PC值与相应的成品率见表1。 根据工艺能力系数Cp的大小，可将工艺分五级，如表2。 根据Cp即可区分该工序的工艺等级。 工艺能力系数表表1Cp成品率(%)Cp成品率(%)0.61.892.821.03.099.730.72.196.421.23.699.970.82.799.301.44.299.996工艺等级表表2工艺能力系数工艺等级工艺能力状态Cp1.67特级工艺能力过高，可允许有异常波动1.67Cp1.331级工艺能力足够，允许有一定的异常波动1.33Cp1.002级工艺能力勉强，必须密切注意1.00Cp0.673级工艺能力不足，可能会有少量不合格产品Cp0.674级工艺能力很差，必须加以改进 2、点图分析法用点图来评价工艺过程稳定性采用的是顺序样本，样本是由工艺系统在一次调整中按顺序加工的工件组成。 这样的样本可以得到在时间上与工艺过程同步的有关信息，反映加工误差随着时间变化的趋势。 为了能直接反映加工中系统性误差和随机性误差随着加工时间变化的趋势，实际应用中是常用的是样组点图，即Rx?控制图，Rx?控制图是按顺序加工的样本中每一小样组的平均值控制图和极差控制图联合使用的统称，其中x是各小样组的平均值，R是各小样组的极差。 计算式分别为=i=mixmx11和R=xmax-xmin式中m顺序加工的样组中工件数量xmax同一样组中工件的取大尺寸xmin同一样组中工件的取小尺寸前者控制工艺过程质量指标的分布中心，后者控制工艺过程质量指标的分散程度。 用以按时间顺序采集的样本的组序号为横座标，以同一样本组的样本平均值和极差值为纵座标，将各组的平均值和极差值分别联接起来，再在Rx?点图上各加上中心线和上、下控制线三条线，就可以得到平均值控制图和极差控制图，即Rx?控制图。 x图和R图的三条线分别是x图中心线CL=X x图的上控制线UCL=X+A Rx图的下控制线DCL=X-A R R图的中心线CL=R R图的上控制线UCL=D1RR图的下控制线DCL=D2R以上各式中A、D1和D2之值见表3，R为平均极差值，其大小为=j=kjRkR11系数表表3m2345678910c1.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.078d0.85280.88840.87980.86410.84800.83300.82000.8080.797A1.88061.02310.72850.57680.48330.41930.37260.33670.3082D13.26812.57422.28192.11452.00391.92421.86411.81621.7768D2000000.07580.13590.18380.2232机械加工所获得到的零件尺寸都具有一定的波动，其中一种是随机性的波动，其幅度一般不大，往往由许多随机因素所引起，我们无法知道也无法控制，这种情况称为正常波动，具有正常波动的工艺是稳定的；第二种情况是存在某种占优势的误差因素，以致点图具有明显的上升或下降倾向，或出现幅度很大的波动，工艺稳定性判别表表4稳定的工艺不稳定的工艺1.没有点子超出控制线2.大部分点子在中心线上下波动，小部分点子在控制线附近3.点子没有明显的规律性1.点子超出控制线2.点子密集分布在中心线上下附近3.点子密集在控制线附近4.连续7个以上点出现在平均线一侧5.连续11个点中有10个以上现在平均线一侧6.连续14个点中有12个以上现在平均线一侧7.连续17个点中有14个以上现在平均线一侧8.