《機械制造技術》《機械制造技術基礎》實驗指導書

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1、適用于機械類各專業(yè)機械制造技術 機械制造技術基礎實驗指導書編寫 陸 瑛 朱紅瑜河南工業(yè)大學機電工程學院2007 年 9 月實驗普通車刀標注角度測量及分布一、實驗目的及要求：1、掌握車刀標注角度的基本測量方法，加深對車刀具各種角度、各種參考 平面、各種參考系概念的理解。2、了解車刀測角儀的主要結構、工作原理和使用方法。3、通過對對剖面角度的測量及計算， 加深了解各剖面角度之間的相互關系。二、實驗內(nèi)容：在主剖面參考系中測量外圓車刀，端面車刀的主偏角Kt、付偏角Kt 、前角To、后角a。、和刃傾角入s。三、實驗裝置及設備：1、車刀測角儀2、被測車刀四、實驗儀器的結構及使用1、車刀測角儀的結構及使用：

2、車刀測角儀結構如圖( 1)所示。它由底座、立柱、滑體、刻度盤、工作臺、 指針、手輪等組成。轉(zhuǎn)動手輪 1可以使滑體帶動刻度 2、 3 上下移動，松動手輪 2可以使刻度盤 2 繞手輪 2 的軸轉(zhuǎn)動，在刻度盤 3 上讀出刀具角度值。指針的底邊和兩平行側邊垂直，均可做工作邊，把底邊和側面與待測表面 靠緊，可以從大刻度盤上讀出角度值。2、角度的測量(1)主偏角K-和刃傾角入s。調(diào)整工作臺使主刀刃與指針 1 的底邊貼合，這時刻度盤 1 上工作臺轉(zhuǎn)角為K-,刻度盤2上指針1轉(zhuǎn)角為入so( 2)前角 To。調(diào)整工作臺和指針 1，使指針 1 的底邊貼緊前刀面， 并垂直于主刀刃在底面 的投影(可以在測量主編角 K

3、T 以后，把工作臺轉(zhuǎn)過 90)，從刻度盤 2上讀出 角度值。3）后角 a o調(diào)整工作臺和指針1,使指針1側邊緊貼刀具后刀面，并使主刀刃在基面的 投影垂直于指針1的底邊，從刻度盤2上讀出后角值。（注：付前角To、付后角a o ，按同樣方法測理）。五、實驗過程：1、在測角儀上按上述方法測出所要求的角度。2、畫出刀具的各剖面圖，并標明參考平面。六、實驗總結：計算所測車刀在縱橫剖面參考中的角度值。刻度盤3滑體b-l.指針3刻度盤2指針下輪2于輪1刻度盤1工作臺立柱圖 (1)本實驗在刨床上進行，如圖所示，將實驗用的試件制成長a =50mm，厚h=5mm，然后在一定的切削實驗二刨削加工切屑變形實驗一、實驗

4、目的與要求：1觀察切削過程，認識各種切削的形狀。2、掌握測量切削變形的方法。3、研究切削厚度，前角和工件材料對切屑變形的影響規(guī)律。二、實驗設備及用具：1設備：B665型牛頭刨床。2、刀具：高速鋼刨刀（三把）To = 15a o =8Kt =90入s =:0To = 20a o =8Kt =90入s =:0To = 25a o =8Kt =90入s =:03、用具：游標卡尺、鋼板尺、細鋼絲。4、試件：45鋼、銅、100X 50X 5各類板板。三、實驗基本原理在切削過程中，由于發(fā)生塑性變形，使切削層尺寸發(fā)生變化，與原切削層 尺寸比較，長度Lc變短，厚度a p增加，這種現(xiàn)象稱為切屑收縮，切屑收縮的大

5、 小，一般能反映切屑變形的適度，用變形系數(shù) E表示。ac四、方法步驟條件下，進行切削，并用細銅絲及鋼板尺, 量出切削長度Lc，即可求出在一定條件下 的變形系數(shù)E。其中：Lc、ap切屑的長度、厚度L、Cc切屑層的長度、厚度L=100mm，寬=Lc ac1、a C與E的關系固定下列條件：切削速度 v試件材料試件長度刀具材料刀具前角依次改變切削厚度aC進行切削，收集切屑，用細銅絲及鋼此尺，測出切屑 長度LC,記入報告書表格，并作出a c E曲線。2、To與E的關系固定下列條件：切削速度 v切削厚度aC試件材料試件硬度試件長度刀具材料依次改變不同的刀具前角，To進行切削，測量切屑長度LC計入報告書表格

6、, 并作出To E曲線。3、工件材料與E的關系 固定下列條件：切削速度 v切削厚度aC試件長度刀具材料刀具前角依次改變試件材料，進行切削，收集切屑，測量切屑LC填入報告書表格，通過以上實驗步驟，從而可以看出各種條件，對變形的影響規(guī)律。思考題：1、切屑有幾種類型？它們的形成過程及特點如何？2、刀具前角To和切削用量，對切屑變形系數(shù)的影響如何？為什么？實驗三工件表面質(zhì)量控制實驗一、實驗目的：1用單因素實驗法，研究刀具幾何角度，切削用量（切削速度V進行量f）對加工表面質(zhì)量（或光潔度）的影響。2用正交實驗法，研究刀具，切削速度 V，進給量f三因素，如何選取組 合，才能在現(xiàn)有條件下獲得最好的表面質(zhì)量（如

7、光潔度，形位誤差等）。二、實驗設備及儀器：1普通車床2、外圓車刀4把3、45#鋼工件4、表面光潔度測量儀（或光切顯微鏡）三、實驗步驟1單因素法 4種不同車刀車削進行加工，比較表面質(zhì)量 90主偏角，小負倒棱車刀車削加工 =450轉(zhuǎn)/分（一定），a=0.3。進給量f0.0360.10.20.3表面質(zhì)量90主偏角，小負倒棱車刀加工（一定）f = 0.1, ap=0.3機床轉(zhuǎn)速n1040100160250450900表面質(zhì)量2、正交實驗法 確定實驗指標和實驗因素a實驗指標：工件表面質(zhì)量 b、實驗因素：車刀種類，切削速度 V，進給量f 確定各因素水平，列出因素水平表及正交實驗表，并進行切削加工實驗因素水

