加工工艺学实验指导书

加工工艺学实验指导书姓名 班级 学号 实验须知一、实验须知：1、 本课程共有两次实验，同一实验选两个时间，分两组做，共选四个时间段。2、 课已选好，一般不允许改时间，如特殊原因需提前来改，只对班不对个人。3、 无故没做实验不予补做，特殊原因要有假条，补做时间，另行通知。4、 课代表负责提前通知全班同学，以免忘做或漏做。5、 个别同学实验课与选修课冲突需自己找人对调。6、 一次实验不做，考试成绩扣10分，两次不做不允许考试。7、 迟到5分钟以上者不允许做实验。8、 要求复印实验指导书及报告，上实验时必须带（其中报告人手一份，指导书2-3人一份）。认真阅读，了解实验内容。9、 文件下载地址： 大班邮箱二、上课地点：加工工艺学第一次实验工程训练中心 南204实验室 加工工艺学第二次实验工程训练中心 南204实验室爱护仪器设备 保持室内卫生目录 （一）第一次实验：测量技术基础实验一（2学时）1、用万能测长仪测量小轴的外径2、直线度误差的测量3、位置误差的测量4、用表面粗糙度测量仪测量表面粗糙度（二）第二次实验：测量技术基础实验二（2学时）1、车刀角度的测量2、螺纹的测量 实验一 测量技术基础实验一（一） 用万能测长仪测量工件的外径一、实验目的1加深对长度尺寸测量特点的了解。2了解万能测长仪的测量原理、结构及使用方法。二、实验内容用万能测长仪测量小轴的外径尺寸。三、测量原理及仪器结构简介1测量原理万能测长仪是按照阿贝原则设计制造的。被测工件是在标准件（玻璃尺）的延长线上，因此能保证仪器的高精度测量。在万能测长仪上进行测量，是直接把测件与精密玻璃尺作比较，然后利用补偿式读数显微镜观察刻度尺，进行读数，如图1-1所示。 图 1-1 测量原理的示意图2结构简介万能测长仪主要由基座、测座、尾座、万能工作台以及各种附件组成。如图1-2所示。基座是底座6和万能工作台2所组成。在底座6的左面导轨上装着测座1，右面导轨上装着尾座4，万能工作台可作五种运动，旋转手轮9可使工作台上升或下降。为了保证万能工作台在承受不同重量的试件时，仍能同样轻易地升降，在底座的右侧内装有一个平衡装置，它的操纵是通过手轮5来进行。1 测座 2 万能工作台 3 手柄 4 尾座 5 平衡手轮 6 底座 7 倾斜手轮8 微分筒 9 升降手轮 13 测量手轮 14 调节环 15 紧固螺钉图1-2 万能测长仪结构图 1 目镜 2 圆分划板 3 固定分划板 4 物镜组 5 精密刻线尺 6 透镜7 光阑 8 光源图1-3 读数显微镜的光学系统测座由测杆、读数显微镜、照明装置等组成。测杆内装有一根刻线长度为100mm的基准刻线尺，这就确定了万能测长仪的绝对测量范围0100mm。测杆右端安装测帽、测钩，是测量中第一个固定测点。尾座4内装有尾管、尾管头部有测头，测头上可以装置测帽、测钩，是测量中第二个固定测点。 读数显微镜的光学系统如图1-3所示。 光线由灯泡8发出，经过绿色滤色 片7和聚光镜6 以绿色光照明了基准刻线尺5。基准刻线尺具有分度值为1mm的刻线100格，其刻线被物镜4成象于螺旋分划板2上，螺旋分划板上刻有10圈阿基米德螺旋线，见图1-3，螺距为0.1mm，它的中央一圈圆周上均匀地刻上的100条刻线。圆周刻线的分度值为1m，当螺旋分划板转一圈，螺旋线上的每一个点沿径向移动0.1mm，为了便于读数，螺旋线制成双线的。与螺旋 图1-4 读数显的示值分划板靠得很近的是固定玻璃平尺3，其上有10个刻度间隔，分度值为0.1mm。 当测量工件时，必须转动读数显微镜旁的手轮13，使细长的毫米刻线 对称地位于双线之中方可读数。图1-4是读数显微镜中的示值，此时的读数值为79.4685，最后一位数为估读。四、测量步骤（1） 将被测工件小轴、测量附件（顶针架、平面测帽），清洗干净备用。（2） 参看图1-5，将平面测帽分别装于第一与第二个固定测点。（3）接通电源，转动测微目镜的视度调节环14，以调整视度。（4）将两测帽慢慢接触，转动目镜右边的手轮13，使细长刻线位于双线之中，记录下此时的读数值d起。（5）按图1-5，将项针架与被测工件小轴装卡好。转动微分筒8，按照实验报告图纸上所标注的位置，首先将两个测帽对准I-I的位置。 4.尾座 8.微分筒 9.