连续20个点中有16个以上现在平均线一侧9.点子有上升或下降倾向10.点子有周期性波动我们称这种情况为异常波动，并称这种工艺是不稳定的。 为了判定某一工艺过程是否稳定，根据表4标志进行判定。 三、实验设备、仪器1.CM1113型单轴纵切自动机2.扭簧比较仪3.块规 四、实验仪器结构及使用 1、扭簧比较仪的结构扭簧比较仪的结构如图12，由基座 1、拖盘 2、立柱 3、读数表 4、表高调节螺母 5、托盘高度微调 6、托盘左右平衡调节螺钉 7、托盘支架 8、表支架 9、锁紧螺钉10和表测头11组成。 块规作为标准量具是用来调较扭簧比较仪的。 图12-扭簧比较仪结构图 2、扭簧比较仪的调节与使用、首先将7.5mm的块规放在拖盘2上，缓缓调节高度调节螺母6，当读数表的测头11接触到块规时，表针将会摆动，此时停止调节。 、缓缓调整高度微调螺钉6，直至表针指准确向0位置。 、左右摆动表架9，使读数表的测头11保持在块规的上表面，观察表针是否是否始终准确保持在0位，如果不是，调整左右平衡调节螺钉7，直至表针始终准确指在0位，这时说明拖盘已处于水平位置，然后锁锁紧各紧螺钉。 、锁锁紧各紧螺钉后，再次检查表针是否在0位，如果不在，再次调节高度调节螺母6，直至表针指向0位为止。 、将被测零件放在拖盘2与测头11之间进行测量，公称尺寸为块规尺寸，公差在表上读出。 五、实验步骤 1、零件加工在调整好的CM1113型单轴纵切自动机上连续加工100个销轴，其直径为7.50.025mm，并将工件按加工顺序分为25组，每组4件，顺序摆放于工件盒中。 2、调整、校验扭簧比较仪取被测零件公称尺寸（本实验为7.5mm）的块规放在扭簧比较仪的拖盘上，按上述方法对扭簧比较仪进行调节和校验。 4、样本数据的测量用扭簧比较仪逐个测量工件的直径尺寸，将测量结果（只记录公差部分）填入实验报告表1中。 六、数据处理 1、Rx?图的有关数据处理、根据实验报告表1的样本实测数据，分别计算各组的平均值x、极差值R，和总平均值X，并将计算结果填写于实验报告表1中。 、根据上面的计算结果，计算平均极差值R，并将计算结果填写于实验报告表1中。 2、直方图的有关数据处理、确定组距，即组与组间间隔，计算式为91minmaxminmaxXXkXXh?=?=式中:Xman总的样本数据中的最大值（在表1中查找）;Xmin总的样本数据中的最小值（在表1中查找）;k样本分组组数，本实验取10、计算第一组的上、下界限值，并将计算结果记录于实验报告表2中。 第一组上界限值MS1=Xmin+h/2第一组下界限值MX1=Xmin-h/2、计算其余各组的上、下界限值。 第一组的上界限值就是第二组的下界限值，第二组的下界限值加上组距就是第二组的上界限值，以此类推，把计算结果记录于实验报告表2中。 、计算各组的中心值xz，中心值是每组中间数值，为某组上限值与某组下限值之和的一半，即2iizMXMSx+=、统计各组的尺寸频数(在同一组上、下界限内的工件数量)Np，记录于实验报告表2中。 、计算各组工件的频率（每一组工件数量占工件总数量的百分比），即S=100pN(%)、计算各组工件的频率密度（每一组工件的频率与组距之比），即y=hs(?-1) 七、作图 1、Rx?在实验报告图1的座标纸上，以x和R为纵坐标，以样本组序为横坐标，中图心线用实线 (一)，上下控制线用()，计算并在图中标上CL，UCL及DCL和它们的数值，然后将各组的x值用园点“”、R值用叉号“”标在图上，点与点之间用实线连接，超出控制线的点，为了醒目起见可用或?