机械加工基础实验作业指导书

机械加工基础实验作业指导书一、实验目的通过机械加工基础实验，掌握车削、铣削、钳工等典型机械加工工艺的基本操作方法，理解切削加工的核心原理（切削力、切削热、刀具磨损规律）；熟悉普通车床、铣床、钻床等设备的操作规范与维护要点；培养工程实践中的安全意识、质量意识，提升问题分析与解决能力，为后续专业学习与工程实践奠定实操基础。二、实验设备与材料1.加工设备金属切削机床：普通卧式车床（如C6140型）、立式铣床（如X5032型）、台式钻床（如Z4120型）；钳工设备：钳工台、台虎钳、砂轮机；测量设备：游标卡尺（精度0.02mm）、外径千分尺（精度0.01mm）、百分表及表座、直角尺、塞尺。2.刀具与辅具车削刀具：90°外圆车刀、45°端面车刀、麻花钻（Φ8mm、Φ10mm）、切断刀；铣削刀具：圆柱立铣刀（Φ12mm）、键槽铣刀（Φ6mm）；钳工工具：划针、划规、钢直尺、手锯、平锉（粗、细齿）、什锦锉。3.工件材料金属材料：铝合金棒料（Φ30mm×100mm）、45钢块料（100mm×50mm×20mm）、Q235钢棒料（Φ25mm×80mm）；非金属材料：有机玻璃棒（Φ20mm×80mm，可选，用于对比切削性能）。三、实验内容与操作步骤（一）实验项目一：车床基本操作与轴类零件车削1.实验准备熟悉车床操作面板：识别主轴启停、转速调节（手动/自动换挡）、进给手柄（纵向/横向倍率）、冷却泵开关等功能；检查车床状态：导轨润滑是否充足，卡盘/尾座顶尖是否紧固，各手柄是否归至“零位”。2.工件装夹三爪自定心卡盘装夹：清理卡盘爪与工件端面，将铝合金棒料伸出卡盘约50mm，用卡盘扳手对角拧紧（防止工件偏心），低速空转（n=100r/min）检查装夹稳定性（无明显跳动）。尾座辅助支撑：加工长轴时，安装尾座顶尖（活顶尖/死顶尖），调整尾座位置使顶尖与工件中心孔贴合，锁紧尾座。3.刀具安装与对刀安装90°外圆车刀：刀具底面紧贴刀架，刀尖高度与主轴中心等高（可通过尾座顶尖或试件端面比对），用扳手紧固刀架螺钉，检查刀具悬伸量（≤2倍刀杆直径，防止振动）。手动对刀：启动主轴（n=300r/min），手摇纵向/横向手柄，使刀尖轻触工件外圆，记录此时机床坐标系（或相对坐标系）的X、Z轴数值，作为对刀基准。4.车削加工外圆车削：设置切削参数（粗车：ap=2mm，f=0.2mm/r，v=100m/min；精车：ap=0.5mm，f=0.1mm/r，v=150m/min），沿Z轴（纵向）进给加工φ25mm外圆。每进刀一次后退回刀具，试切法测量尺寸（先切削1-2mm，退刀测量，计算余量后调整ap）。端面车削：刀具移至工件端面外，沿X轴（横向）进给，车削端面至平整，用直角尺检查端面与轴线的垂直度。台阶车削：调整横向进给量，车削高度为5mm的台阶，保证台阶端面与轴线垂直，外圆尺寸（如φ20mm）符合要求。5.质量检测尺寸测量：用游标卡尺测外圆直径（≥3个位置），千分尺测精车部位，记录尺寸误差（实际尺寸-公称尺寸）；形状误差：用百分表检测外圆圆柱度（工件转动一周，百分表最大与最小读数差为圆柱度误差）。（二）实验项目二：铣床平面铣削与槽加工1.设备调试启动铣床，检查主轴润滑与冷却系统，安装圆柱立铣刀（Φ12mm），用扳手紧固刀柄螺母，低速空转（n=500r/min）检查刀具跳动（≤0.02mm）。安装工件：45钢块料用平口钳装夹，找正工件（划针或百分表使上平面与工作台平行、侧面与进给方向平行），夹紧力适中（避免变形）。2.对刀与参数设置Z轴对刀：手摇工作台使刀具接近工件上表面，改用微调手柄，刀具轻触工件时记录Z轴坐标，设置铣削深度ap（粗铣ap=3mm，精铣ap=0.5mm）；进给参数：纵向进给速度vf=100mm/min，主轴转速n=800r/min（高速钢刀具加工钢件时v≤30m/min，硬质合金刀具v≤100m/min）。3.平面铣削手动移动工作台，使刀具位于工件待加工区上方，启动主轴与冷却泵，沿X轴进给铣削平面（铣削宽度ae=10mm）。完成一层后，Z轴下降ap，重复铣削至工件厚度（如从20mm铣至18mm）。