升降手轮 （6）左右搬动手柄3，观察毫米刻线 10.紧固手柄 15.紧固螺钉（即目镜中的长刻线）的变动，找出最小 折返点（刻线总在左端某一点往回返，此 图1-5 小轴外径的测量点即为最小折返点），用手柄3把细长刻线放在最小折返点上，即小轴与测帽相切。（7）慢慢旋转手轮9，观察毫米刻线的变动，找出最大折返点（刻线总在右端的某一点往回返此点为最大折返点）用手轮9把刻线放在最大折返点上，即小轴的最大径与测帽相切，再用手柄10固紧。（8）旋转目镜右边的测量手轮13，使细长刻线位于双线之中并记录下此时间的读数值d。（9）读数值与起始值之差即为被测件的实际外径尺寸d实d实=d - d起。（10）按照实验报告图纸上所标注的，依次测出-，-，-的d实.（11）选取并记录四个截面中最大的实际外径与最小的实际外径。（12）将最大实际外径与dmax相比较，将最小的实际外径与dmin相比较，进行合格性判断。（二） 直线度误差的测量一、实验目的1掌握直线度误差的测量及数据处理方法。2加深对最小条件的理解与应用。二、实验内容用框式水平仪测量车床导轨的直线度误差。三、测量原理及仪器简介1测量原理对于车床导轨这样窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测。常用的量具有框式水平仪、自准直仪等。使用这些量具的共同特点是测定微小角度的变化。由于被测表面存在着直线度误差，量具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距一经确定，这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对每个测点的测量，得出变化的角度，用作图方法，即可求出被测表面的直线度误差值。2结构简介图2-1 读数为0的位置 a 读数值为+2（格） b 读数值为-1（格） 图 2-2框式水平仪的结构很简单，主要由主测水准与调整水准组成。主测水准的结构如图2-1所示由一玻璃管制成，内有一气泡，在玻璃壁上有刻度，其刻度值为0.02mm/M。在实验中，我们只要记录气泡移动的格数即可。测量中气泡左移为正，如图2-2a所示。气泡右移为负，如图2-2b所示。用框式水平仪测直线度误差是采用跨桥法测量，如图2-3所示。将框式水平仪放置于桥板之上。此时的分度值h2=0.002mm如图2-4所示；图 2-3图 2-4 2 mm式中： L2桥板长度。L1使框式水平仪移动一格的长度。h1框式水平仪的刻度值。四、测量步骤1按图2-1所示，将桥板放置在车床导轨的0段位上，桥板的两个小轴要对准0段位的前后刻线。框式水平仪放置在桥板之上。2调整车床导轨上的螺钉，使框式水平仪的气泡两端左右对称，处于图2-1的位置上。3用手扶住框式水平仪，与桥板一起移动到第1段。桥板的两个小轴依然要对准第1段的前后刻线。记录此时读数值（格）。4依次测量至最后一段。5求出各段的累积值。由于读数值是单独每一段前后两点的高低差，而整条直线的直线度误差就必须用首尾相接的方法将整条直线的累积值求出。取原点的累积值h0=0，其余各点的累积值hn等于：hn=an+(hn1)式中： hn第n点的累积值（格）an第n点的读数值（格）hn-1第n-1点的累积值（格）举例如下：测段序号0123456789101112读数值（格）0-2-1+1+2+2+1-10-3-20-1累积值（格）0-2-3-20+2+3+2+2-1-3-3-46作图。X轴是测段序号，Y轴是累积值。Y轴的刻度要依据实测的累积值均匀的分布在Y轴上。在坐标上根据累积值依次找到各点位置，用折线连接。 图2-57作两条平行直线包容折线，其中一条直线必须与折线的两个最高（最低）点接触，在两点之间，应有一个最低（最高）点与另一条直线接触，这两条平行直线之间的区域才是最小区域。8在Y轴上直接量取所包容的格数。如图2-5所示f（格）=6.4（格）9将误差（格）值乘以分度值，换算成线性误差值。f=6.40.002mm=0.0128mm10将误差值与公差值相比较，作合格性判断。（三）位置误差的测量一、实验目的1通过实验加深对平行度误差及跳动误差的理解。2掌握用通用量具和仪器设备测量上述位置误差的方法。