表示。 上方作x图，下方作R图。 2、直方图在以频率密度y为纵坐标，以工件尺寸x为横座标的座标系图2中，用组距h表示矩形的宽度，用各组的频率密度表示矩形的高度，画出一系列矩形，即直方图，通过直方图能够更形象、更清楚地反映出工件尺寸分布的规律性，如果将各矩形顶端的中心点连成曲线，就可给出一条中间凸起两边逐渐降低的频率密度分布曲线。 车床几何精度测量 一、实验目的熟悉机床几何精度检验的内容、原理、方法、步骤和仪器使用以及实验数据的处理和误差曲线的绘制。 从而了解被检验机床的几何精度状况以及它与加工精度的关系。 二、实验工作原理图13-最小条件几何精度检验包括机床导轨的直线度、平行度和垂直度，工作台面的平面度、机床各部件之间的垂直度、平行度和同轴度以及机床部件的运动精度、主轴或工作台的回转精度等，是检验实际形状(或位置)相对理想形状(或位置)的变动量，而且在确定理想形状的位置时，应该使理想形状与实际形状相接触并使二者之间最大距离为最小，如图13所示。 三、实验设备和仪器车床（床身一米以上），框式水平仪、自准直测微仪。 、实验设备、仪器结构和工作原理 1、水平仪的结构和工作原理水平仪有条形、框形、合象等几种，水平仪的主要部分是一个弧形玻璃管，它的内壁研磨成100米左右的曲率半径，如图14所示。 图14-水平仪气泡玻璃管内充以少量对玻璃管壁附着力较小的乙醚之类液体，中间留一个气泡，将两端封固，并在管壁上刻有刻度(与曲率半径相适应)。 即在图1-2(b)中?r03602?=a式中a一一玻璃管格值，一般a=2毫米;?一一每格所对应的偏角。 当=?4r=103182毫米无论水平仪放在什么位置，玻璃管中的液面总是处于水平，气泡总是向高处移动，读出气泡两端边缘移动的格数，即可求出相应的高度差。 框式水平仪的刻度值有0.02/1000(4)和0.05/1000（10）两种，0.02/1000表示将该水平仪放在1m长的平尺上，在平尺右端垫起0.02毫米的高度，平尺便倾斜一个角度，此时水平仪正好移动一个刻度值，即水平仪连同平尺的倾斜角有如图15的关系。 图15-水平仪测量高度差原理图00002.01000=?=Htga4=在使用水平仪测量中，我们是将水平仪放在车床的导轨上，水平仪长度有 200、250和300mm等不同规格，现以250mm为例，那么由图3-1有250111HLHtga?=?=0.0000xx.000002.02502501=?tgaH毫米此外在实际使用中水平仪也不一定移动一格，例如移动2格，那么2501000202.01Htga?=毫米01.01000202.02501=?H把计算高度差的公式写成通式则毫米100011nKLH?=?式中:L一一水平仪长度，本实验所用水平仪为200mm n一一水平仪读值格数；K一一所用水平仪刻度值精度，本实验所用水平仪为0.02。 水平仪读数的符号，习惯上规定:气泡移动方向和水平仪移动方向相同时，读数为正值、气泡移动方向和水平仪移动方向相反时为负值。 2、自准直仪工作原理、结构及使用、仪器的成像原理图16所示仪器光学系统。 由照明灯泡6发出的光线经聚光镜 5、滤光片 4、投射到半反射镜3，然后经半反射镜3反射后，照明置于物镜1后焦面上的拉丝分划板2，为此分划板2经物镜成像在无限远处。 如果物镜前放置一个平面反射镜11，则光线经反射镜11反射后重新进入物镜1并成像于物镜1的焦面上，即分划板2的位置上，这一自准像经半反射镜3透射后由显微物镜7放大并成像在目镜10的前焦面上，人眼通过目镜即可观察到拉丝分划板以及它的自准像。 