8、平表因素機床轉(zhuǎn)n車刀主偏角進給量1水平10900.12水平45750.23水平90450.3正交實驗表實驗號轉(zhuǎn)速n刀具主偏角進給量表面質(zhì)量11（ 100）1（ 90）3（ 0.3）22（ 450）1（ 90）1（ 0.1）33（ 900）1（ 75）2（ 0.2）41（ 100）2（ 75）2（ 0.2）52（ 450）2（ 75）3（ 0.3）63（ 900）2（ 75）1（ 0.1）71（ 100）3（ 45）1（ 0.1）82（ 450）3（ 45）2（ 0.2）93（ 900）3（ 45）3（ 0.3）IIIIII極差R3、分析實驗結果 根據(jù)極差R的大小，排列現(xiàn)在條件下影響表面質(zhì)量的主

9、次因素主次 找出較優(yōu)組合形式 在較優(yōu)組合下，進行實驗、驗證實驗結果。實驗四 CA6140 結構剖析與調(diào)整實驗一、目的與任務1、目的觀察和分析理解機床傳動系統(tǒng)及變速系統(tǒng)的操縱機構的作用及工作原理， 了解機床主要部件的構造和調(diào)整方法，及其機床的應用范圍。2、任務（1）對照機床的裝配范圍，仔細觀察機床的結構， （主軸箱、進給箱、尾 架、溜板箱、供油系統(tǒng)）和機床的運動（主運動、進給運動、快速進退運動等） 以及運動的傳動過程。（2）對照傳動系統(tǒng)圖，了解各操縱手柄的作用，分析操縱機構的類型。a）主運動變速手柄；b）進給變速手柄；c）控向手柄。（3）對照部件裝配圖，了解可能觀察到的一些部件的特殊結構（如摩擦

10、離 合器控制操縱機構，主運動制動機構等） 。（4）了解機床運動參數(shù)的調(diào)整方法。二、設備：CA6140 普通車床一臺。CA6140 普通機床掛圖一套。工具若干。三、實驗步驟：1、觀察 CA6140 各部件和機床的布局。2、在指導教師的指導下開動機床，觀察所有的運動及變速情況。3、完成本實驗的任務，進行詳細的觀察與分析。4、實驗總結與提問。四、思考、分析與故障排除：1、CA6140 主要由哪些部件組成？其功用是什么？2、機床上的各個操縱手柄的功用是什么？3、根據(jù)進給量銘牌回答下列問題： 機床可加工哪些類型的螺紋？其導程如何表示？ 當加工大螺距螺紋時，對機床主運動應用什么限制？為什么？ 當進行精細加

11、工時，對機床主運動應有什么限制？為什么？ 若加工螺距為 1.75mm 的螺紋時，進給箱各手柄應如何調(diào)整？ 若加工螺距為18mm的螺紋時，機床應如何調(diào)整？4、當摩擦離合器的內(nèi)外摩擦片由于磨損而產(chǎn)生較大間隙昱，應如何調(diào)整？5、正反轉(zhuǎn)手柄是如何定位的？6、單項超越安全離合器的工作原理是什么？7、當機床停車后，主軸有自轉(zhuǎn)現(xiàn)象是什么原因造成的？8、調(diào)整機床時，光桿、絲桿同時轉(zhuǎn)運是什么原因造成的？9、柱工件加工后外徑錐度超差的原因是什么？10、車削螺紋時，螺距不勻及亂紋的原因是什么？11、床頭箱油窗不見注油的原因是什么？實驗五 丫3150E滾齒機床結構傳動分析一、實驗目的1、了解機床用途，主要技術參數(shù)，主

12、要部件的布局及相對運動關系。2、通過加工一斜齒圓柱齒輪，熟悉滾齒機的換置計算和調(diào)整方法，并進行 機技術應用。3、學習滾齒機的傳動系統(tǒng)和工作原理。二、Y3150E滾齒機的主要技術規(guī)格與附件：1、加工規(guī)范：工件最大直徑500mm工件最大模數(shù)8mm最大加工寬度250mm工件最少齒輪-Z最少K （滾刀頭5 數(shù)）2、刀架刀具最大直徑160mm刀具最大長度160mm刀架最大回轉(zhuǎn)角度240刀具最大軸向移動量55mm刀架垂直快速移動速度0.5325 公尺 /分刀架垂直手移動每轉(zhuǎn)移動量0.75mm3、工作臺工作軸心到刀具軸心間的距離最大330 mm最小30 mm工作臺面到刀具軸心間的距離最大535 mm最小23

13、5 mm工作臺直徑510 mm工作臺液壓快速移動距離50 mm工作臺水平手移動每轉(zhuǎn)移動量2mm工作臺工件用心軸直徑4、變換齒輪30 mm主傳動變換齒輪分齒、差動、進給變換齒輪模數(shù)輪寬孑L徑材料模數(shù)輪寬孑L徑材料3毫米20毫米 30D452毫米20毫米 30D45 或 HT21-40齒數(shù)：22、33、（2 件）、44齒數(shù)：20 （2 件）、23、24、25、26、30、32、33、34、35、37、40、41、43、45、46、47、48、50、52、53、55、57、58、59、60 （2 件）61、62、65 67、70、71、73、75、79、80、83、85、89、90、92、95、97

14、、98、100模數(shù)輪寬孑L徑材料2毫米20毫米 30D45齒數(shù)：24、36、（4 件）、48三、機床傳動系統(tǒng)圖1四、機床的調(diào)整計算1切削速度傳動鏈（電機一滾刀）其調(diào)整公式：u = A U =“刀B124.583n刀一一滾刀轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）1000 Vn刀 =%V=切削速度4=滾刀直徑滾刀切削速度是根據(jù)刀具材料、工件材料及其粗、精加工的要求等來確定的，現(xiàn)將咼速鋼滾刀的切削范圍列表如下，以供參考工件材料切削速度（m/min）粗 切精切鑄鐵V 202025鋼（極限強度60N/mm以下）V 803035鋼（極限強度600N/mm以上）V 252535青 銅2550塑 料2540本機床備有三對變速齒輪、變

