機(jī)械制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)本科

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)編寫(xiě)： 詹友基福建工程學(xué)院機(jī)電及自動(dòng)化工程系一、車刀幾何角度測(cè)量二、切削變形實(shí)驗(yàn)三、切削力實(shí)驗(yàn)四、車床三向靜剛度測(cè)定實(shí)驗(yàn)五、加工精度的統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)六、切削區(qū)平均溫度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)1車刀幾何角度測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1、了解車刀量角儀的結(jié)構(gòu)與工作原理。2、進(jìn)一步熟悉車刀切削部分的構(gòu)造要素，鞏固和加深對(duì)刀具各標(biāo)注平面參考系及標(biāo)注 角度基本定義的理解。并掌握車刀測(cè)量方法。3、通過(guò)對(duì)車刀各剖面內(nèi)角度的測(cè)量與計(jì)算，進(jìn)一步理解它們之間幾何關(guān)系。4、測(cè)量給定車刀的幾何角度，將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表格中，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具1、儀器：車刀量角儀2、測(cè)量用車刀：45。外圓車刀

2、，75°外圓車刀，90°外圓車刀，切斷刀，大刃傾角車 刀。、車刀量角儀的結(jié)構(gòu)與使用方法1、圖1-1量角儀（本校制造）圖1-1量角儀（本校）量角儀由底置I、轉(zhuǎn)盤9、立柱3和刻度盤6、測(cè)量片7等零件組成。底盤1用來(lái)安裝立柱3,并以銷2孔為中心刻著土 100°的轉(zhuǎn)盤9,當(dāng)轉(zhuǎn)盤9兩側(cè)面的基線對(duì)準(zhǔn)底盤刻線轉(zhuǎn)90°時(shí)。定位塊10的d面是垂直的。當(dāng)測(cè)量片 7的指針對(duì)著刻度盤 0。時(shí)，測(cè)量片7的b面與 轉(zhuǎn)盤9的平面是平行的，而且垂直于C面、A面。立柱3的上下移動(dòng)靠螺母 4來(lái)調(diào)整。2、圖1-2量角儀（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）量角儀由底座I、平臺(tái)3、立柱7和大小扇形盤6、11、大小

3、指針5、10等零件組成。底座I呈圓盤形，平臺(tái)3可繞底座中心轉(zhuǎn)動(dòng)，底座外緣左、右各有刻度I00 °，當(dāng)基線板2對(duì)準(zhǔn)圓盤刻線0°時(shí)，活動(dòng)尺4側(cè)邊與指針5下端的測(cè)量板平面垂直。測(cè)量板 5上有三 個(gè)測(cè)量刃口 A、B、C,其所在平面即為測(cè)量車刀角度時(shí)的測(cè)量平面。當(dāng)小指針I(yè)0和大指針B、C與平臺(tái)平面垂直。5均為0°時(shí)，刃口 A與平臺(tái)平面平行,四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法（本校制造）要測(cè)量某一車刀角度時(shí)，首先應(yīng)規(guī)定一個(gè)假定走刀方向，即要先辯明車刀的主、副切削刃及前、后刀面，以確定需要測(cè)量角度的位置。然后將車刀放在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，左或右側(cè)面靠 在活動(dòng)尺的側(cè)面上。主切削刃：kr測(cè)量角度的順序通常

4、先測(cè)偏角，再測(cè)刃傾角，繼而測(cè)前角、后角。這樣調(diào)整方便，也可 提高工作效率。即測(cè)量順序?yàn)椋簅 ；副切削刃：kr（ 1）主偏角的測(cè)量首先把車刀放在轉(zhuǎn)盤 9上，使車刀的側(cè)面與定位塊 10的d面緊密接觸，這時(shí)可以調(diào)整 螺母 4，使滑塊 5 上下移動(dòng)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤 9，使車刀主刀刃貼合于測(cè)量片 7 的 A 面，這樣 轉(zhuǎn)盤 9 刻線對(duì)著底盤 l 的數(shù)據(jù)給予處理，即是主偏角的角度。（2）刃傾角的測(cè)置測(cè)量刃傾角的方法基本上是同測(cè)量主偏角角度一樣，所不同的是調(diào)整測(cè)量片7的 b 面與主刀刃貼合，這樣可以在刻度盤 6 直接讀出刃傾角的角度。（3）前角的測(cè)量測(cè)量前角的方法是車刀放轉(zhuǎn)盤 9 上，使車刀的側(cè)面與定位塊 l