为了测量的目的，在目镜9的前焦面上安置瞄准分划板8。 瞄准分划板8上刻有双夹线，并分别通过带有螺距为lmm精密丝杠来推动。 每个丝杆分别与带有100等分划值的测微转鼓相联接。 如果反射镜11变化-个微小角，则根据反射定律反肘角将改变2角度。 图16自准直仪光学系统图见测量原理图17。 反射角的角位移量经物镜转换成为自准象的直线位移量?。 则2f?=f?一一物镜组合焦距一一常数=206265该仪器中物镜组合焦距为1031.324mm，因此)(100角秒?=当测微鼓转动一周时，测量分划板以双夹线移动测微丝杠一个螺距即lmm，相当于反射测量时1OO角秒的角位移。 因为测微鼓上刻有l00等份的刻线，测微鼓的格值即相当于反射测量的1角秒的角位移值。 、仪器结构仪器结构如图18示，主机由支架1和镜管2两大部分组成图18仪器结构图支架由三个调平螺钉3支撑，支架中部备有一个调平指示水泡4，支架两端的支臂上用销钉5联接两个压环6，使镜管牢固地固定在支架上。 镜管的前端由螺纹联接一准直物镜筒7，旋进或旋出该物镜筒可以使物镜焦面调至拉丝分划板位置重合。 准直物镜与拉丝分划板中间安置了一个光栏9。 拉丝分划板座可由四图17测角原理图颗顶丝10调整中心位置，可以方便地使光管视轴调至与镜管轴线平行。 镜管的上方固定有照明光源组件11照明灯具有可调机构，可以使现场照明调至最亮最均匀的状态。 在镜管的后端固定有测量显微镜组件12，该组件前面通过螺纹联接一显微物镜座13，调整显微物镜的位置即可调整物镜的放大倍率，也就调整了仪器的视值误差。 显微镜组件的后面固定有测微目镜14，是保证仪器精度的核心部分。 整个显微镜组件可做前后位置的调整，以保证拉丝分划板像面与测微目镜分划板像面的重合，同时该组件还可以在在镜筒内旋转调整，以达到拉丝分划板线与测微目镜双夹线调至平行的目的，显微镜组件位置调整好后由镜管侧面的顶丝15固紧。 镜管外圆经过精磨抛光镀铬，可作为仪器本身调整的基准，也可以用来做为固定某些附件的基准。 镜管可在支架上做900的旋转并由可调顶丝定位。 、双向自准直测微仪操作及使用将照明灯接通6v变压器，在自准直仪前放置一平面反射镜，调整目镜视度直至看清视场中的双夹线为止。 此时如果照明不均匀应稍松开照明灯背帽，调整灯泡的位置使照明均匀后将背帽锁紧。 微调支架调平螺钉，使从反射镜反射回的自准像大致移到视场中央位置。 然后来回微动反射镜座，观察自准像的扫描方向是否与视场中拉丝分划线的横线平行，如不平行应调整支架后面的两个调平螺钉，一个升高而另一个下降同样的量，以保证自准像在视场中央的位置大致不变。 以上各步骤完成后即可进行正式的测量工作。 本实验用的自准直测微仪是双的，垂直方向的测微鼓用来测量垂直方向的直线度；水平方向的测微鼓用来测量水平方向的直线度。 在测量时，首先转动测微图19自准直测微仪视场情况及读数机构鼓使双夹线夹住反射镜的自准像读取一数据见图19。 当移动反射镜后，反射镜的自准像会有微小的变化后，再重新转动测微鼓使双夹线夹住变化后的自准像读取数据，两次读数之差即为反射镜的角度变化量。 其读数方法与千分尺读数方法相似。 四、实验步骤、测量方法和注意事项本实验分别用水平仪和自准直测微仪两种方法来测量。 、用水平仪测量1将水平仪放在车床导轨的尾端（0位点），记下气泡的位置，然后原地掉转180，看气泡是否仍在原位，如不在应调整到原处，直到气泡处在正中央为止。 