15、換齒輪與主軸箱內(nèi)推擋變速組相配合可得9級轉(zhuǎn)速，如下圖所示掛輪轉(zhuǎn)速AE轉(zhuǎn)/分手柄位置BA224433334422I4080160II63125250III50100200由公式n刀J00V計算得的結果，如與上圖表中轉(zhuǎn)速不符，可選擇與結果相近的一級主軸轉(zhuǎn)速。除上述計算法求A、B掛輪外，還有根據(jù)切削速度V,查切削速度計算圖的 方法求A、B掛輪。切削速度計算圖在機床使用說明內(nèi)。2、分齒（范成）運動傳動鏈根據(jù)加工過程中滾刀每旋轉(zhuǎn)一周，工作轉(zhuǎn)過 K轉(zhuǎn)，推出其調(diào)整公式：Za c e 24 Ku 二b d f ZK滾刀頭數(shù)Z刀工件齒數(shù)當 5 Z 工/K 20 時，取 e=48f=24當 2K Z 工/K3時，

16、一般采用兩次以上加工）。直至切出全齒深。10、加工完畢后，停車，快速退回廠架，退出立柱，并檢查工件尺寸。11卸下工件、滾刀及全部配換掛輪，并清理機床。實驗六機床的機何精度檢驗一、實驗目的通過對普通車床的精度檢驗，掌握機床幾何精度的檢驗方法，分析機床幾 何精度對加工零件精度的影響。二、所用工具千分表（1/100）;千分表架；水平儀；長、中、短三支車床精度檢 驗心棒；頂尖三個；鋼板尺等。三、實驗內(nèi)容：檢驗：1、溜板移動在垂直平面內(nèi)的直線度。2、溜板移動時的傾斜。3、主軸錐孔中心線的徑向跳動。4、溜板移動，對主軸中心線的平等度。5、主軸軸肩支承面的跳動。6、主軸的軸向竄動。7、主軸定心軸頸的徑向跳動

17、。8主軸錐孔中心線和尾座頂尖套錐孔中心線對溜板移動的不等高度。四、實驗方法1、檢驗溜板移動在垂直平面內(nèi)的直線度。方法：搖動手把，將刀架向頂頭中心線移動。在溜板上靠近刀架的地方放 一個和床身導軌平儀的讀數(shù)依次排列，畫出溜板的運動曲線。在每一米選種上的運動曲線和它的兩端點連接間的最大座標值，就是一米 行程上的直線度誤差。在全部行程上的直線度誤差。2、檢驗溜板移動時的傾斜：方法：搖動手把，將刀架向頂尖中心線移動。在溜板上靠近刀架的地方垂直于床身導軌放一個水平儀。移動溜板，每隔250 （或小于250）毫米記錄一次讀數(shù)，在溜板的全部行程上檢驗。水平儀在每一米行程上讀數(shù)的最大代數(shù)差值，就是溜板在移動的傾斜

18、度誤 差。簡圖2( :1 一11 j1 L1J廠！I3、主軸錐孔中心線的徑向跳動：方法：在主軸錐孔中緊密地插入一根檢驗棒，將千分表固定在機床上，使千分表測頭觸及在檢驗棒表面上，旋轉(zhuǎn)主軸分別在靠近主軸端部的a處距a處300mm （或150mm）的處檢驗徑向跳動。然后，將檢驗棒從錐孔中取出，使檢驗棒旋轉(zhuǎn)180后，再插入，按上述方法再進行一次檢驗。a、b兩點的誤差分別計算，千分表兩次測量讀數(shù)的代數(shù)和的一半，就是徑 向跳動的數(shù)值。簡圖34、溜板移動對主軸中心線的平行度：方法：在主軸的錐孔中緊密地插入一根檢驗棒，將千分表固定在溜板上，使千分表測頭頂在檢驗棒的表面上，移動溜板分別在a上母線和b側母線上檢驗

19、a、b的測量結果分別以千分表讀數(shù)的最大差值表示。 然后，將主軸旋轉(zhuǎn)180再同樣檢驗一次。a、b的誤差分別計算，兩次測量結果的代數(shù)和的一半就是平行度的誤差簡圖4lh5、主軸軸肩支承面的跳動：方法：將千分表固定在機床上，使千分表測頭觸及在主軸軸肩支承面靠邊緣的地方，旋轉(zhuǎn)主軸，分別在相距 180的a點和b點檢驗記下a、b兩處千分 表的讀數(shù)，其差值就是支承面跳動的數(shù)值。6、主軸的軸向竄動：方法：在主軸錐孔中緊密地插入一根短檢驗棒，將千分表固定在機床上， 使千分表測頭觸及在檢驗棒的端面靠近中心線的地方，旋動主軸檢查。千分表讀數(shù)的最大差值，就是軸向竄動的數(shù)值。7、主軸定心軸頸的徑向跳動：方法：將千分表固定

20、在機床上，使千分表測頭觸及在主軸定心軸頸的表面 上。旋轉(zhuǎn)主軸檢驗，千分表讀數(shù)的最大差值，就是徑向跳動的數(shù)值。 簡圖78主軸錐孔中心線和尾座頂尖套錐孔中心線對溜板移動的不等高度。方法：用頂尖將檢驗棒安裝在機床上，將千分表固定在溜板刀架上，千分 表測頭軸線垂直于檢驗棒軸線，千分表測頭觸及檢驗棒上母線移動溜板，分別 在主軸端和尾座頂尖端各測一次，其千分表讀數(shù)差值為不等高度。簡圖8五、實驗要求：1記錄檢驗結果。2、填寫實驗報告。3、每人做一項實驗。六、注意事項：1在實驗過程中注意愛護使用儀器和設備，做到輕拿輕放。2實驗中所用儀器的工作原理，使用方法，請看附錄（1）（2）。3、實驗（一）的數(shù)據(jù)處理方法請

21、參看附錄（3）。一、水平儀1結構及工作原理水平儀是一各測量角度的儀器，它上面裝有一個玻璃管，對于角度的測量 就是靠這個玻璃管來完成的，在玻璃管內(nèi)裝有一部分液體，以及一定量的空氣, 在玻璃管上刻有一定的刻度，可以通過氣泡在不同的位置而讀出一定的數(shù)值。圖一（1）當水平儀傾斜一定的角度以后，氣泡就要移動一定的位置，因為水平儀內(nèi) 的氣泡始終都要保持在水平位置。若將一讀數(shù)精度為0.02/1000的水平儀放置于100mm長的直尺表面，精度 0.02/1000所表示的意思就是，在一端墊起 0.02mm的高度，此時水平儀中氣泡 移動的距離剛好是一個刻度值。水平儀連同平尺的傾斜角a的大小，可從下式計算：H0.0

