《機(jī)械制造技術(shù)實驗教程》課件實驗1～實驗8

實驗1外圓車刀幾何角度的測量實驗2切削變形實驗3車削力測定實驗4切削溫度的測定實驗5車床三向力靜剛度測定實驗6加工誤差統(tǒng)計分析的常規(guī)方法實驗7切削用量對加工質(zhì)量的影響實驗8安裝方法對零件加工精度的影響實驗1外圓車刀幾何角度的測量

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)熟悉車刀切削部分的構(gòu)造要素，根據(jù)車刀幾何角度的定義測量車刀的幾何角度。

(2)了解車刀測角儀的結(jié)構(gòu)，學(xué)會使用車刀測角儀測量車刀幾何角度的方法。二、實驗要求

(1)加深理解刀具標(biāo)注角度的參考系，各坐標(biāo)平面的位置。

(2)根據(jù)測量結(jié)果繪制車刀工作圖。

(3)進(jìn)一步熟悉各剖面之間的角度關(guān)系。

(4)了解萬能車刀測角儀的結(jié)構(gòu)，熟悉測角儀的測量方法。三、實驗內(nèi)容

1．熟悉車刀測角儀的結(jié)構(gòu)及使用方法

1)車刀測角儀的結(jié)構(gòu)圖1-1所示的車刀測角儀能較方便地測量車刀的幾何角度。車刀測角儀主要由底座、立柱、測量臺、定位塊、大小刻度盤、大小指度片、螺母等組成。其中底座和立柱是支承整個結(jié)構(gòu)的主體。刀具放在測量臺上，靠緊定位塊，可隨測量臺一起順時或逆時針方向旋轉(zhuǎn)，并能在測量臺上沿定位塊左右移動。旋轉(zhuǎn)大螺母可使滑體上下移動，從而使兩刻度盤及指度片達(dá)到需要的高度。使用時，可通過旋轉(zhuǎn)測量臺或大指度片的前面或底面或側(cè)面與刀具被測量要素緊密貼合，即可從底座或刻度盤上讀出被測量的角度數(shù)值。圖1-1萬能車刀測角儀

2)外圓車刀的幾何角度的測量

(1)校準(zhǔn)車刀測角儀的原始位置。將量角臺的大小指度片及測量臺全部調(diào)至零位，并把刀具放在測量臺上，使車刀貼緊定位塊、刀尖貼緊大指度片的大面。此時，大指度片的底面與基面平行，刀桿的軸線與大指度片的大面垂直，我們稱這種狀態(tài)下的車刀測角儀位置為測量車刀標(biāo)準(zhǔn)角度的原始位置，如圖1-2所示。

(2)在基面內(nèi)測量主偏角，旋轉(zhuǎn)測量臺，使主切削刃與大指度片的大面貼合，如圖1-3所示。圖1-2原始位置調(diào)整根據(jù)主偏角的定義，可直接在底座上讀出主偏角kr的數(shù)值。

(3)在切削平面Ps內(nèi)測量刃傾角ls。旋轉(zhuǎn)測量臺，使主切削刃與大指度片的大面貼合，此時，大指度片與車刀主切削刃的切削平面重合。再根據(jù)刃傾角的定義，使大指度片底面與主切削刃貼合，如圖1-4所示，即可在大刻度板上讀出刃傾角ls的數(shù)值(注意ls的正負(fù)，測量指針在0°左邊為+ls，指針在0°右邊為-ls)。圖1-4在切削平面Ps內(nèi)測量刃傾角gs

(4)在主剖面Po內(nèi)測量前角go、后角ao。前角go的測量是在主刀刃的主剖面內(nèi)進(jìn)行的，首先將車刀測角儀位于測量主偏角kr的位置上，使測量臺逆時針轉(zhuǎn)動90°或使測量臺指度片從底盤0°刻度逆時針轉(zhuǎn)動90°-kr刻度數(shù)值。此時，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于測量指針前面，然后用測量指針底邊與通過主刀刃上選定點的前刀面緊密貼合，則測量指針在刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是前角go的數(shù)值，如圖1-5所示。測量指針在0°右邊時為+go，測量指針在0°左邊時為-go。

(5)測量后角時，量角臺處于上述同一位置，根據(jù)后角的定義，調(diào)節(jié)大螺母，使大指度片側(cè)面與后刀面貼合，如圖1-6所示，即可在大刻度盤上讀出后角ao的數(shù)值。圖1-5在主剖面Po內(nèi)測量前角gs圖1-6在主剖面內(nèi)測量后角

(6)測副刀刃上的角度。①副偏角。大小指針對零，旋轉(zhuǎn)測量臺，使副切削刃與大指度片的大面貼合，即可直接在底座上讀出副偏角的數(shù)值。②副后角。使測量臺順時針轉(zhuǎn)過90°，調(diào)整滑體、定位塊，使大指度片側(cè)邊和副后刀面貼合，則大指針?biāo)傅慕嵌葹?/p>