3了解评定位置误差时，被测实际要素与基准要素的体现方法。二、实验设备1百分表2平板3心轴4检验夹具5偏摆检查仪三、实验内容与测量原理1平行度误差的测量平等度误差的测量分为三种类型：有面对面，线对线及线对面的测量。平行度误差：是指被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量。该理想要素与基准要素具有平行的关系。被测零件：轴承壳体（图3-1） 图3-1（1）量孔14H6轴线相对基准面A的平行度误差。测量方法如图3-2所示：将被测零件基准面放置在平板上，被测孔的轴线用14的标准心轴模拟，在测量距离为L2的两个位置上测量，读数分别为M1和M2。图3-2平行度误差：式中：L1被测孔的轴线长度（126mm） L2在心轴上的测量距离（150mm）（2）测量孔6H7轴线相对于基准孔14H6轴线在任意方向上的平行度误差。测量方法如图3-3 a,b所示：图 3-3 a零件被测轴线和基准轴线均用标准心轴模拟。将被测零件放置在等高的V形块上，在测量距离为L2的两个位置上测量，读数分别为M1和M2，并在相互垂直的两个方向上测量。图 3-3b垂直位置平行度误差f =式中：L1被测孔的轴线长度（14mm）。L2在心轴上的测量距离（30mm）。V、H相互垂直的测位符号。也可在001800范围内测量若干个不同的角度位置，取各测量位置上所对应的f值中最大值作为该零件的平行度误差。平行度误差：2测量跳动跳动是按测量方法来定义的项目。包括：圆跳动和全跳动。圆跳动是被测实际要素绕基准轴线回转一周时（无轴向移动），用位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。全跳动是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动的回转，同时，指示器沿理想素线连续移动（或被测实际要素每回转一周，指示器沿理想素线作间断移动）由指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。被测零件：油泵转子（图3-4）图 3-4（1）测量油泵转子62h7及20h6两圆柱面的径向圆跳动径向圆跳动误差是圆柱面轴线相对基准轴线的同轴度误差及其圆度误差的综合。测量方法如图3-5所示：图 3-5将被测零件装在偏摆检查仪的两顶尖之间，用两顶尖的连线模拟基准轴线，测量时，指示器测头必须垂直于被测表面（2）和（3），（位于轴向剖面内）被测零件回转一周时，指示器上最大与最小读数之差，即为径向圆跳动误差。（2）测量油泵转子的端面圆跳动端面圆跳动误差是端面对基准轴线的垂直度误差和端面的平面度误差的综合。测量方法如图3-5所示，指示器测头垂直于被测端面（1），零件回转一周时，指示器最大与最小读数之差即为单个测量圆柱面的端面圆跳动，取各测量圆柱面上测得的最大值为该端面的端面圆跳动误差。四、实验步骤1熟悉零件图，根据被测零件的几何形状，位置精度要求等，选择测量工具、仪器并制定测量方案。2熟悉所用测量工具的使用方法。3装卡及调整被测零件。4进行测量，并将测得的数据、计算结果依次填入实验报告。5整理仪器，工具及工作地。（四）用表面粗糙度测量仪测量表面粗糙度一 实验目的1.加深对表面粗糙度评定参数Ra、Rz值的理解。2.掌握测量表面粗糙度的基本方法。二 实验内容:用时代TR100 袖珍式表面粗糙度测量仪测量Ra、Rz值。Ra_轮廓算术平均偏差。Rz_微观不平度十点高度。三 工作原理与仪器结构1 工作原理 当传感器在驱动下沿被测表面作匀速直线运动时，其垂直于工作表面的触针，随工作表面的微观起伏作上下运动，触针的运动被转换为电信号，该信号被进行放大、滤波，经A/D转换为数字信号，再经CPU处理，计算出Ra 、Rz的值并显示。2 仪器结构图 41 启动按钮 液晶屏幕 选择键1 选择键2 电源开关 充电插口 测试区域 测头保护盖四 测量步骤 测量要领：垂直测量 平稳放置 适当选择 平均求值。 1 打开电源，屏幕全屏显示，在“嘀”的一声后进入测量状态（测量参数 取样长度 将保持上次关机前状态）。2 在启动传感器前，应选择好测量参数Ra、Rz 值以及合适的取样长度（取样长度的选择参见附录）。 