智能加工装备设计 课件 第7章-制造装备实验

智能数控加工装备——制造装备实验朱妍妍2025.5目录实验1机床主轴实验实验2机床导轨实验实验3刀具自动补偿实验实验4机床零点标定实验实验5五轴加工中心虚仿实验实验6增材制造工艺实验实验7专用夹具设计实验实验8变速箱拆装实验实验9振动实验实验10机器人实验实验1机床主轴实验制造装备实验目的：1）了解机床主轴回转误差对加工精度的影响。2）熟悉主轴回转误差的测量原理和方法。实验装置如图1所示，精密测量轴固定于主轴的轴端，测量轴的周向对轴线的偏心为е，位移传感器在测量轴的周向垂直配置，在主轴旋转时同时拾取轴线径向运动的位移号，因而称为双坐标测量法。传感器拾取的位移信号经测振仪放大后分别输入示波器的水平和垂直偏置极板。如果测量轴的周向圆度误差为0，主轴回转轴线的径向运动误差δ亦为0，那么2个传感器的输出信号表示如下：图1实验装置

示波器光屏上出现一个圆，它表示轴心的运动轨迹，其半径与е成正比。记录示波器输出图像，并用作图法作出径向回转误差值。记录示波器输出图像，并用作图法作出径向回转误差值。实验2机床导轨实验制造装备实验图2自准直仪光学系统图1-读数鼓轮；2-测微丝杆；3-目镜；4、5、8-分划板；6-聚光镜；7-光源；9、10-物镜组；11-平面反射镜；12-立方棱镜目的：1）了解本实验中所检验的车床精度有关项目的内容及其与加工精度的关系。2）了解车床精度的检验方法及有关仪器的使用。3）掌握所测实验数据的处理方法和检验结果的曲线绘制。4）分析影响机床精度的因素及提高机床精度的措施。自准直仪又称自准直测微平行光管，简称平行光管，光路系统如图2所示。用自准直仪测量导轨直线度误差用检验棒和千分表测量主轴的径向跳动用检验棒和千分表测量主轴的轴向窜动用检验棒和千分表测量导轨与主轴的平行度误差实验3刀具自动补偿实验制造装备实验目的：1）理解数控机床刀具自动补偿在保证加工精度中的作用。2）通过实验，了解刀具半径补偿指令的功能、含义及补偿方法。3）学习如何在数控编程中有效应用刀具补偿、例如设计刀具左侧补偿、右侧补偿和长度。刀具半径补偿的过程分为三步：（1）刀补建立，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程；（2）刀补进行，执行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量；（3）刀补取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程，如图3所示。图3刀具半径补偿方向实验4机床零点标定实验制造装备实验目的：1）理解机床零点的概念及其在数控加工中的作用。2）学习并掌握机床零点标定的方法和步骤。3）培养学生的实际操作能力和问题解决能力。4）通过实验，确保机床坐标系统精确，为后续加工任务提供准确的定位基础。图4

工件孔的零点偏置

板类、箱体类工件坐标系X、Y轴的零点一般选在重要孔的中心。

在测定图3的G54零点时，当孔加工完成后，使用卡在主轴上的杠杆表，通过电手轮调整X、Y轴的位置，确定孔中心。

此时CRT上显示的机床坐标系的X、Y坐标，即是所求的偏置值。主轴移动到G54预设零点时，CRT上显示机床坐标系位置：X－400.000；Y－600.000。

此时，打开G54的零点偏置，移动光标，将数值“-400”、“-600”分别输入到X和Y轴的位置。实验5五轴加工中心虚仿实验制造装备实验

目的：1）掌握五轴数控机床的结构与运动。2）掌握五轴数控机床的热误差补偿。机床结构认知机床运动控制车削中心热误差实时补偿图5机床虚仿实验实验6增材制造工艺实验制造装备实验通过快速自动成型系统与计算机数据模型结合，三维设计模型将转换为打印机指令，并通过SD卡发送到打印机，打印机加热ABS细丝，并从喷嘴挤出以逐层制作固体物体，制造出各种形状复杂的原型。理解熔融沉积原理，根据stl格式的模型在切片软件中设置相关参数，实现导入3D打印机，将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来，观察打印机喷头吐丝现象，增强感性认识，巩固理论知识的学习。目的：1）加深学生对机械加工理论的认识，了解增材制造内涵。2）利用可视化三维软件和3D打印机，设计制作各种不同结构的实物，以培养学生机构运动创新设计意识及综合设计的能力。3）训练学生的工程实践动手能力。实验7专用夹具设计实验制造装备实验目的：1）了解组合夹具的结构特点及应用范围。2）通过方案构思，让学生掌握夹具定位原理和夹紧基本准则。3）了解组合夹具元件的分类与基本功能，要求学生能识别各种类型的元件（如基础件、支承件、定位件、导向件等）。4）了解组合夹具的组装工艺及调整方法，并合理使用各种工具和量具。槽系组合夹具的结构如图7所示。组装前准备产品图纸、工艺文件及了解元件规格、数量等。构思结构方案时，用组合夹具结构草图的形式表达出来。根据思方案及组合夹具结构草图，选择元件试装夹具。夹具元件装上定位键，由下到上、自内到外，按一定顺序将各元件可靠地连接起来，同时进行主要尺寸的调整。最后，选用常用工具进行检验。图7槽系组合钻摸1-其他件；2-基础件；3-合件；4-定位件；5-紧固件；6-夹紧件7-支承件；8-导向件构思产品图纸结构草图组装试装调整检验常用工具实验8变速箱拆装实验制造装备实验目的：掌握变速箱的结构构造以及速度调节的工作原理。图8MR513B变速器内部结构示意图与实物图1-输入轴；2-输入轴一档齿轮；3-倒档齿轮轴；4-倒档空转齿轮总成；5-输入轴倒档齿轮；6-输入轴二档齿轮；7-输入轴五档齿轮总成；8-五档同步器组件；9-输入轴三档齿轮总成；10-高速同步器组件；11-主轴常啮合齿；12-主轴；13-延伸箱；14-中间轴常啮合齿；15-后箱；16-中间轴三档齿轮；17-中间轴；18-中间轴五档齿轮；19-中间轴二档齿轮总成；20-低速同步器组件；21-中间轴一档齿轮总成；22-前箱根据所拆装编号的变速箱，绘制传递路线图。结合变速箱传递路线图，具体描述一下各档位动力传递路线。实验9振动实验制造装备实验目的：1）了解机床振动产生的原因，掌握评价数控机床整机振动测试的指标：固有频率、阻尼比、模态振型、动刚度、振动响应等。2）熟悉整机振动测试的关键步骤：包括确定实验仪器设备、确定实验内容、搭建振动实验系统、振动测试、测试数据分析等。3）掌握测振传感器及其配套仪器的使用方法。4）了解对振动信号数据的处理方法以及评价方法。机床的振动问题主要分为三类分别是固有特性、动力响应和动力稳定性问题。因此数控机床的整机振动测试内容应该包括：确定固有频率、阻尼比、模态振型、动刚度、振动响应等指标作为机床整机测试应的评价指标。图9响应测试实验系统搭建响应测试实验系统，如图9。振动测试模态测试动刚度测试实验10机器人实验制造装备实验目的：1）熟悉并掌握机器人系统组成，包括本体、控制柜的功能。2）掌握机器人坐标系的种类与应用。3）基于示教模式与执行模式，实现机械臂正向、反向、圆弧正反向运动动作，完成设定路径的作业任务。基于示教模式实现机器人正向、反向、圆弧正向反向的运动。进入作业管