。

(7)測法剖面的角度。①法剖面的前角gn。在主偏角的前提下，使測量臺逆時針方向轉(zhuǎn)90°，這時指度片為主剖面，調(diào)整小指針，使小指針的角度指向測出的刃傾角ls的角度(這時大指針垂直于刀刃)。調(diào)整滑體、定位塊，使大指度片底邊貼合前刀面，則大指針?biāo)傅慕嵌葹間n(右負(fù)、左正)。②法剖面的后角an。調(diào)整滑體和定位塊位置，使大指針側(cè)邊靠后刀面，則大指針?biāo)傅慕嵌葹閍n。

2．繪制車刀的工作圖繪制車刀的工作圖時，應(yīng)使標(biāo)注的角度數(shù)量最少，并能完整地表達(dá)出車刀切削部分的形狀及尺寸，同時要求所標(biāo)注的角度能反映刀具的切削特征，刀具工作圖除表明幾何參數(shù)以外，還需注明刀桿材料，刀具切削部分材料，牌號及型號，表面粗糙度要求，各主要參數(shù)公差等。繪制車刀工作圖的主要步驟如下：

(1)畫出車刀的正視圖；

(2)畫出車刀的俯視圖；

(3)過車刀主切削刃上某點畫出主剖面；

(4)過車刀副切削刃上某點畫出副剖圖；

(5)畫出切削平面S向視圖；

(6)標(biāo)注車刀主切削刃四個基本角度go、ao、kr、ls和副切削刃的基本角度，標(biāo)注刀桿尺寸及車刀主要技術(shù)要求等。必要時應(yīng)畫出局部放大圖。四、實驗注意事項

(1)實驗前必須詳細(xì)閱讀實驗指導(dǎo)書，明確實驗?zāi)康?、要求及方法?/p>

(2)測量車刀幾何角度時，要注意安全，同時要愛護(hù)刀具和測量儀器，防止碰傷及損壞。

(3)車刀工作圖按1∶1繪制。五、附錄——車刀幾何角度參考圖車刀幾何角度參考圖如圖1-7～1-9所示。圖1-7外圓車刀的幾何角度圖1-8切斷刀的幾何角度圖1-9端面車刀的幾何角度六、實驗報告

實驗報告車刀幾何角度測量

(二)作圖表示車刀幾何形狀要求：按視圖投影關(guān)系以1∶1比例繪制所測量的車刀刀頭部分圖，并在視圖與剖面中正確標(biāo)出車刀的基本角度。

1．90°車刀

2．75°車刀

3．45°車刀

4．切斷刀

(三)思考題

(1)正交平面(主平面)參考系與法平面參考系的區(qū)別是什么？

(2)為什么在給切削平面、基面、正交平面下定義時，要特別強(qiáng)調(diào)切削刃上“某一選定點”？

(3)什么是標(biāo)注角度？確定標(biāo)注角度時有哪些假設(shè)條件？

(4)正交平面(主平面)、法平面、工作(進(jìn)給)平面、背平面(切深)平面參考系中應(yīng)測量哪些角度？

(5)什么條件下法向前角(gn)?=?前角(go)，為什么？實驗2切削變形

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)觀察切削變形的過程以及所出現(xiàn)的現(xiàn)象。

(2)掌握測量切削變形和計算變形系數(shù)的基本方法。

(3)研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素對切削變形的影響規(guī)律。二、實驗裝備

(1)設(shè)備：CA6140普通車床。

(2)工具：游標(biāo)卡尺、鋼板尺、細(xì)銅絲等。

(3)刀具：硬質(zhì)合金車刀若干把。

(4)試件：軸向帶斷屑槽的棒料。三、實驗的基本原理

在金屬切削過程中，由于產(chǎn)生塑性變形，使切屑的外形尺寸發(fā)生變化，即與切削層尺寸比較，切屑的長度偏短，厚度增加，這種現(xiàn)象稱為切屑收縮，如圖2-1所示。一般情況下，切屑收縮的大小能反映切削變形的程度。衡量切屑收縮的大小可用變形系數(shù)表示。變形系數(shù)的表示式如下：式中：x為變形系數(shù)；Lc為切削長度(mm)，Lc?=?pD/(n-b)，在本實驗中，槽數(shù)n=3、槽寬b=2.5；Lch為切屑長度(mm)。圖2-1切屑收縮要求把切屑收集起來，參加實驗者自己測量其長度。計算變形系數(shù)的方法用測量切屑長度法。在車床上將試件裝在三爪卡盤與尾架頂尖之間，試件軸向開槽并鑲嵌鋼板，以達(dá)到斷屑和保護(hù)刀尖的目的，如圖2-2所示。把實驗得到的切屑冷卻后，選出標(biāo)準(zhǔn)切屑，用銅絲沿切屑外部纏繞后拉直，然后用鋼板尺測出其長度L，為提高實驗精度，可測3～5段切屑的長度求出平均值Lch。圖2-2車削切屑收縮四、實驗內(nèi)容