2将床身导轨按水平仪长度划分成若干段，本实验为200mm一段，把水平仪按纵向放在导轨上，一般总是把水平仪在起始位置的读数作为零位，然后首尾相接逐段依次移动水平仪，记下每一位置的读数及符号，将数值填入实验报告表1-1。 3使用水平仪时要注意温度对汽泡位置的影响，防止直接对气泡呼吸。 、用自准直测微仪测量1将自准直测微仪放在支架上或平台上，将反射镜放在车床的拖架上，拖架置于车床导轨的尾端（0位点），调整支架高度和反射镜的左右位置，使之从目镜中能看到反射十字线像为止，调整自准直测微仪的支承螺丝，使基准十字线处于正确位置，调整测微目镜使黑色十字线处于正确位置。 2转动水平方向的测微鼓，使双夹线夹住反射镜的自准像，读取水平面内的初始角度值1；同理，转动垂直方向的测微鼓，读取垂直面内的初始角度值1，将数据分别记入实验报告表2-1中。 3将放在拖架上的反射镜联同拖架从0位点出发向车床的首端移动，每隔100mm设一个测点，这样第一段L 1、第二段L2依次移动，每移动一段，反射镜的自准像都可能偏离双夹线，再次转动测微鼓，使双夹线夹住反射镜的自准像，读取角度值2和2，将数据分别记入实验报告表2-1中，以此类推，直到测量完最后一组数据。 4因为自准直测微仪是精密测量仪器，任何风或轻微震动都可能影响测量效果，因此在作实验时，不要触及摆放测微仪的工作台，并近可能关闭门窗。 五、实验数据处理1.用表1-1中特定的高度差计算通式分别计算出各段的高度差，填写于表中。 2.按着表1-1中的累积高度差计算式将各段高度差逐段相加，填写于表中。 3.以每段的累积高度差为纵座标，以每段端点的位置为横座标在图1-4上作图，连结各点的曲线即为误差曲线。 连结曲线两端点，曲线上各点到两端点连线的最大距离即为该点的直线度误差。 4.按着表2-1中提供的计算式分别计算在段Li-Li-1中的线量变化和在Li段中累积的线量变化并填写在表2-1中。 5.以每段的累积线量变化为纵座标，以每段端点的位置为横座标，分别在图2-5和2-6上作车床导轨在水平面内和垂直面内的直线度误差曲线图，连结各点的曲线即为误差曲线。 连结曲线两端点，曲线上各点到两端点连线的最大距离即为该点的直线度误差。 1车床传动系统空载功率的测量 一、实验目的大家知道，机床传动系统的空载功率，包括主运动及进给系统的空载功率损耗、即在无切削负荷时，传动系统所有运动零件的机械摩擦损耗功率，搅油和克服空气阻力损耗功率的总和。 机械摩擦发生在皮带与皮带轮之间、齿轮啮合面之间、拨叉与齿轮端面之间、丝杠与螺母之间以及导轨面之间，空载机械摩擦损耗主要取决于摩擦面的种类和制造装配的质量、摩擦面上空载时的作用力(由于传动件的质量、偏心质量、轴预的予紧力)以及摩擦系数和相对速度，搅油功率消耗主要决定于传动件的种类、尺寸的大小、浸油深度、油的粘度、温度和传动件的转速。 因此，车床传动系统空载功率的测定对传动系统的优化和驱动电机的选择都具有非常很需要的意义。 本实验目的就在于 1、了解并掌握机床传动系统空载功率损耗与传动系统结构设计的联系。 2、学习在确定机床主电机功率时，如何考虑系统空载功率损耗。 3、学习机床空载功率的测定方法和仪器、设备的使用。 二、实验条件车床若干台，M16型交流成套数显仪表若干只，卡钳表若干只，万用表若干只以及工具若干。 其中车床驱动电机的皮带是可以拆卸的，M16型交流成套数显仪表可以测量包括交流电流、交流电压和交流功率等多种参数。 三、实验要求 1、实验前，请仔细阅读熟悉实验指导书，查找相关资料，弄清实验测量基本原理和测量方法，熟悉机床传动系统和操纵手柄的使用以及测量仪表的使用方法，最好还要明确分工。 