22、27tg210L 1000:-=4從上式可知，0.02/1000水平儀的氣泡每移動一個刻度其傾角為4，如上圖可求出在200mm處直尺的高度變化量 H,(實測時，多用專用墊鐵將水平儀 墊起測量，專用墊鐵的支承距離等于水平儀的長度為200mm)。.：H 1-=0.00002Li H1=L1 X 0.00002=200X 0.00002=0.004(mm)由上式可知，水平儀的實際變化量與所使用的墊鐵的支承距離L1有關。2、水平儀的讀數(shù)方法：在測量時，一般總是將水平儀在起端位置時的讀數(shù)作為零位，然后，依次 移動水平儀墊鐵，記下每一位置的讀數(shù)(如圖一 3)，根據(jù)水準儀中的氣泡移動 方向與水平儀的移動方向

23、來確定被檢測導軟軌平面的傾斜方向，如方向一致一 般讀為正值，它表示導軌面向上斜，否則，為負值，向下斜。讀數(shù):3、用水平儀檢查導軌不直度的誤差計算例題。儀器精度：0.02/10000導軌長度：10000mm墊鐵長度：200mm讀數(shù)如下表：測量位置(mm)02002004004006006008008001000讀數(shù)(格)0+100.51讀數(shù)換算(mm)00.0040.0020.004誤差圖如下:0* 04D * 02lOO-S-由直線度誤差的計算方法，可得直線度的誤差為:0.0004 ( 0.002)=0.006mm4、注意事項：(1) 在測量時，依次移動水平儀的墊鐵，使每次測量位置互相接，這樣

24、才 能測繪出導軌面在軸線方向，形狀相近的曲線。(2) 由水平儀讀出的數(shù)值(格數(shù))，只是一個角度的變量，應換算成為高 度的變量，才能繪圖計算。實驗七車床工藝系統(tǒng)靜剛度的測定一、實驗目的1熟悉機床靜剛度測定方法；2、掌握車床部件剛度及車床剛度的計算方法;3、了解車床剛度對加工精度的影響。二二二、實驗設備及工具：1CA6140車床一臺；2、數(shù)字測力儀一套；3、力傳感器一套;4、百分表（帶磁力表架）三套;5、心軸、實驗原理：一件。在金屬切削加工中，機床一刀具一工件組成一個工藝系統(tǒng)，這個工藝系統(tǒng) 在切削力的作用下將會產(chǎn)生變形（彈性變形及塑性變形，塑性變形主要是構件 接合面間的變形）。這種變形，會破壞已經(jīng)

25、高整好的刀具和工件之間的相對位置， 以及成形運動的位移、速度關系，使加工后的工件產(chǎn)生幾何形狀誤差和尺寸誤 差，此外，還能產(chǎn)生振動，影響加工表面光潔度。工藝系統(tǒng)在靜載荷作用下，會產(chǎn)生靜變形，載荷越大變形也越大，我們把 靜力作用下產(chǎn)生變形的比值j = p稱為工藝系統(tǒng)的“靜剛度”。y在外園車削的工藝系統(tǒng)中，一般來說，刀具有與工件都是簡單構件，其剛 度比較容易確定（用力學公式計算即可求得）。但對機床的剛度則是相當復雜的， 不可能都用公式作計算，故目前主要是用實驗的方法測定其剛度值。機床靜剛度測定法，是在機床靜止狀態(tài)下進行的，這一方面的本質(zhì)，是對 機床施加載荷（即模擬切削時的情況），然后測出在不同載荷下

26、機床各部分的變 形，再通過計算求出機床的剛度。車削外園時的三個方向的分切削力 Px、Py、Pz中，Py分力作用方向的變形 y,比起Px、Pz兩個分力產(chǎn)生的變形對加工誤差的影響要大的多，所以研究車削工藝系統(tǒng)剛度只要考慮 Py及其在此方向上的變形y,已相當準確了，故系統(tǒng) 剛度可寫作：pj系統(tǒng)公斤/毫米y根據(jù)定義：1111 = + +j系統(tǒng)j系統(tǒng)j刀具j工作車刀在工件徑向方向的剛度與機床，工件剛度相比較是很大的，可以略而 不計。所以當工件剛度足夠大時，我們可以認為：1 _ 1j系統(tǒng)j系統(tǒng)而機床的剛度是由機床各部件（如車床的床頭、尾座、刀架等）的剛度決 定的。因此，當已知機床各部件的剛度的情況下，即可

27、計算出機床的剛度。Pyj頭：y頭Pyj尾二y尾Pyj架-y架當車刀在工件全長上任意一位置時（見圖一），貝冋導出各部件剛度的一般 算式即：（X/L”j尾：y尾（L -x）Py/Lj頭:y頭Pyj架-y架從而可導出車床剛度的普遍計算式:1j機床11 L - xx()j 尾()j架j頭LL由此式可以看出，j機床隨著車刀位置的不同而變化，當車刀處于工件中間 位置時L(x =)，z車床的剛度為：1j機床1 1) j尾(4j頭圖 一四、實驗方法與步驟：1、實驗方法：實驗裝置如圖2所示：在車床兩頂尖間，安裝一根剛性很好的軸1在刀架上裝一螺旋加力器5,在心軸與加力器之間安放傳感器 4,當轉(zhuǎn)動加力器中的螺 釘時

28、，刀架與心軸之間便產(chǎn)生了作用力，加力的大小可由數(shù)字測力儀7讀出。作用力一方面?zhèn)鞯杰嚧驳都苌希硪环矫娼?jīng)過心軸傳到前后頂尖上，實驗時將 百分表分別放在靠近刀架床頭頂尖和尾頂尖處，測出在Py力的作用下，床頭、床尾座及刀架的變形值，(百分表2、3、6讀出。)然后按Pj公式計算床頭、尾座、刀架的靜剛度。y圖二di c,r2、實驗步驟（1）把螺旋加力架夾固在刀架上，保證其加力點的高度與車床頂尖中心線 等高，加力方向垂直于心軸。（2） 將心軸安裝在車床兩頂尖間，尾座套筒伸出長度約50毫米，心軸在 頂尖間的夾緊力不宜過緊或過松，以用手可以轉(zhuǎn)動為宜。（3）在心軸與螺旋加力器之間安裝力傳感器。（4）用表架裝好百