1．切削速度對切削變形的影響在車床上固定試件，裝夾好刀具。試件材料：20鋼，試件直徑由現(xiàn)場定。刀具材料：YT15硬質(zhì)合金車刀。刀具參數(shù)：kr=?45°，=?8°，ls=?0°，go=?10°，ao=?7°，r?=?0.1mm。切削用量：f?=?0.28mm/r，ap?=?2mm。速度取值很關(guān)鍵，必須在實驗前進(jìn)行計算，從低速到高速，可根據(jù)試棒直徑和切削速度值計算出對應(yīng)的機(jī)床轉(zhuǎn)速，把計算后的結(jié)果填入下表。用每一種轉(zhuǎn)速切削一段試棒，停車收集切屑并觀察切屑顏色(注意安全，防止?fàn)C傷)并進(jìn)行測量，將結(jié)果填入表2-1中。表2-1切削速度對切削變形影響實驗數(shù)據(jù)記錄

2．刀具前角對切削變形的影響在車床上固定試件，裝夾好刀具。試件材料：20?鋼，試件直徑由現(xiàn)場定。刀具材料：YT15硬質(zhì)合金車刀。刀具參數(shù)：kr=?45°，=?8°，ls=?0°，ao=?7°，r?=?0.1mm。切削用量：f?=?0.28mm/r，ap?=?2mm，v?=?60m/min。改變車刀前角分別為：go=?10°，go=?15°，go=?30°。用不同前角的車刀分別切削一段試棒，停車收集切屑并觀察切屑顏色(注意安全，防止?fàn)C傷)并進(jìn)行測量，將結(jié)果填入表2-2中。表2-2刀具前角對切削變形影響實驗數(shù)據(jù)記錄

3．進(jìn)給量f對切削變形的影響在車床上固定試件，裝夾好刀具。試件材料：20?鋼，試件直徑由現(xiàn)場定。刀具材料：YT15硬質(zhì)合金車刀。刀具參數(shù)：kr=?45°，=?8°，ls=?0°，go=?10°，ao=?7°，r?=?0.1mm。切削用量：ap?=?2mm，v?=?60m/min。改變進(jìn)給量分別為：f?=?0.1mm/r，f?=?0.2mm/r，f?=?0.36mm/r，f?=?0.4mm/r，f?=?0.51mm/r，f?=?0.66mm/r。用不同的進(jìn)給量分別切削一段試棒，停車收集切屑并觀察切屑顏色(注意安全，防止?fàn)C傷)并進(jìn)行測量，將結(jié)果填入表2-3中。表2-3進(jìn)給量對切削變形影響實驗數(shù)據(jù)記錄五、實驗數(shù)據(jù)的處理與實驗報告要求

(1)詳細(xì)敘述實驗過程。

(2)有完整的實驗記錄。

(3)分別繪出x-v曲線、x-go曲線和x-f曲線。

(4)分析切削參數(shù)(v、go、f)對切削變形的影響規(guī)律。實驗3車?削?力?測?定

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)了解電阻式測力儀的工作原理及使用方法；

(2)了解車削時切削深度ap、進(jìn)給量f對切削力的影響。二、實驗要求掌握實驗數(shù)據(jù)的處理方法，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)導(dǎo)出車削力的經(jīng)驗公式。并求出公式中的系數(shù)和指數(shù)值。三、實驗設(shè)備、儀器及用具

(1)機(jī)床：C6140車床。

(2)儀器：①八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀；②?CLS—Ⅲ?直流三線數(shù)字式測力儀。

(3)刀具：硬質(zhì)合金外圓車刀。

(4)工具：游標(biāo)卡尺、計算尺、三角板，自備對數(shù)坐標(biāo)紙。

(5)試件：45鋼。四、實驗基本原理

1．八角環(huán)電阻式三向車削測力儀的工作原理八角環(huán)電阻式三向車削測力儀是在一塊整體鋼材上加工出兩個八角環(huán)而形成的，在上環(huán)和下環(huán)的各個表面共粘貼有20片電阻應(yīng)變片，可以組成三個電橋，分別測量FZ、FY、FX。在測力儀制造工藝及貼片質(zhì)量良好的情況下，三向力之間的相互干擾可小于5%。在測力儀接橋時為使電橋有較大的輸出，應(yīng)使電橋相鄰兩臂有符號相反的電阻變化，而相對兩臂有符號相同的電阻變化，這是測力儀的布片與接橋原則。

2．電阻應(yīng)變片

如圖3-1所示，電阻應(yīng)變片由基底1、敏感元件2和引線3組成。電阻變化率可近似看作與應(yīng)變成正比。當(dāng)電阻應(yīng)變片貼在彈性體上時，電阻值隨彈性體應(yīng)變而發(fā)生變化。

(1)用于測量FZ的電阻應(yīng)變片共由四片RZ1、RZ2、RZ3、RZ4組成全橋，如圖3-2所示。在FZ力的作用下，上環(huán)產(chǎn)生拉伸變形，于是RZ1、RZ2受拉，電阻增大，下環(huán)產(chǎn)生壓縮變形,于是RZ3、RZ4受壓，電阻減小，由于電橋相鄰兩臂有符號相反的電阻變化，而相對兩臂有符號相同的電阻變化，符合上述布片與接橋原則，故B、D兩點有較大的輸出電壓。圖3-1電阻應(yīng)變片圖3-2八角環(huán)在FZ作用下的變形