精铣时，减小ap与进给量，提高表面粗糙度（Ra≤3.2μm）。4.槽加工（键槽/矩形槽）更换键槽铣刀（Φ6mm），对刀后设置铣削深度ap=5mm，进给速度vf=50mm/min，主轴转速n=1200r/min；沿X轴进给铣削槽长（如30mm），用塞尺检查槽宽/深度，游标卡尺测槽的位置尺寸。（三）实验项目三：钳工基础操作（划线、锯削、锉削）1.划线工件表面清理：砂纸去除45钢块料氧化皮，涂蓝油（或粉笔灰）便于划线；基准选择：以工件上平面、左侧面为基准（已加工面），用钢直尺、划针、直角尺划出加工线（如锯削线：长50mm，锉削面：10mm×20mm），划规划出圆弧（如R10mm），检查划线尺寸精度（±0.1mm）。2.锯削安装锯条：齿尖向前，松紧适度（手拨锯条有轻微弹性）；锯削操作：工件夹紧在台虎钳上，锯条与工件垂直，起锯角15°-30°，轻压力、往复速度20-40次/分钟。锯缝深度接近工件厚度时，减小压力防变形/断锯。3.锉削选择锉刀：粗锉（去余量）、细锉（精修）；锉削姿势：身体与台虎钳成45°，右手握柄、左手压前端，水平推力均匀，速度40-60次/分钟；表面修整：细锉修平锯削面，直角尺检查平面度（间隙≤0.05mm），砂纸（240#）抛光至Ra≤3.2μm。四、实验安全与操作规范1.安全防护着装要求：穿工作服、戴防护眼镜，长发束起，禁止穿凉鞋/短裤；设备操作：启动前检查周围人员，严禁戴手套操作旋转设备（如车床卡盘、铣床主轴），加工时不得触摸工件/刀具（防烫伤、划伤）；应急处理：工件飞出、刀具断裂时，立即按急停按钮，报告指导教师，不得擅自处理。2.设备维护加工前：检查机床润滑（车床导轨、铣床丝杆加注润滑油），清理铁屑/杂物；加工中：及时用毛刷清理铁屑（禁止用手/嘴吹），切削液不足时补充，避免刀具干切；加工后：关闭电源，清理设备与工作台，刀具、量具归位，填写设备使用记录。3.操作禁忌禁止超性能使用：车床加工长轴（超过卡盘1.5倍直径）需尾座支撑，严禁低刚度刀具加工大切削量；量具使用：量具轻拿轻放，工件停转后测量，不得在工件发热时测量（防热胀冷缩）；文明操作：工具、工件摆放有序，保持实验室整洁，不得乱涂乱画。五、实验数据记录与分析1.数据记录设计表格记录加工参数与结果（示例：车削实验数据）：工件材料刀具类型切削参数（ap/mm,f/mm/r,v/m/min）加工前尺寸（mm）加工后尺寸（mm）尺寸误差（mm）表面粗糙度（Ra/μm）--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------铝合金90°外圆车刀粗车：2,0.2,100；精车：0.5,0.1,150φ30φ25-3.22.误差分析尺寸误差：刀具磨损（刃口变钝→切削力增大→工件让刀）、装夹误差（卡盘夹紧力不均→变形）、测量误差（量具精度、方法）；形状误差：车床导轨直线度、主轴跳动→圆柱度误差；铣床工作台平面度、工件装夹变形→平面度误差；表面质量：切削参数（v过低→积屑瘤，v过高→刀具磨损）、刀具刃口质量（崩刃、磨损）、冷却润滑（切削液不足→刀具粘结）→表面粗糙度变差。3.改进建议调整切削参数：提高v、减小f→改善表面质量；优化装夹方式：增加支撑、使用软爪→减小装夹变形；更换刀具：硬质合金刀具替代高速钢→提高效率。六、实验报告要求1.报告结构实验目的：简述实验目标；设备与材料：列出使用的机床、刀具、量具、工件；内容与步骤：图文结合（手绘/CAD图纸）描述加工过程，重点说明对刀、装夹、参数设置；数据与结果：整理表格，绘制误差分析图表（如尺寸误差曲线）；分析与讨论：结合理论（如切削三要素对质量的影响），分析误差原因，提出改进方案；结论与体会：总结收获，反思不足，对实验教学的建议（如设备更新、指导优化）。2.格式要求图表清晰：图纸标注尺寸/公差，表格有标题/单位，图表编号（如图1车床对刀示意图）；语言规范：使用工程术语，分析深入（结合《机械制造工艺学》理论）；字数要求：正文≥1500字，分析讨论部分体现知识应用。附录（可选