2、自己选择实验仪器设备，设计实验方案和实验操作步骤，完成下列实验内容、测量电动机自身的空载功率损耗。 、测量主轴在各级转速时主轴变速箱的空载功率损耗。 、在最大进给量的条件下，测量主轴各级转速时的进给传动功率损耗。 、测量数据记录、和计算。 、在同一坐标系中分别绘制主轴的空载损耗Pz、主轴和进给空载损耗Pzj和进给功率损耗Pzj-Pz曲线。 、在另一坐标系中绘制进给功耗占总功耗的比例曲线。 四、主要实验仪器、设备简介 1、车床车床的外形如图20所示，由床身 21、主轴箱 19、主轴 20、进给箱 22、刀架 23、尾座24以及装于保护罩内的皮带轮8等组成，操纵系统由主轴变速手柄 1、2，进给量调整手柄 3、4，螺纹种类及丝杠、光杠变换手柄5，主轴正反转操纵手柄6，刀架纵横向自动进给手柄及快速移动按钮7，床鞍纵向移动手轮9，下刀架横向移动手轮10，方刀架转位及固定手柄11，上刀架移动手柄12，尾座顶尖套筒固定手柄13，尾座快速紧固手柄14，尾座顶尖套筒移动手柄15，急停按钮16，电源总开关17，主电机控制按钮18，等组成。 图20车床外形及传动系统操作布置图 2、M16型交流成套数显仪表、工作原理M16型交流成套数显仪表采用单片机为控制元件，实现电流、电压、功率的转换和测量，工作原理框图见图21电压取样电流取样电子开关电子开关电子开关A/D转换器CPULCD显示器脉冲采样放大电源UI220VP控制控制图21M16型交流成套数显仪表工作原理框图、结构仪表面板见图22，由电流接线柱I、电压接线柱U、电源开关、LCD显示器和测量按钮组成，电流、电压和功率测量的转换由各自触按按键实现。 图22仪表面板图、使用连线接好后打开电源开关，按”测量”键，LCD显示器周边出现”边框后，按电压键显示器显示电压值，按电流键显示器显示电流值，按功率键显示器显示功率值。 当LCD显示器出现乱码无法正常工作时按复位键后便能正常使用。 五、实验操作注意事项 1、拆装皮带轮时，不要弄伤手。 2、接线过程中应确保在无电下操作。 3、接线连接好后再给机床送电，机床送电时仪表电源开关不要开启，因为机床启动电流是正常运行时的7-8倍，可能会因为启动电流过大而烧坏仪表。 4、在调整主轴转速时，首先要停止主轴的旋转，如果主轴变速手柄搬不动，请盘动一下主轴再搬，以防强行搬动造成变速器的损坏。 六、测量工作原理提示交流电功率是根据?cosUIP=来决定的，它不仅与电压、电流有关，同时也和电压与电流之间的相角差有关。 在三相三线制中广泛采用两瓦特表法来测量三相的电功率，不论三相负载对称与否，也不论负载是Y接还是?接，此法均适用。 当负载为Y接无中线，第一瞬时三个电流之和必为零，即)(0BACCBAiiiiii+?=+那么三相电路的瞬时功率为)(BACBBAACCBBAAiiUiUiUiUiUiUP?+=+=21)()(PPiUiUiUUiUUBBCACABCBACA+=+=?+?=由此可知，三相电路的瞬时功率可看作两个瞬时功率之和。 对于负载为?接时也可以得到同样的结果。 七、作业 1、根据测量数据进行实验数据记录与处理。 2、根据实验数据在同一坐标系中分别绘制主轴的空载损耗Pz，主轴和进给空载损耗Pzj和进给功率损耗Pzj-Pz的曲线。 3、在另一坐标系中绘制进给功耗占总功耗的比例曲线。 4、分析思考、进给传动系统空载功率占机床空载总功率损耗的比例多大?为什么?、通过上述实验，对于机床传动系统的设计有那些指导意义?