(2)用于測量FY力的電阻應(yīng)變片共有八片RY1、RY2…RY8，每臂由兩片串聯(lián)組成全橋，如圖3-3所示。在FY力的作用下，上、下兩環(huán)都產(chǎn)生壓縮變形，于是外臂RY1、RY2、RY3、RY4受拉，電阻增大；內(nèi)臂RY5、RY6、RY7、RY8受壓，電阻減小，同理，也符合上述布片與接橋原則。

(3)用于測量FX的電阻應(yīng)變片共八片RX1、RX2…RX8，貼在45°斜面的外壁上，每壁由兩片串聯(lián)組成全橋，如圖3-4所示。在FX力作用下，使上下兩環(huán)平行的45°平面皆受切向力，于是RX2、RX3、RX6、RX7受拉，電阻增大；RX1、RX4、RX5、RX8受壓，電阻減小，同理，也符合上述布片與接橋原則。圖3-3八角環(huán)在FY作用下的變形圖3-4八角環(huán)在FX作用下的變形

3．八角環(huán)電阻式三向車削測力儀輸入電壓的放大與記錄由于電橋的輸出電壓很小，且不是切削力的單位(其數(shù)值與切削力的大小成正比)，因此,一般需要通過電阻應(yīng)變儀表放大電橋的輸出信號，并將其數(shù)據(jù)換算成力的單位后記錄下來。與八角環(huán)電阻式車削測力儀配套使用的CLS—Ⅲ?直流數(shù)字式測力儀，可直接對電橋的輸出電壓進(jìn)行放大，換算及顯示。根據(jù)上述原理，車削力的測量系統(tǒng)如圖3-5所示。圖3-5車削力的測量系統(tǒng)框圖五、實驗方法與步驟

(1)安裝工件、測力儀及車刀，接好線路，注意安全事項。

(2)用單因素法進(jìn)行實驗，即在固定其它因素，只改變一個因素的條件下，測出切削力。①固定v、等(v取100?m/min左右，f取0.2～0.3?mm/r)，依次改變ap(在0.5～4?mm范圍取5個數(shù)值)進(jìn)行切削，并記下每改變一個ap時的讀數(shù)。②固定v、ap等(v取100?m/min左右，ap取2?mm左右)，依次改變f?(根據(jù)機(jī)床進(jìn)給量表，在0.1～0.6?mm/r范圍選取5個數(shù)值)進(jìn)行切削，并記錄下每改變一個f時的讀數(shù)。六、實驗數(shù)據(jù)的處理與經(jīng)驗公式的建立切削力經(jīng)驗公式(以主切削力FZ為例)形式為首先建立切削力與每一單獨變化因素間的關(guān)系式(如與)，分別求出各指數(shù)和系數(shù)，然后經(jīng)過綜合計算，求出總的系數(shù)。

1．圖解法在單因素實驗時，固定其它因素不變，只改變一個因素(切深ap或進(jìn)給量f)，分別表示出切深ap、進(jìn)給量f與切削力Fz關(guān)系的單項切削力的指數(shù)公式：，將等號兩邊取對數(shù)，則有顯然Fz－f與Fz－ap的關(guān)系曲線在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上是直線。式中：系數(shù)為線上在ap?=?1?mm時的的值；系數(shù)Cf為lgFz－lgCf線上在f?=?1?mm/r時的Fz的值；指數(shù)為線的斜率，指數(shù)為lgFz－lgCf線的斜率。用實驗數(shù)據(jù)可在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上畫出幾條與lgFz－lgCf的直線，分別求出和，對于多組數(shù)據(jù)就取平均值，以提高實驗精度。然后取任意一對與lgFz－lgCf直線，便可求出系數(shù)。計算如下：由于是f=fo在(改變ap實驗時所固定的f的值)情況下得到，故有則而式是在(改變實驗時所固定的的值)情況下得到，故又有則由于實驗誤差與不一定相等，因此取兩者的平均值最好，即

2．一元線性回歸法理論上與應(yīng)是線性關(guān)系，但實際的實驗點往往不可能全部落在一條直線上，上述圖解法是用眼睛觀察繪出的一條直線，使各實驗點均布在該直線上下，因此所求得的指數(shù)、系數(shù)存在一定誤差。一元線性回歸法是運用數(shù)理統(tǒng)計中回歸分析的方法，建立一元線性回歸方程，因為它是建立在誤差平方和為最小的“最小二乘法”基礎(chǔ)上得出的一條直線，因此誤差最小。七、實驗報告實驗報告車?削?力?測?定

(一)實驗內(nèi)容

1．實驗數(shù)據(jù)

(1)切削深度ap對切削力的影響。

(2)進(jìn)給量對切削力的影響。

2．計算切削力公式中的系數(shù)

3．實驗結(jié)論

Fz?=?

Fy?=?

Fx?=?