29、分表2和3,分別固定在車床身上。（5）加載前把百分表調(diào)到零位，從 0到350公斤逐漸加載，每次增力 50 公斤，然后再從350公斤到0逐漸卸載，每次減少50公斤，接著按同樣操作重 新加載，卸載一次，注意第二次加載卸載時不要再調(diào)整百分表對零位。每次加 力和減力時，應記錄相應的機床部件變形量y,決將記錄的力和變形記入表格內(nèi)。五、實驗結果及計算：1、靜剛度測定記錄。2、繪制載荷變形圖，將所測得的載荷與相應的變形在平面直角坐標上繪出 載荷一一變形曲線圖。第二次載荷一一變形曲線應緊接第一次載荷一一變形曲 線，不要重新從原點出發(fā)。3、計算各部件的剛度（j頭、j尾、j 架）由于載荷一一變形曲線為非線性，說明

30、各區(qū)間部件剛度值是不相同的，其 大小應以該區(qū)間的曲線斜率表示（直=電）。同樣，各部件剛度是隨載荷大小 而變化的。嚴格的講，各部剛度應從圖內(nèi)曲線中求出平均值，為計算方便，也 可用最大Py力和最大變形值y的比值來代表。4、計算車床靜剛度：1j機床1111( )4j頭j尾j架六、整理實驗場地，交還實驗儀器、工具七、編寫實驗報告。實驗八加工精度統(tǒng)計分析、實驗目的和要求1掌握加工精度統(tǒng)計分析的基本方法。2、通過對測的數(shù)據(jù)進行處理分析，判斷該工序能否保證加工精度，有無廢 品，找出產(chǎn)生加工誤差的原因。3、了解計算機在加工精度統(tǒng)計分析中的應用。二、實驗內(nèi)容在M224半自動內(nèi)圓磨床上，連續(xù)加工一批同樣尺寸的套類

31、零件（如圖） 取樣100個進行測量，獲取孔尺寸數(shù)據(jù)。三、實驗用設備和儀器1、M224半自動內(nèi)圓磨床一臺；2、千分表、內(nèi)徑表桿一套，卡尺一把；3、計算機一臺。四、實驗原理在大批生產(chǎn)中，為了對某一工序的加工狀況進行分析、了解需要從該工序 連續(xù)生產(chǎn)出來的一批零件中，抽出部分零件，通過測量，獲取有關數(shù)據(jù)，應用 統(tǒng)計分析的方法，來判斷該工序的生產(chǎn)狀況，進而控制生產(chǎn)過程，保證產(chǎn)品質(zhì) 量。這種方法可用圖1來表示。其中，母體，是指該工序一次調(diào)整機床，加工 出零件的總數(shù)、樣本，是指從該工序中抽取的部分樣件。在調(diào)整法加工時，如果加工過程滿足：1加工系統(tǒng)中無變值系統(tǒng)性誤差（或其影響很小）；2、引起尺寸分散的偶然性誤

32、差是相互獨立的；3、引起尺寸分散的諸偶然性誤差中，無一起主導作用，則所加工的零件， 其尺寸參數(shù)的分布，服從于正態(tài)分布。對服從正態(tài)分布的參數(shù)，在應用統(tǒng)計分 析的進行數(shù)據(jù)處理時，應從以下幾個方面進行；（1）異常數(shù)據(jù)剔除在測取樣本數(shù)據(jù)時，有時會出現(xiàn)一個或幾個過大或過小的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù) 的出現(xiàn)，是屬于正常的呢？還是因為工件有硬質(zhì)點，或測量時疏忽大意而至， 這就需要我們加以判斷，如果是非正常出現(xiàn)，應予以剔除，判斷方法，采用萊 因達準則。萊因達準則的原理，是從以下思想出發(fā)后，特大或特小的數(shù)值，其出現(xiàn)的 概率很小，如果抽取的樣本，服從正態(tài)分布，則數(shù)值超出 6a范圍以外的概率為 小概率事件，小概率事件可視為不

33、可能事件，不可能事件一旦發(fā)生，則可視為 事件的出現(xiàn)并非偶然。即其中含有過失誤差，因此可以將超出6a范圍以外的數(shù) 據(jù)剔附除（為了簡化利用萊因達準則鑒別過失誤差的計算，可先從樣本數(shù)值中， 觀察確定特大或特小的值一個）將其剔除，計算剔除后樣本的均值和均方差， 再用6 a書評定剔除是否正確，即：若 |Xk X| 3aXk予以剔除（其中：Xk為假設的過失誤差數(shù)據(jù)）每剔除一個異常數(shù)據(jù)，再剔除下一個數(shù)據(jù)時，要重新計算均值和均方差， 直到全部數(shù)據(jù)均為非異常數(shù)據(jù)為止(2)樣本正態(tài)性評定由于實際測得的樣本數(shù)據(jù)分布與理論正態(tài)分布著一定的差距，需要對樣本 的正態(tài)符合性進行判斷，若為正態(tài)分布，才能在用統(tǒng)計分析的方法分析

34、加工誤 差時，采用6a原則來進行分析、研究，樣本正態(tài)性評定，用正態(tài)符合性標準R來判斷。R值的計算公式為：X2 KR =2KS ( mi _Noi )其中：X2 二 Noii 士Mi :某一區(qū)間的實際頻數(shù)；Noi :某一區(qū)間的理論頻數(shù)；pi：某一區(qū)間上的理論頻率值；N :樣本容量；S:實際分組間隔數(shù)目。(注意：實際頻數(shù)與理論頻數(shù)均不小于 5;對小于5的頻數(shù)應和相鄰的區(qū)間 的頻數(shù)合并)。判斷：若R3則認為樣本不符合正態(tài)分布規(guī)律。若RV 3則認為樣本符合正態(tài)分布規(guī)律。(1)樣本隨機性的評定數(shù)理統(tǒng)計的目的，就是要通過樣本去看母體。一個正態(tài)樣本能否代表母體 的特征，則要看它是否為隨機樣本，當獲得樣本的工