5、0 的 d 面緊密接觸，然后 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤9，（測(cè)量片7處于車刀主剖面位置），此時(shí)調(diào)整測(cè)量片 7的b面與車刀的前刀面貼 合，這樣可以在刻度盤 6 上直接讀出前角角度。（4）后角的測(cè)量測(cè)量后角的方法基本與測(cè)量前角相同，所不同的是調(diào)整片7 的 C 面與車刀的后刀面緊密接觸，這樣可以在刻度盤 6 直接讀出后角角度。（5）副偏角的測(cè)量測(cè)量副偏角的方法基本上與測(cè)量主偏角相同，所不同的使測(cè)量片7的 A 面與車刀的副刀刃緊密接觸，這樣轉(zhuǎn)盤 9 刻線對(duì)著底盤 l 的數(shù)據(jù)給予處理，即是副偏角的角度。（6）副后角的測(cè)量測(cè)量副后角的方法基本上與測(cè)量后角相同， 所不同的是調(diào)整測(cè)量片 7的 C 面與車刀的 副后刀面相結(jié)合，

6、這樣在刻度盤 6 上可以直接讀出副后角的角度。（7）p的測(cè)量測(cè)量p方法基本上是同測(cè)量前角相似，所不同的是轉(zhuǎn)盤9應(yīng)轉(zhuǎn)到使定位塊10的d面與 測(cè)量片 7 的 A 面平行后，再調(diào)整測(cè)量 7 的 b 面與前刀面緊密接觸，這樣在刻度盤 6 上可以 直接讀出 p 的角度。（ 8） f 的測(cè)量測(cè)量f的方法基本上與測(cè)量p方法相似，所不同的是轉(zhuǎn)盤 9應(yīng)轉(zhuǎn)到使定位塊10的d面與測(cè)量片 7 的 A 面垂直后，再調(diào)整測(cè)量片 7 的 b 面與前刀面緊密接觸，這樣在刻度盤 6上可以直接讀出 f 的角度。五、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容：記錄所測(cè)量車刀名稱，記錄測(cè)得角度數(shù)據(jù)，畫(huà)出所測(cè)車刀簡(jiǎn)圖，并標(biāo) 注幾何角度。六、實(shí)驗(yàn)思考題

7、與結(jié)果分析1、分析車刀 n = o 的條件。2、分析車刀 f = p 的條件。3、分析車刀 o = s 的條件。4、分析實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差及其原因。實(shí)驗(yàn)報(bào)告車刀幾何角度測(cè)量班級(jí)組號(hào)座號(hào)姓名一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)內(nèi)容1記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，分別填入表 1-12、 計(jì)算車刀各剖面角度值，并與測(cè)量結(jié)果比較，分別填入表1-2。3、示圖表示車刀幾何形狀并標(biāo)注基本角度數(shù)值。二、測(cè)量與計(jì)算數(shù)據(jù)記錄表表1-1被測(cè)車刀幾何角度值車刀基本角度測(cè)量值（度）刀號(hào)名稱krsookro1234表1-2被測(cè)車刀各剖面角度測(cè)量與計(jì)算值車刀角度測(cè)量值（度）計(jì)算公式計(jì)算值（度）刀號(hào)名稱175°外圓車刀fpn245°外圓車刀fPn

8、實(shí)驗(yàn)2切削變形實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1、觀察切削過(guò)程產(chǎn)生變形現(xiàn)象，了解實(shí)驗(yàn)方法及所用裝置。2、了解切屑形成過(guò)程及切屑的各種形狀。3、 掌握測(cè)量切屑變形的方法。計(jì)算變形系數(shù)Ah值。4、研究切削速度，前角與走刀量等因素對(duì)切屑變形影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備機(jī)床：普通車床、車頭刨床。試件：中碳鋼（45鋼）、低碳鋼（A3 ）。刀具：高速鋼車刀，硬質(zhì)合金車刀。儀器與裝置：低倍顯微鏡，金相顯微鏡、快速落刀裝置。量具：游標(biāo)卡尺、鋼板尺。其它：漆包線或細(xì)鋼絲、手鋸等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法I、觀察切屑變形觀察切屑金屬層內(nèi)部變形，利用快速落刀裝置，使切削時(shí)刀具瞬間脫離工作，從而獲得切屑停留在加工表面上根部試樣。然后鋸下，經(jīng)金相

9、磨片拋光與腐蝕后，通過(guò)金相顯微鏡或在金相照片上，觀察切削金屬層內(nèi)部三個(gè)變形情況。并參考圖2-I畫(huà)出金屬內(nèi)部變形示意圖。圖2-1金屬內(nèi)部變形示意圖圖2-2快速落刀裝置圖2-2是車床上用手錘敲打后，使刀具停止切割的快速落刀裝置。車刀2是利用螺栓2與剪切銷3固定在刀夾4的槽中，切削時(shí)，用錘敲打車刀，使銷子剪斷，車刀繞螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，快速脫離試件。2、測(cè)量切削變形量切屑變形程度還可用變形系數(shù)h （切屑厚度壓縮比）來(lái)度量。在切削層金屬形成切屑時(shí)，其切屑厚度hch通常要大于切削厚度 hD,而切屑長(zhǎng)度lch卻小于切削長(zhǎng)度lc,如圖2-3所 示。由于切削寬度與切屑寬度差異很小，根據(jù)體積不變的原則，變形系數(shù)h可由下式