(二)思考題

(1)從實驗結(jié)果分析切削用量ap、f對主切削力的影響規(guī)律，并解釋其原因。

(2)欲通過增大ap或f使單位時間金屬切除量增加一倍(其它條件保持不變)，甲、乙二人各采取如下措施：甲：f保持不變，將ap增大一倍；乙：ap保持不變，將f增大一倍。試問，從有利于切削力的觀點出發(fā)，何者恰當(dāng)？為什么？實驗4切削溫度的測定

一、實驗?zāi)康募耙?/p>

(1)初步掌握用自然熱電偶原理測量切削區(qū)平均溫度的方法。

(2)研究切削用量v，f，ap對切削溫度的影響。

(3)用實驗的方法建立切削溫度的經(jīng)驗公式。二、實驗儀器及設(shè)備

(1)車床(CA6140)；

(2)高速鋼車刀(26×200)；

(3)電位差計(UJ36)；

(4)車刀測角儀；

(5)卡尺(150×0.02?mm)；

(6)導(dǎo)線；

(7)試件；

(8)自然熱電偶定度曲線。三、實驗原理及方法

1．熱電偶的測量原理測量切削溫度的方法很多，但目前多采用熱電偶法，而熱電偶法又可分為人工熱電偶、半人工熱電偶和自然熱電偶法。由于所測定的溫度對象不同，所采用測量方法也不相同。本實驗是采用自然熱電偶測量切削區(qū)的平均溫度。兩種不同的金屬材料，若將其任意一端焊接起來，就構(gòu)成了一個熱電偶。組成熱電偶的導(dǎo)體稱為熱電極。用熱電偶測溫時，是將其焊接端與被測體接觸，而非焊接端接入能夠表征溫度值的儀器。(焊接端稱為熱端或工作端，另一端稱為冷端)切削時刀具與工件(包括切屑)接觸處溫度升高形成熱電偶的熱端，而在工件的引出端和刀具的尾端保持室溫形成熱電偶的冷端。這樣在刀具-工件回路中就產(chǎn)生了溫差電動勢。用電位差計或毫伏表測量此熱電勢的大小，然后根據(jù)熱電偶的定度曲線(描述熱電勢和熱端溫度值關(guān)系的曲線)求得溫度值。

2．自然熱電偶法測切削溫度圖4-1中車刀可以是高速鋼車刀，也可以是硬質(zhì)合金車刀。本實驗采用高速鋼刀具，工件材料為碳鋼。工件和刀具在切削區(qū)接觸處構(gòu)成熱電偶的熱端。而刀具和工件構(gòu)成了熱電偶的兩個極。切削時由于切削變形及摩擦而產(chǎn)生大量的熱，使切削區(qū)形成高的溫度，因而導(dǎo)致工件、刀具組成的熱電偶產(chǎn)生熱電勢。我們將其引出接至電位差計或毫伏計(本實驗采用VJ36電位差計)測出熱電勢的大小，然后根據(jù)定度曲線確定切削溫度。圖4-1用自然熱電偶法測量切削溫度安裝簡圖

3．UJ36電位差計的工作原理電位差計采用補償法原理，使被測量電動勢(或電壓)與恒定的標(biāo)準(zhǔn)電動勢比較，是一種高精度測量電動勢的儀器，如圖4-2所示。將S扳向標(biāo)準(zhǔn)位置，調(diào)節(jié)Rp使檢流計G指零，這時標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢由電阻RN上的電壓降補償，即

EN?=?I?×?RN(1)式中I是流過RN和R的電流，稱之為單位差計的工作電流，由(1)式得(2)圖4-2電位差計原理圖E—工作電源；EN—標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢；EX—被測電動勢；G—晶體管放大檢流計；RP—工作電流調(diào)節(jié)電阻；R—被測量電動勢的補償電阻；RN—標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的補償電阻；S—轉(zhuǎn)換開關(guān)工作電流調(diào)節(jié)好后，將S扳向“未知”位置，同時移動Q觸頭，再次使檢流計指零，此時觸頭Q在R上的讀數(shù)為RQ，未知電壓

EX?=?IRQ

(3)(4)電位差計的使用：

(1)將被測的電壓接在未知的兩個接線柱上，并注意極性。

(2)把倍率開關(guān)旋向所需要的位置上，同時也接通電位差計工作電源和檢流計放大器電源，三分鐘以后，調(diào)節(jié)檢流計指零。

(3)將扳鍵開關(guān)扳向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)多圈電位器使檢流計指零。

(4)扳鍵開關(guān)扳向“未知”，調(diào)節(jié)步進(jìn)讀數(shù)盤和滑線讀數(shù)盤使檢流計再次指零，未知電壓按下式表示UX?=?(步進(jìn)盤讀數(shù)?+?滑線盤讀數(shù))?×?倍率