35、藝系統(tǒng)不存在變值系統(tǒng)性 誤差時，貝U所得的樣本為隨機樣本，否則，為不隨機樣本，為此，需要對正態(tài) 樣本進行的隨機性進行檢驗。其方法是續(xù)差法。續(xù)差法檢驗的步驟如下：1、工順序測得零件尺寸Xi，X2, Xn2、求續(xù)差：ai =X2 Xi， 02 =X3 X2，, ch 1=Xn Xn 1（共計n 1項）3、根據(jù)續(xù)差ai,可由下列公式來求母體方差 C12(n _1)4、求得樣本的方差cn(Xi -X)i -45、求臨界值tC to6、求 tqtqtq =1 -n +1其中，tq服從于標準正態(tài)分布，是顯著水平a =0.02的函數(shù)，有下列關系式（tq） =0.5 0.02=0.48tq值可由課本85頁，表

36、2-2查出。7、評定:若tvtq，則認為樣本不是服機樣本；若ttq，則認為樣本不是隨機樣本。從以上三個方面，對測得數(shù)據(jù)進行處理后，我們就可以用正態(tài)隨機子樣本 來對所測工序進行工藝論斷。正態(tài)隨機子樣可以反映母體的特征，因此可以應用6a原則，6a表示零件尺寸的實際分散范圍。求工藝能力系數(shù)CP：TCP =6 :-其中：T:公差分散范圍。由課本89頁表2-6,可查出工藝能力等級。從而判斷該工序能否保證加工 精度。（二）廢品率論斷：如果CPV 1,則肯定會有廢品出現(xiàn)，因為，此時零件尺寸誤差分散范圍，已超出零件尺寸公差的分散范圍，超出的那部分即為廢品，見圖2!圖2CPV 1時，廢品示意圖即使CPV 1,也

37、可能會有廢品出現(xiàn)，這是因為在調(diào)整機床時，沒能使公差分 散中心和實際尺寸分散中心重合；存在有調(diào)整誤差，當不重合程度使得實際尺 寸分散范圍超出公差分散范圍，就會出現(xiàn)廢品，見圖3。舍筮疔數(shù)范兇中心ri 調(diào)幫謀斗二丄二l“ !圖3 （T1葉，廢品示意圖在加工過程中，有可能出現(xiàn)假廢品，請同學們自己考慮在什么情況下的廢 品為假廢品。（三）用XR控制圖檢驗工藝過程是否穩(wěn)定。所謂工藝過程穩(wěn)定，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計的原理來講，就是工序過程的質(zhì)量參數(shù)總 體分布，其均值X和均方差a在整個工序過程中保持不變，為了檢驗工藝的穩(wěn) 定性，需要用到Xi和Ri兩張點圖。Xi控制點圖，是將一批工件按加工順序分 成m個為一組（m通常取4或5

38、,本實驗取m=4）求出每組的平均值 Xi，以組 號為橫坐標，以Xi為縱坐標，畫圖，Ri控制圖同上方法相同，Ri是每組數(shù)值的 極差（即最大與最小差的絕對值），以組號為橫坐標，Ri為縱坐標，畫圖。兩張 點圖合在一起使用，稱為 XP控制圖。X和R的波動反映了工件尺寸均值的變化趨勢和隨機誤差的分散程度。在X和R控制圖上，還應繪出中心線和控制線。對X圖中心線CL上控制線U C L = X A2R下控制線LCL = X_A2R對R圖中心線CL = R上控制線UCL二D4R下控制線LCL=D3R其中，A2, D4, D3由課本91頁，表2-8查出。五、實驗步驟1、教師簡述實驗原理，同學回答教師提出的有關實驗

39、的問題。2、 開動機床，按事先調(diào)好的尺寸，加工一批零件。（本實驗為100個）3、同學按加工順序，依次測量零件孔尺寸。4、加工完后，將測得的數(shù)據(jù)給教師一份，由教師作計算機數(shù)據(jù)處理演示。5、整理實驗場地。附：工藝過程加工精度診斷的計算機原理框圖：附1：工藝過程加工精度診斷的計算機原理框圖:選修實驗項目實驗一機床爬行實驗一、實驗的目的1觀察和了解機床爬行現(xiàn)象。2熟悉機床爬行的測試方法。3、熟悉光柵爬行測量儀和光線示波器的使用。二、實驗的工作原理1機床運動部件抵速爬行的原理：機床運動部件（如工作臺、溜板等）在低速度運動中出現(xiàn)的時態(tài)，時?；?時慢的現(xiàn)象稱為機床爬行。機床爬行一般產(chǎn)生在重載荷、低速運動的情

40、況下， 爬行位稱量一般在幾個 卩m到零點幾毫米范圍內(nèi)，爬行頻率一般不超過 10HZ, 爬行對精密機床及精密落地大型機床具有很大的危害。爬行現(xiàn)象的機理可用圖1來說明。圖中A為驅(qū)動件，C為導軌，從驅(qū)動件 到工作臺B之間的傳動部分用彈簧 D表示，工作臺B的質(zhì)量為m, B、C之間 處于混合磨擦（或半干磨擦）的條件下，當驅(qū)動件 A的速度V很小時，工作臺 就會出現(xiàn)斷續(xù)運動，即周期停頓的不均勻運動，造成這種現(xiàn)象的原因是：當接 通進給運動后，A便以勻速前進，這時由于傳送裝置 D被視為一彈性體，它一 直在增加著彈性變形，直到新傳遞的力能克服B、C之間的靜磨擦力時為止。在 這個階段中A移動了 xo,而工作臺B處于

41、靜止不動狀態(tài)，即傳動系統(tǒng)處于儲能 階段。當傳動力開始超過磨擦力時，靜止著的工作臺B便迅速地提高其運動速圖1A驅(qū)動件C單軌度，并超過驅(qū)動裝置 A所提供的運動速度，使系統(tǒng)中的位能釋放出來，傳動力 也相應地減小了，工作臺在運動到傳動力等于磨擦力的位置時，還會由于慣性爬行的力學模型B工作臺D傳動系統(tǒng) 力而繼續(xù)向前移動一段距離，直到作用于工作臺上的全部力平衡為止，它又重 新停頓下來，完成一次“跳躍”，跳躍結束時，傳動無件的彈性變形減小，以致 為了使其繼續(xù)運動，必須經(jīng)過某一停頓時間，然后再出現(xiàn)跳躍，這種一跳一停 的現(xiàn)象，就是時起時停的爬行，如果驅(qū)動速度較高，工作臺在一個循環(huán)之末速 度還未降到零，而彈簧 D