轻触选择键1依次选择测量参数Ra 、 Rz 值。 轻触选择键2依次选择2 .5、 0 .8、 0 .25各档。3 将仪器 部位对准被测区域（本实验所测工件为小平板），触针的滑动方向与工件表面加工纹理垂直，并且仪器与工件要相对平稳。轻按启动键传感器开始移动，在“滴、 滴”两声后测量结束，屏幕显示测量值。4 重复测量两次，计算出平均值。注：虽然国家标准规定在进行表面粗糙度的测量时，触针的运动方向与工件的加工纹理垂直。但并没有明确地给出触针运动方向的允许偏差范围。由于实际的测量对象十分复杂，所以有一个指导正确测量的原则：对于一般切削加工的表面应该在垂直加工纹理的方向上进行测量。如果不能明显地确定出工件表面的加工纹理，就要通过在几个方向上测试来确定。下图为正确的测量方向：图 42五 注意事项1 在传感器移动过程中，尽量使置于工件表面的仪器、放置平稳，以免影响仪器的测量精度。2 在传感器回到原来位置以前，仪器不会响应任何操作，直到完成一次完整的测量过程以后，才可再次测量。3 传感器是仪器的精密部件，每次使用完毕，要将仪器的保护盖轻轻盖好，避免造成剧烈振动。4测量完毕要及时关掉电源。在无任何操作后，仪器每隔30秒蜂鸣一声，提醒关机。附录：推荐选择的取样长度 Ra（m）Rz（m）取样推荐长度（mm）408016032082040801601020408051020402.52.5510201.252.56.3100.80.631.253.26.30.320.6340800.250.320.200.250.160.201.251.61.01.250.81.00.250.1250.160.10.1250.080.10.630.80.50.630.40.50.0630.080.050.0630.040.050.320.40.250.320.21.250.0320.040.0250.0320.020.0250.160.20.1250.160.10.125实验二 测量技术基础实验二 （一）车刀角度的测量一、实验目的1了解车刀角度在切削中的作用。 2能够独立绘制被测刀具刀头部分的工作图，并能标注其角度。二、仪器结构及车刀主要标注角度简介1仪器结构车刀量角台是测量车刀标注角度的专用量角仪。如图6-1所示：园形底盘5的周边刻有顺逆时针两个方向各100的刻度。其上的工作台3是摆放被测车刀的。测量时转动工作台，调整到规定位置，使车刀的被测表面与大指针2的某一个面紧密贴合，这时在大刻度盘1上或园盘5上可以读到所要测量角度的度数。 1.大刻度盘2.大指针3.工作台4.工作台 5.底盘6.立柱7.大螺帽8.旋钮9.小指针图 6-12、车刀主要角度及其作用名称说明作用前角0在正交平面中，前刀面与基面的夹角减少切屑变形，减少切屑与刀具前面的摩擦，使刀刃锋利，切削轻快。后角0在正交平面中，主后刀面与切削平面的夹角。减少主后面与工件加工表面的摩擦，使刀刃锋利。刃倾角0在切削平面中，主切削刃与基面的夹角改变切屑流出方向，影响刀头强度及工作前角。主偏角K主切削刃与走刀方向在基面上投影之间的夹角改变切削厚度与切削宽度的大小，改变吃刀抗力与走刀抗力的比例，影响刀具散热情况。副偏角K副切削刃与走刀方向在基面上投影之间夹角减少副切削刃与已加工表面的摩擦，还影响已加工表面的粗糙度和刀具散热情况。三、实验内容用万能车刀量角台测量外园车刀的五个标注角度，按照车刀标注角度的定义，在刀刃的选定点，用量角台的指针平面与构成被测角度的面或线紧密贴合（相切或相垂直），把要测量的角度测量出来。四、测量方法及步骤1、调整车刀量角台的原始位置：在开始测量车刀角度之前，应按图6-2的位置将车刀量角台的大指针、小指针、工作台指针全部调整为零，车刀放在工作台上。2、测量主偏角K从车刀量角台的原始位置开始，顺时针转动工作台（工作台平面体现了基面）。让主切削刃与大指针前面紧密贴合，如图6-3所示。工作台指针在底盘上所指示的刻度数值就是主偏角K的数值。图 6-2图 6-33、测量刃倾角s测完主偏角之后，转动大螺帽，上升大指针并使大指针的底面与主切削刃紧密贴合（大指针前面体现了切削平面）。如图6-4所示，大指针在刻度盘上所指示的刻度值，就是刃倾角S的数值。