(5)儀器使用完畢，將倍率開關(guān)旋向斷位置，電鍵開關(guān)放在中間位置。

(6)電位差計應(yīng)保持清潔，避免劇烈振動。

4．車刀與工件組成的自然熱電偶的定度圖4-3所示為定度裝置示意圖。將高速鋼棒和工件材料相同的金屬棒一端焊在一起組成自然熱電偶，放置在爐內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶處，當(dāng)電爐加熱后隨著爐溫的升高，按照不同溫度，同時記錄自然熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在電位差計上的讀數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的定度曲線(亦稱定標(biāo)曲線)，逐點描繪出自然熱電偶的定度曲線，如圖4-4所示。例如：電爐溫度為OX℃時，電位差計1讀取的電壓值為EX1，而電位差計2讀取的電壓值為EX2，根據(jù)EX1值，在標(biāo)準(zhǔn)熱電偶定度曲線上可求得爐溫為℃，自然熱電偶當(dāng)然也應(yīng)感受到℃的溫度。根據(jù)EX2和℃便可確定a點。同理可確定b點和c點等，連接a、b、c等點便獲得了自然熱電偶的定度曲線。圖4-3定度裝置示意圖圖4-4定度曲線四、實驗內(nèi)容及步驟

(1)按圖4-1連接好線路，高速鋼車刀引線接入UJ36未知接線柱的正極，碳鋼工件的引線接未知接線柱的負(fù)極，若工件材料不變，刀具為硬質(zhì)合金，則極性相反。

(2)改變進(jìn)給量f，其它條件不變，進(jìn)行切削，從UJ36上讀取mV值并根據(jù)定度曲線折換成溫度值。

(3)改變吃刀深度ap，其它條件不變，進(jìn)行切削，從UJ36上讀取mV值并根據(jù)定度曲線折換成溫度值。

(4)改變切削速度v，其它條件不變，進(jìn)行切削，從UJ36上讀取mV值并根據(jù)定度曲線折換成溫度值。(2，3，4數(shù)據(jù)記入實驗報告)

(5)用方格紙及對數(shù)坐標(biāo)紙繪出切削溫度O與v，f，ap的關(guān)系曲線，如圖4-5所示。

(6)求出切削溫度的經(jīng)驗公式：圖4-5切削溫度與切削速度v，進(jìn)給量f和吃刀深度ap關(guān)系的典型曲線五、思考題

(1)用自然熱電偶法測出的溫度是哪部分的溫度？

(2)為什么要注意工件與刀具的絕緣？

(3)為什么工件引出點的形式采取這樣的形式？你對此有何看法及建議？

(4)比較切削用量v，f，ap對切削溫度的影響程度的大??？并說明原因。實驗5車床三向力靜剛度測定

一、實驗?zāi)康募耙?/p>

(1)熟悉車床靜剛度的測定方法。

(2)比較車床各部件剛度的大小，分析影響車床剛度的各種因素。

(3)鞏固和驗證《機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計》中有關(guān)系統(tǒng)剛度和誤差復(fù)映規(guī)律的概念。二、實驗設(shè)備和儀器

(1)?CA6140車床；

(2)三向力靜剛度測定儀；

(3)八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀；

(4)?CLS—Ⅲ?直流三線數(shù)字式測力儀；

(5)千分表。三、實驗方法

1．鎖緊套與弓形體的安裝如圖5-1所示，將鎖緊套9裝在車床尾座套筒上。由于在該套上有兩個相互垂直的平面，所以可將磁性表座安放在小拖板上，用百分表在套9的水平面上拉表，或?qū)⒔浅叻旁诖采砩希捞?的垂直平面找正，當(dāng)找正后，即將兩個夾緊螺釘12固定，這時，套9上的刻線即位于車床前后頂尖軸線所處的水平平面內(nèi)，隨后將弓形體1裝在車床兩頂尖之間，搖動尾座手把將頂尖壓在弓形體1右頂尖孔中，再將銷8插入套9的孔中，將手把2扭入弓形體所選定的螺紋孔中。圖5-1鎖緊套與弓形體安裝

2．八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀的安裝

(1)卸下刀架，將八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀安裝在刀架位置，鎖緊即可。

(2)用傳感器將八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀和CLS—Ⅲ?直流三線數(shù)字式測力儀連接起來，接通電源。

3．模擬車刀的安裝第一種情況：

a=0°，b由0°轉(zhuǎn)到90°時?？蓪⒛M車刀刀桿裝在八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀的壓刀槽內(nèi)，這時，先將找正頂尖6裝入弓形體孔內(nèi)，將刀桿13安裝在與車床兩頂尖中心連線相垂直，并在刀桿底部墊適當(dāng)厚度的墊鐵，使頂尖6的尖端與模擬刀頭14的中心孔均勻接觸，這時模擬車刀上的鋼球中心便與車床中心等高。若弓形體轉(zhuǎn)動不同的b角，可將模擬車刀刀頭轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，轉(zhuǎn)角大小以刀頭與測力圈不相撞為準(zhǔn)。第二種情況：