42、又開始被壓縮，下一下循環(huán)又開始了，則此時工作臺 的運動即處于時快的時慢的爬行狀態(tài)，當速度再提高到革一數(shù)值時，爬行現(xiàn)象 便消失，這個不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低速度，稱為爬行臨界速度。2、對機床爬行的描述方法機床爬行規(guī)律復雜，不能用單一參數(shù)表示，一般用位移一時間（s t）曲線描述時起時停的爬行，用速度一時間（vt）曲線描述時快時慢的爬行。圖2（ a）為不考慮過渡過程的理想化的典型 s t曲線，它非常直觀地描述 了爬行規(guī)律，從曲線可求得停頓時間ti，突跳位移量 S （通常稱為爬行量）以 及爬行頻率，（f（f =丄=）。爬行量 S直接影響加工精度，是表征機床T 匕“2的主要參數(shù)。圖2 爬行曲線心）爬行曲線圖

43、2 （b） vt曲線，根據(jù)這條曲線，可以求得最大速度Vmax，最小速度iVmin和爬行率f（f二一）。這種情況下，沒有突跳位移，所以無法用爬行量這個T參數(shù)表示，但此時速度變化比較直觀，而速度的不均勻性又是造成較大的表面波紋和較粗的主要原因之一，所以可用相對速度V =V max V min作為表征機V min床爬行的主要參數(shù)，如無明顯簡單規(guī)律，則必須對曲線的每個瞬時運動狀態(tài)進 行研究。三、實驗用調(diào)和和儀器本實驗需要下列設備和儀器：1外圓磨床一臺。2光柵爬行測量儀及專用直流電源各一臺。3、光線示波器及其電源各一臺。4、SBD6型超低頻雙線示波器一臺。5、磁性表架和磁力吸頭各一件。圖3為光柵爬行測量

44、儀的結構圖。底座 1上固定有光柵讀數(shù)頭支架和滾動 導軌副的固定部分5,在滾動導軌副的運動件4上固定著標尺光柵安裝架3,光 源6的光束經(jīng)過透鏡7后形成近似平行光束。此光束照射到指示光柵8和標尺光柵9上形成莫爾條紋。10是接受信號并把它轉(zhuǎn)化成電信號的硅光電池，滾動 導軌副運動4的端部裝有測量桿11,測量桿11借助彈性聯(lián)結器12和測量頭13 聯(lián)接，測量桿的另一端平時用螺釘鎖在儀器的外殼上，使用時需先松開螺釘才 可拉動測量桿，測量頭由軟磁材料制成，測量時它被裝在磁性表架上的磁力吸 頭吸住。四、實驗的步驟、方法和注意事項1、首先熟悉機床的操作按鈕及爬行儀和示波器的使用方法。2、 將爬行儀放在機床工作臺上

45、，并以爬行儀底座側面的基準面 G （見圖3） 找正，使其平面與機床導軌的平行度誤差小于 0.1/100mm,然后撥動開關，使爬 行儀底座1與導軌吸牢。3、將磁力表座固定在機床床身上，并將磁力吸頭裝上，利用銅套端面與爬 行儀的測量頭端面找正，然后取下隔磁銅套，使磁力吸頭與儀器頭吸牢。1 底座2支架3安裝架4、5滾動導軌6光源7透鏡 8 指示光柵9 標尺光柵10、硅光電池11測量桿12彈性聯(lián)結器13測量頭圖3光柵爬行儀結構示意圖4、按照說明書選用示波器振子并裝入感光紙，然后按圖4接線，在接通電 源前，應注意光線示波器的各個開關均處于斷路位置，更要注意光線示波器絕 對不能直接接到220V交流電路上去

46、。5、接通儀器電源，將機床工作臺進給量調(diào)至最小，啟動機床，爬行儀便開 始工作，調(diào)整直流輸出電瓶，使記錄圖形處于記錄紙中間位置，再調(diào)節(jié)輸出電壓幅度，使記錄圖形的峰一峰值約為40mm,這可在光線示波器的觀察屏上進行 觀察，同時由示波器進行監(jiān)視。6、按動光線示波器的電源的起輝按鈕，點燃示波器的高壓水銀燈，十分鐘 后亮度達到正常，選用100mm/min記錄紙速和0.01S,的時標進行記錄。由于時 標和紙速是聯(lián)動的，所以當按下示波器的記錄紙按鈕10X 100后紙速為 1000mm/s時標即是0.01S，按住拍攝按鈕，記錄紙記錄一段后手再抬起，于是 停止記錄，取下記錄紙在陽光或日光燈下爆光后即可得到記錄曲

47、線，然后熄滅高汞燈。7、逐漸調(diào)大機床的進給量，觀察超低頻示波器圖形，當為標準正弦曲線時， 記錄下此時工作臺的進給量。8切斷電源，結束實驗。但每個五、實驗數(shù)據(jù)的處理機床爬行狀態(tài)下的記錄圖形為一組具有畸變和疏密不均的正統(tǒng)信號 整周期正弦信號對應的位移量均為 0.02mm即20卩m （見圖5）。正弦信號的不 同高度值（A）對應著不同的位移量，根據(jù)記錄紙上的時標可確定各段位移對應 的時間，根據(jù)位移和時間的對應關系，可做出 st曲線，將時間坐標分成若干示渡器宅弼2儀3工作臺4導軼5宅淖及吏換器1超底顆示皴:喜FTt醴示潼屢微段，用微段的平均速 度近似地代表瞬時速 度，則可作出vt曲 線。S t曲線可由下

48、 述兩種方法作出：圖4機床用行試驗接踐團因記錄紙上一個整周期正弦信號對應的位移量s為20i m所以在一個周期內(nèi)應分成四段計算:在第I段中，即Sv 5卩m時:20S = arc300sin|h |(m)其中arc sin巴單位為度”。A在第II段中，即5卩mv Sv 10卩m時,sin(”m)A20S =10arc360在第III段中，即10 mv Sv 15 fl m20S =10arc360sin(”m)A在第IV段中，即151 mv Sv 20 i msin(m)A20S = 20 決 arc3602、檢查法圖6所示為放大了十倍的標準正弦曲線，我們在記錄紙上找出一些有特征的點，令為A、B、