10、計(jì)算：hch1 chD 1ch圖2-3變形系數(shù)的計(jì)算變形系數(shù)h是大于1的數(shù)，它可直觀的反映切屑的變形程度，且容易測(cè)量。h值越大，表示切出的切屑越厚越短，變形越大。計(jì)算變形系數(shù)Ah值的方法有，測(cè)量切屑長(zhǎng)度法與稱切屑重疊法。四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟；l、研究前角對(duì)切屑變形系數(shù)的影響，先把材料裝上虎鉗，量出材料長(zhǎng)度1c，并將刨刀和機(jī)床調(diào)整妥善（調(diào)整滑枕行程長(zhǎng)度為 150毫米；工作臺(tái)進(jìn)給量為 0.33毫米/行程量；滑 枕行程速度10.5米/分；刨刀角度：0 =10 ° , a。=13 ° , a°= 8 ° , r =75 ° ,=15°, s =

11、0° , ap=2毫米）,然后開(kāi)動(dòng)機(jī)床，將被切下的整段切屑用線條量出其長(zhǎng)度lch屑填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并按公式 h 5計(jì)算切屑變形系數(shù)值， 然后改變刨刀前角丫 o=20 °,（其1 ch他不變）重新切削，將所測(cè)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2、研究切削速度對(duì)切屑變形的影響，首先將材料裝上虎鉗量出材料長(zhǎng)度lc,將刨刀和機(jī)床調(diào)整妥善（刨刀幾何角度，o =15 ° , a°=8 ° , r =75 ° ,r=15 ° , s=0 °,調(diào)整滑枕行程為 150毫米， ap=2 毫米， f=0.33 毫米/行程，滑枕每分鐘往復(fù)行程數(shù)12.5 次

12、及滑枕行程速度 4.2 米/分），然后開(kāi)動(dòng)機(jī)床將被切下的整段切屑用線條量出切屑長(zhǎng)度l ch ，算出切屑變形系數(shù)。并將數(shù)據(jù)填入報(bào)告書(shū)，然后再改變滑枕速度14.8 米/分或每分鐘滑枕往復(fù)行程數(shù)52.5 次，其它不變，依次進(jìn)行。3、研究進(jìn)給量對(duì)切屑變形的影響。用上述同樣方法，選刨刀幾何角度為（o =20°，ao=13°， r =75°， r =15°， ao =8°， s =0°），調(diào)整行程為 150毫米，滑枕每分鐘 行程數(shù)為 次，行程速度為 米分， 切削深度 ap =2 毫米，分別以 f=0.33 毫米行 程與 f=0.67 毫米行程進(jìn)行

13、試驗(yàn)，分別量出切屑長(zhǎng)度lch 填入試驗(yàn)報(bào)告并計(jì)算切屑收縮系數(shù)h 值。五，思考題1、切屑有幾種類型，它們的特點(diǎn)怎樣？2、切削速度和進(jìn)給量對(duì)切屑種類和加工表面粗糙度有何影響?怎樣解釋這種影響 ?實(shí)驗(yàn)報(bào)告切削變形班級(jí)組號(hào)座號(hào)姓名一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)內(nèi)容1、 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并填入有關(guān)表2-12、繪制觀察到變形示意圈，并從金相顯微鏡或金相圖片上分析與描繪金屬內(nèi)部各變形 區(qū)特點(diǎn)，標(biāo)注滑移線，滑移面與剪切角。3、測(cè)量切屑長(zhǎng)度丨，計(jì)算變形系數(shù)A h值。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表表2-1機(jī)床名稱與型號(hào)試件材料序號(hào)前角0進(jìn)給量f切削速度V切屑長(zhǎng)度lch變形系數(shù)h 上lch123456實(shí)驗(yàn) 3 車削力測(cè)定、實(shí)驗(yàn)

14、目的與要求1、了解高性能應(yīng)變式測(cè)力儀的使用方法。2、了解車削時(shí)切削用量改變對(duì)切削力的影響規(guī)律。3、掌握處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法，建立切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。FcC F apx FcFpyFxFpFfFfxFf p二、實(shí)驗(yàn)裝備與工具機(jī)床：普通車床 (CA6L40 或 CQB6l40)試件：鑄鐵、普通碳鋼(Q235 )、優(yōu)質(zhì)碳鋼(0 60Q 80 500mm)儀器：三向電阻應(yīng)變式測(cè)力儀、刀具：硬質(zhì)合金車刀 (焊接式或可轉(zhuǎn)位式 )4 通道動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)采集分析 系統(tǒng)。量具：游標(biāo)卡尺三、測(cè)力儀的工作原理電阻式測(cè)力儀是使用彈性元件，將切削時(shí)受力后的變形成比例地轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號(hào)來(lái)與基準(zhǔn)量比較，從而測(cè)得切削力的。本