切削力的测量 一、实验意义切削力的测量是研究金属切学过程的一个重要手段，通过对切削力的测量和研究，可以判断工件材料的切削加工性能。 在实际生产中，特别是在批量生产中，对于合理选择刀具几何参数及切削用量等生产工艺过程是具有非常重要的实际意义的。 同时也有助于研究切削过程的物理本质，为机床设计、工艺装备设计和工艺规程的编制均能提供必要的原始资料。 二、实验目的 1、了解YDC-89型压电式车削侧力仪的工作原理、结构及使用方法。 2、利用三向车削侧力仪测量切削用量与切削力的关系。 3、学会测量切削力及处理实验数据的方法，求出车削力经验公式。 三、实验设备 1、YDC-89型压电式三向车削侧力仪 2、YE5850电荷放大器 3、DIN-50S型接线盒 4、PCI-9118DG数据采集卡 5、计算机 6、CM6140车床 四、主要设备结构、工作原理及安装 1、YDC-89型压电式车削侧力仪结构及工作原理YDC-III89型压电式三向车削测力仪是由一个带有弹性环的刀杆整体构件和一个装于其内的压电石英晶体三维力传感器构成，如图1所示，头部装有活动刀片，可以像普通车刀那样安装在刀架上车削工件。 压电石英晶体三维力传感器有三对不同切型的石英晶片装入壳体内，其中一对采用具有纵向压电效应的切片，只能测量垂直的Z向力;而另外两对晶片由于采用具有切向效应的切型，且相互成90因此可测X和Y方向的分力，这样空间任何方向的力作用在传感器上时，传感器便能自动地将力分解为空间相互正交的三个分力，即可以拾取到X、Y、Z三个方向的力信号。 2、切削力测量系统组成及工作原理测力系统由压电式三向车削侧力仪、电荷放大器、接线盒、PCI-9118DG数据采集卡和计算机组成，压电式三向车削侧力仪将切削力的变化转变为电荷的大小并拾取，再由电荷放大器进行放大，得到比例放大的模拟电压信号，通过接线盒沿着ACL-10250连接电缆将模拟电压信号送入已经装入计算机内的PCI-9118DG数据采集卡，经过数据采集卡对力信号的A/D转换后由计算机处理并显示和读取。 3、切削力测量系统硬件连接切削力测量系统硬件连接如图2。 0放置，图1压电式三向车削测力仪结构图电荷放大器接线盒输出Fx输出Fy输出FzPCI-9118DG数据采集卡计算机输入Fx输入Fy输入FzACL-10250电缆工件顶尖车削测力仪Q输入FxQ输入FyQ输入Fz图2切削力测量系统硬件连接图连接详图见图3，压电式车削侧力仪的三根信号线分别接于三个电荷放大器前面的Q输入端，三根两端Q9接头的放大器输出线一端分别连接每个电荷放大器后面的输出端，其另一端分别与接线盒上的对应Q9接线柱相连，ACL-10250连接电缆再将接线盒与装于计算机上的PCI-9118DG数据采集卡连接好，最后接上电源线方告接线完成。 图3-连接详图安装注意事项1）.测力仪的安装表面应确保平整(与测力仪的底面一样需车削或刮研)和清洁，以防产生附加剪应力使向间干扰增大。 2）.电荷放大器使用前要调好灵敏度，预热半小时。 3）.测力仪和电荷放大器应有可靠接地，最好设置专门的地线，使整个测力系统有一个统一的地线。 4）.使用前，将测力仪的输出线短接放电，但千万不能将电荷放大器输入端短接。 5）.电荷放大器未测试之前，应始终处于复位状态。 五、切削力动态测量显示软件系统的使用 5、运行车削力动态测试软件系统在计算机桌面上双击切削力动态测试系统图标，出现图4所示的信号采集卡选择界面，选择PCI-9118按开始使用后出现图5所示的切削力动态测量显示系统界面。 图4-信号采集卡选