a=30°，b由0°轉(zhuǎn)到90°時，如圖5-2所示。仍將模擬車刀刀桿裝在八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀的壓力槽內(nèi)，車刀高度方向(即z方向)位置的確定仍與第一種情況相同，但由于a≠0°，所以模擬車刀必須在x-y(x為軸向方向，y為徑向方向)平面內(nèi)轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，轉(zhuǎn)角大小的確定，是以模擬車刀受力后使刀架所產(chǎn)生的力矩，與一般車削時受力架產(chǎn)生的力矩盡量相接近，由于刀架的轉(zhuǎn)動，刀頭上的剛球中心離開了車床中心線(在y方向上有了變化)。為了使鋼球中心與車床兩頂尖中心連線重合，可將找正棒5裝入弓形體內(nèi)，使棒5前端的一個小平面與鋼球外圓相接觸即可。為了將棒5由弓形體內(nèi)取出，可移動大拖板，使模擬車刀與找正棒一起向車頭移動，即可將棒5取出，若弓形體轉(zhuǎn)動不同的b角，可將刀頭14也轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，轉(zhuǎn)角大小以模擬車刀刀頭與測力圈不相碰撞為準(zhǔn)。圖5-2a=30°模擬車刀安裝

4．測力圈的安裝將測力圈安放于手把2和模擬車刀之間，扭動手把2，測力圈便產(chǎn)生變形。

5．千分表的安裝為簡化起見，可將床身變形忽略不記。因此可將磁性表座裝在床身上，千分表觸頭分別抵在車頭、尾座和刀架上。

6．尾座套筒尾座套筒伸出長度約50毫米。

7．實驗過程中應(yīng)注意的問題

(1)將刀架的縱、橫楔鐵特別是橫向楔鐵，一定要將間隙調(diào)節(jié)適當(dāng)，間隙太大會發(fā)生爬行；間隙太小，刀架變形會很小。

(2)將模擬車刀刀桿牢牢地壓在刀架上，否則，受力過大后刀桿會移動。

(3)將尾座的各個活動環(huán)節(jié)緊固好。

(4)在實驗過程中，將弓形體轉(zhuǎn)過b角后，為了防止測力圈由弓形體內(nèi)掉下，可以用一細(xì)鐵絲將測力圈與弓形體連接在一起。四、實驗記錄與數(shù)據(jù)處理

1．切削力P與各切削分力之間的關(guān)系設(shè)切削力P與y-z平面間的夾角為a，載荷p在y?-z平面內(nèi)的投影與z軸的夾角b。切削力與各切削分力之間的關(guān)系如圖5-3所示。切削分力公式為：當(dāng)a=0°、b=?45°、90°，a=?30°、b=?45°、90°時，切削分力Py的數(shù)值可由CLS—Ⅲ直流三線數(shù)字式測力儀直接讀出。圖5-3切削力與切削分力的關(guān)系

2．靜剛度的計算由于模擬切削力施加于弓形體長度的中心處，因此，機(jī)床，床頭，尾座，刀架之間的剛度關(guān)系可以用下式表示其中，，公式中y頭、y刀、y尾為在其所受不同載荷的情況下，車頭、刀架、尾座的對應(yīng)變形值，該值可由千分表讀出，顯然，P刀=Py,P頭、P尾為Py所引起的在車頭和尾架處的作用力。五、實驗報告實驗報告車床三向力靜剛度測定

(一)實驗數(shù)據(jù)記錄

(二)練習(xí)分別畫出a=?0°、b=?45°、90°；a=?30°、b=?45°、90°時車床刀架的剛度曲線。

(三)實驗結(jié)果分析

(1)加載和卸載曲線是否符合胡克定律？為什么？

(2)加載和卸載曲線是否重合？為什么？

(3)加載起點和卸載終點是否重合？為什么？

(4)加載和卸載曲線所包容的面積代表了什么？實驗6加工誤差統(tǒng)計分析的常規(guī)方法

機(jī)械加工要保證產(chǎn)品質(zhì)量就要保證加工精度，要保證加工精度就要確定誤差，而確定誤差主要有統(tǒng)計法和分析計算法。統(tǒng)計法又可分為分布曲線法和點圖法兩種。一、實驗?zāi)康?/p>

(1)通過實驗進(jìn)一步了解：①大批量生產(chǎn)情況下，零件的統(tǒng)計特性及引起尺寸波動的原因。②系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差的特性及其對零件加工精度的影響。二、實驗要求

(1)測試尺寸精度要求為0.001?mm。

(2)繪制分布曲線和X-R圖均用方格紙。

(3)書寫整潔，計算準(zhǔn)確，繪圖精心。三、實驗原理由于機(jī)械加工中存在著偶然性和系統(tǒng)性誤差的綜合影響，致使單個零件的加工誤差不斷變化，故不能依據(jù)單個工件誤差推斷整批工件誤差情況。統(tǒng)計分析法就是以對生產(chǎn)現(xiàn)場的觀察和對一定數(shù)量的工件測量所得結(jié)果為基礎(chǔ)，用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行處理。以確定由于全部作用因素的共同影響而得到的尺寸分布范圍，研究誤差的性質(zhì)及其影響，評定加工精度。