指针在0左边为+S，指针在0右边为-S。4、测量副偏角K测完刃倾角之后，逆时针转工作台。并转动大螺帽，下降大指针，使大指针前面与副切削刃紧密贴合，如图6-5所示，工作台指针在底盘上所指示的刻度数值就是副偏角K的数值。 图 6-4 图 6-55、测量前角0测完副偏角之后，转动工作台，使工作台回到主偏角的位置，然后逆时针转动90（这时主切削刃在基面上的投影恰好垂直于大指针前面。大指针前面体现了正交平面）。使大指针底面与通过主切削刃上选定点的前刀面紧密贴合，如图6-6所示，大指针在大刻度盘上所指示的刻度值，就是前角0的数值。指针在0右边时为+0，指针在00左边时为-0。6、测量后角0在测完前角之后，向右平行移动车刀。转动大螺帽，使大指针右侧面与通过主切削刃上选定点的主后刀面紧密贴合，如图6-7所示，大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是后角的数值。图 6-6 图 6-7（二） 螺纹的测量一、实验目的1了解工具显微镜的测量原理及结构特点。2熟悉用小型工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。二、实验内容用小型工具显微镜测量螺纹塞规的中径，牙形半角及螺距。中径（D2、d2）：中径为一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过基本牙型上沟槽和凸起的宽度相等的地方。此假想圆柱称为中径圆柱，中径圆柱的轴线即螺纹轴线，中径圆柱的母线称为中径线。内外螺纹中经的基本尺寸也是相等的。螺距（P）：螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。牙型半角/2：牙型半角是在螺纹基本牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。 本实验所用螺纹塞规尺寸：中径d2=8mm，螺距P=1.25mm，牙型半角=30三、测量原理及仪器说明工具显微镜的测量原理，是将被测工件的外形用光线的投影和反射，经过放大后，成象在目镜中，然后进行测量，所以在工具显微镜上是不接触法测量。本实验所用仪器是JGX-1型小型工具显微镜，其主要结构及作用如下：1中央目镜2角度读数目镜3手轮4物镜5中心架6横向千分尺及手 轮7纵向快速移动手柄8底座9工作台 10纵向千分尺及手轮11立柱倾斜调整手轮12光圈调节环13光源开关 14立柱15焦距调节手轮图 5-1测量时，可换的目镜头及工作台作纵向、横向移动的螺旋千分尺构成了测量和读数装置。工作台是用于支承被测工件，并可安装中心架或V形架等附件，能作纵向、横向移动，也可绕轴心顺时针或逆时针回转微小的角度。底座是支持仪器的部分。仪器的光路系统如图5-2所示：光线是由光源射出，经过滤色片把白光变成绿光，再经过可变光栏（光圈），反光镜及聚光镜使光束成平行光通过工作台上的透明玻璃板照明被测工件。再经过3倍的物镜把放大了的工件边缘成象在目镜的分划板上。正像棱镜是为了在显微镜内看到正像，在角度读数目镜中借助游标刻度可读出每格为1的分度值。 图 5-2工具显微镜的目镜头有通用和专用两种；可根据测量要求选用。通用目镜头，又称刻线目镜头如图53a所示，镜头内有一刻线的玻璃板，刻线的形状可以从目镜内看到如图53c，玻璃板用手轮3可绕中心旋转360。旋转的角度可以从角度读数目镜2中读出数值如图53b所示之读数值为：3030。利用刻线目镜和工作台移动的纵向、横向读数装置，就可以按坐标法测量各种形状的工作。如螺纹塞规，螺纹刀具，齿轮滚刀以及轮廓样板等。 图 5-3 四、测量步骤1调整仪器（参看图51）（1）接通电源（2）调整光圈：光线是从工件下面照射的，由于光的绕射现象，工件轮廓将产生畸变，故需选择合适的光圈，可根据被测工件直径的大小，按仪器附表进行选择（使用光圈调节环12，把光圈调至9.6）。（3）调整焦距：先装上调焦棒，使用焦距调节手轮15先作视度调节，再观察调焦棒小孔内刀刃影象清晰为止。（此时焦面在顶尖轴线的水平面上），调焦棒的形状如图54所示；（4）取下调焦棒，装上被测工件；（5）调整立柱的倾斜角：为使目镜中 看到的螺纹两