49、C,等，然后測出它們所對應的h值，可根據(jù)圖6迅速的確定位移量So當記錄圖幅值不為20mm時，需先進行換算，此時，h”20hp式中：h根據(jù)記錄實沒蝗高度。在圖6中，S坐標上面 h在第I段中為正，第III 6中S坐標的下面一行帶hp記錄圖幅值。h查圖時使用的高度值的高度值。使用查圖法時，需特別注意記錄曲線所在的位置段, 一行數(shù)字對應著第I、III段中的位移量，記錄曲線高度 段中為負，但“ +”、“一”號對查找位移量無影響。圖 括號的數(shù)字，對應著第II、IV段中的位移量。 2)實驗二 鏜孔時自激振動及消振實驗一、實驗目的和要求1、了解鏜孔時產(chǎn)生的自激振動現(xiàn)象，觀察振紋。2、了解切削速度、切削深度與自

50、振振幅的關系。3、了解沖擊式消振鏜桿的消振原理，觀察其消振效果4、了解削邊鏜桿的消振原理，觀察其消振效果。二、實驗所用設備和食品1、CA6140 型普通車床一臺；2、Y6D3A 型電阻應變儀一臺；3、SC16 光線示波器一臺；4、DY3 型電源供給器一臺；5、鏜桿、鏜桿座及消振塊一套；三、實驗原理（一）振動原理 切削過程中產(chǎn)生自激振動的原因，各種學派解釋不一，其中較為主要的是 振型偶合自激振動原理（座標聯(lián)系自激振動原理）和再生激振動原理。在此我們只介紹振型偶合自激振動原理：按照該理論， 認為車刀與工件的相對振動運動， 是以質(zhì)量偶合的形式， 在？ 個方向上，相互關系的振動的組合（二個自由度的振動

51、） ；振動時，刀具與工件 切削截面的大小變化，而與振動的速度無關，如圖所示，刀尖由 A 點經(jīng) C 點到 B點，再由B點經(jīng)D點到A點，切入時，A - C- B切深較小，切出時B - D - A，切深較大，由于切深的變化，引起了切削力的變化。當?shù)都庋厍邢髁同方向（B- D-A）移動時，比當?shù)都庋嘏c切削力相反方向運動時（ A-C- B）的 切削力來的大。這樣，在每一個循環(huán)內(nèi)，切削力 P 對刀具部件作的正功大小負 功，振動便會加強，直到每循環(huán)獲得的能量與消耗的能量平衡為止，此時振動 便以此振幅振動下去。自激振動本身不會自行衰減，欲減小自激振動，需采取一定的措施。（二）消振原理消除和減小自激振動的方法

52、有很多，在此我們只介紹沖擊式消振原理和消 邊鏜桿消振原理。1沖擊式消振原理沖擊式消振器，是在鏜桿上做出一殼體，其內(nèi)裝入與殼體有一定間隙的質(zhì) 量塊（消振塊），如圖2所示，當鏜桿受到瞬時刺激力激發(fā)振動后，從平衡位置 0產(chǎn)生痊移A1,鏜桿獲得了能量，當瞬時激發(fā)力消失以后，鏜桿要回到原來位 置，這時釋放出能量，鏜桿具有了速度從圖a到圖b位置。速度V由0Vmax， 在這過程中鏜桿帶動質(zhì)量離開平衡位置運動，由于鏜桿的彈性反抗作用，其速 度由Vmax 0。但由于質(zhì)量塊M1為自由質(zhì)量，其慣性使 M在圖C位置時仍具 有Vmax，這時質(zhì)量塊M與鏜桿離開，設在圖d位置時，質(zhì)量M和鏜桿殼體發(fā) 生碰撞，即吸收了鏜桿的動

53、能，使鏜桿在第3/4個周期（由圖de）過程中，振 幅減小（自A1減至A2 ）。如此過程繼續(xù)下去，則使鏜桿振動幅度逐漸減小。圖2沖擊式消掘原理2、削邊鏜桿消振原理在鏜桿上平行地削去兩邊，削邊部分的厚度a=（0.60.8）d,其中d為鏜桿直徑，削邊后的鏜桿，兩個相互垂直的方向具有不同的剛度，我們稱剛度小的方向為小剛度主軸R1，剛度較大的方向為大風度主軸 R2,如圖3所示圖3剛度主軸示意圖由理論計算和實驗均可證明，當小剛度主軸位于 P力和y軸夾角范圍之內(nèi) 時，為不穩(wěn)定區(qū)，系統(tǒng)易產(chǎn)生振動，如圖 4,應用這一理論，只要使削邊鏜桿小 剛主思，位于P力和y軸夾角之外，避開不穩(wěn)定區(qū)，就不易產(chǎn)生振動，故適當 地

54、調(diào)整小剛度主軸的位置可以起到消振作用。愕“小冊度上軸位不穩(wěn)址區(qū)示總瀏（三）信號采集、測量儀器的接線和使用方法鏜桿裝在鏜桿座內(nèi)，相當于一懸脊梁，當切削引起鏜刀振動時鏜桿發(fā)生彎曲變形，其最大彎曲部位，在靠近鏜桿座根部，我們在此Z方向上，上、下各粘貼一片電阻應變片，如圖5所示。AZ圏丘應變自制枇位睨示盤圏當鏜桿向下彎曲時，上面的應變片受拉，下面的應變自受壓，當鏜桿向上 彎曲時，上面的應變自受壓，下面的應變片受拉。這樣，由于拉伸或壓縮，應 變自的電阻值發(fā)生變化，將這兩片應變自與電橋盒內(nèi)的兩個標準電阻組成一電 橋。標準電阻的阻值與應變阻值相同，當鏜桿不就形時，電橋保持事先調(diào)好的 平衡，沒有電壓輸出，當鏜桿由振動產(chǎn)生變形時，應變片阻值發(fā)生變化，電橋 失去平衡，有電壓輸出，輸出的微弱的電壓信號，由電阻應變儀進行放大。然 后輸給光線示波器，記錄下信號的變化，也就相當于振動振幅的變化。動態(tài)電阻應變儀，對信號進行處