1．零件尺寸分布曲線對某一工序在一次調(diào)整下加工的一批零件，測量它們加工的實際尺寸。再按尺寸大小將整批零件分成若干組，算出每組零件個數(shù)(頻數(shù))及其占全部零件個數(shù)的百分比(頻率)。以各組尺寸和頻率(頻數(shù))為坐標(biāo)可作出頻率(頻數(shù))直方圖。當(dāng)零件數(shù)目越多，尺寸間隔取得越小時，尺寸分布的折線將越接近為曲線，稱為實驗尺寸分布曲線。理論和實驗證明，在調(diào)整好的機(jī)床上加工，如果沒有突出的因素(如刀具磨損、熱變形等)在起作用，如加工情況正常，則一批工件的實際尺寸分布符合正態(tài)分布規(guī)律，正態(tài)分布曲線方程式為其中：x——工件實際尺寸；

d——均方根偏差；

m——全部零件尺寸的平均值和分散中心。m和d可根據(jù)實驗測得的結(jié)果按以下公式計算,正態(tài)分布曲線反映了零件的實際尺寸大部分集中在平均尺寸m?的周圍。均方根偏差反映了曲線的寬窄。均方根偏差值越小，曲線越窄，即尺寸分散越小，精度越高。若實驗分布曲線符合正態(tài)分布，則說明加工過程是穩(wěn)定的；如果出現(xiàn)明顯差異，則說明出現(xiàn)了某些突出因素或加工過程不穩(wěn)定。

2．廢品率計算分布曲線與橫坐標(biāo)所包圍面積代表全部加工零件，即100%曲線所包圍面積由下列積分式?jīng)Q定為方便計算則利用分布曲線所包圍面積，可計算零件合格率。如當(dāng)被加工零件尺寸分布在公差帶T范圍內(nèi)時，零件均為合格品。此時，分布曲線所包圍面積代表零件合格率。落在T之外的面積為廢品率。當(dāng)Z?=?3時，=?0.498?65，即合格率達(dá)99.73%，即可認(rèn)為此時無廢品。分散范圍為6d時可能有如下三種情況：

(1)6d>T時必有廢品，若規(guī)定公差為T，則廢品率等于100%；

(2)6d=T時，不產(chǎn)生廢品，但必須是公差帶中心與X重合；

(3)6d<T時，是一種正常情況。各種加工方法的精度應(yīng)適當(dāng)超過加工要求，即允許有一定的系統(tǒng)誤差。四、實驗內(nèi)容本實驗應(yīng)在無心磨床上進(jìn)行，機(jī)床調(diào)整之后連續(xù)加工100根銷軸，用比較儀(杠桿千分尺)測出每個工件直徑(測三次取平均值)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

(1)實驗項目：①加工誤差分布曲線；②點圖法：X-R圖。

(2)被測零件規(guī)定：零件一：小軸，50件零件二：小軸，50件注：每一實驗小組測試其中一組零件。

(3)測試儀器：杠桿千分尺，測量精度為0.002

mm。五、實驗報告實驗報告加工誤差統(tǒng)計分析的常規(guī)方法

(一)測試記錄將實驗直徑尺寸填入下表，工件公稱直徑d=_______(mm)。

(二)計算并作圖

(1)計算尺寸間隔值和零件頻率，根據(jù)尺寸間隔值和零件頻率作分布曲線圖。

(2)以五個零件為一組，計算樣本平均數(shù)X和極差值R填入下表

(3)作平均數(shù)X和極差值R點圖。

(三)實驗結(jié)果分析

(1)用分布曲線法和點圖法分析加工精度各有何優(yōu)缺點？

(2)實驗曲線圖是否正常？為什么？

(3)進(jìn)行誤差統(tǒng)計分析的意義是什么？實驗7切削用量對加工質(zhì)量的影響

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)了解影響表面粗糙度的因素。

(2)觀察進(jìn)給量、切削速度及刀具幾何角度對表面粗糙度的影響。

(3)通過實驗，掌握減小表面粗糙度的基本方法和措施。

(4)了解材料性能對表面粗糙度的影響。二、實驗原理表面粗糙度及其影響因素。金屬切削加工的工件表面微觀上表現(xiàn)為間距較小(小于1?mm)、高低起伏的微小峰谷。這些峰谷的一些特征參數(shù)即為表面粗糙度，其值反映了零件表面加工痕跡的高低不平程度和峰谷間的某些特征，它和工件的尺寸精度，幾何形狀精度，相互位置精度以及零件表層的物理力學(xué)性能一樣，是度量工件加工質(zhì)量的重要指標(biāo)。表面粗糙度的影響因素有以下幾個方面。

(1)與切削刀具有關(guān)的幾何因素：理論上殘留面積的高度H可由刀具的幾何形狀(刀尖圓弧半徑、主偏角、副偏角和進(jìn)給量f求出，當(dāng)切削深度較大，刀尖圓弧半徑很小時，可得當(dāng)切削深度和進(jìn)給量較小，刀尖圓弧半徑較大時，可得可見，當(dāng)只考慮幾何因素時，減小主偏角、副偏角和進(jìn)給量，增大刀尖圓弧半徑，可以減小表面粗糙度值。

(2)物理因素：表面層的