《機(jī)械制造技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2013

1、機(jī)械制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書梁平 編實(shí)驗(yàn)一 C6140傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)分析(現(xiàn)場(chǎng)教學(xué))一、實(shí)驗(yàn)的目的和要求了解C6140機(jī)床的用途，總體布局，以及機(jī)床的主要技術(shù)性能。對(duì)照C6140機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖，分析機(jī)床的傳動(dòng)路線。了解和分析C6140機(jī)床主要零部件的構(gòu)造和工作原理。二、實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容1、由指導(dǎo)人結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)（以CA6140為例）介紹機(jī)床的用途、布局、各操作手柄的作用及其操作方法。然后開(kāi)車、空載運(yùn)轉(zhuǎn)表演，以觀察機(jī)床各部件的運(yùn)動(dòng)。2、揭開(kāi)主軸箱蓋，根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖和主軸箱展開(kāi)圖，看清各檔傳動(dòng)路線及傳動(dòng)件的構(gòu)造?？炊畼?biāo)牌符號(hào)的意義，明確主軸箱各操縱手柄的作用。了解主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)路線，主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速、低

2、速是如何調(diào)整實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合現(xiàn)教圖了解摩擦離合器的結(jié)構(gòu)原理及其調(diào)整操縱情況。操縱II-III軸上兩個(gè)滑移動(dòng)，操縱IV軸上的兩個(gè)滑移齒輪及IV軸上的一個(gè)滑輪齒輪，注意他們的動(dòng)作過(guò)程和嚙合位置。結(jié)合現(xiàn)教圖觀察主軸前軸承、中軸承、后軸承，軸上齒輪離合器的構(gòu)造，了解前后軸承的作用及調(diào)整方法。觀察卸荷皮帶輪的結(jié)構(gòu)。了解主軸箱的潤(rùn)滑系統(tǒng)及各傳動(dòng)件的潤(rùn)滑油流經(jīng)路徑。3、掛輪架了解掛輪架的構(gòu)造、用途和調(diào)整方法。4、進(jìn)給箱結(jié)合進(jìn)給箱展開(kāi)圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖，觀察基本組、增倍組操縱機(jī)構(gòu)，螺紋種類移換機(jī)構(gòu)，以及光杠、絲杠傳動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)。5、溜板箱縱向、橫向的機(jī)動(dòng)進(jìn)給及快速移動(dòng)機(jī)構(gòu)。絲杠、光杠進(jìn)給的互鎖機(jī)構(gòu)、對(duì)開(kāi)螺母機(jī)構(gòu)。結(jié)合

3、現(xiàn)教圖了解超越離合器及過(guò)載保險(xiǎn)裝置。6、刀架刀架總體是由床鞍、橫刀架、轉(zhuǎn)盤、小刀架及方刀架五部組成。結(jié)合這些部件的結(jié)構(gòu)和裝配圖分析其工作原理。7、尾架觀察尾架的構(gòu)造，尾架套筒的夾緊方法。尾架套筒與機(jī)床主軸中心線同軸度的調(diào)整方法。8、床身了解床身的整體結(jié)構(gòu)，床身導(dǎo)軌分幾組？各給的作用是什么？三、思考題1、卸載皮帶輪是如何使皮帶的拉力不傳給軸而傳給箱體？帶輪的扭矩又是怎樣傳軸的？用簡(jiǎn)圖說(shuō)明之。摩擦片離合器的工作原理是什么？控制摩擦離合器，完成主軸正、反轉(zhuǎn)，通過(guò)什么環(huán)節(jié)以保持離合器的自鎖？超越集合器、安全離合器的用途和工作原理是什么？實(shí)驗(yàn)二 車刀幾何角度測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1、掌握測(cè)量車刀幾何角度

4、的基本方法與所用儀器的工作原理。2、弄清車刀各幾何角度的定義及其在圖紙上的標(biāo)注方法。3、鞏固和加深對(duì)刀具幾何角度定義的理解。二、儀器和用具1、車刀量角臺(tái)。2、直頭外圓車刀、彎頭外圓車刀、偏刀、切斷刀。三、車刀量角臺(tái)的結(jié)構(gòu)和工作原理1、構(gòu)造車刀量角臺(tái)的機(jī)構(gòu)如圖所示。它主要由底盤、立柱、刻度板、小刻度盤、大指針、小指針、滑體、定位塊、彎板等組成。在設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)車刀時(shí)，均以平行于單刀刀桿底面的平面作為基面，因此，在測(cè)量車刀的幾何角度時(shí)，同樣應(yīng)以車刀底面作為基準(zhǔn)。2、工作原理車刀的幾何角度是在車刀的各輔助平面內(nèi)測(cè)量的，而車刀上除了法剖面以外的所有剖面軍垂直于車刀的基面。因此，在設(shè)計(jì)量角臺(tái)時(shí)，以工作

5、臺(tái)平面作為車刀的基面（車刀靠工作臺(tái)平面和定位塊定位），以大指針的平面C所在的平面代表個(gè)剖面，當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)，可能測(cè)出車刀各剖面內(nèi)角度（包括切削平面內(nèi)角度）。測(cè)量基面內(nèi)角度時(shí)，大指針C面代表走刀方向，將小指針指著測(cè)出的刃傾角s的話：這時(shí)大指針（面所在的平面即為車刀的法剖面，因此，能測(cè)出車刀法剖面內(nèi)角）。測(cè)量車刀幾何角度時(shí)，車刀置于工作臺(tái)臺(tái)面上，側(cè)面靠定位塊。四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟（一）測(cè)主刀刃上的角度； 主偏角Kr大小指針為零，轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)使主刀刃靠大指針平面C，這時(shí)C面為主切削平面，則指針板上刻度線所對(duì)底盤上的角度即為Kr。刃傾角s調(diào)整滑體高度，使大指針底邊靠刀刃。則大指針?biāo)附嵌燃礊閟（右

6、負(fù)、左正）。前角0使工作臺(tái)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn) 這時(shí)C面為主剖面。調(diào)整滑體、定位塊，使大指針底邊靠前刀面，則大指針?biāo)傅慕嵌葹?（右負(fù)、左正）。后角0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?。（二）測(cè)副刀刃上的角度；副偏角K,r大小指針對(duì)零，轉(zhuǎn)動(dòng)工作態(tài)使副刀刃靠大指針C面，這時(shí)C面為副切削平面。指針板上刻度線所對(duì)底盤上刻度即為K,r。副后角,0使工作臺(tái)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) ，調(diào)整滑體、定位塊，使大指針側(cè)邊靠副后刀面，則大指針?biāo)傅慕嵌葹?0。（三）法剖面的角度：法剖面的前角n在主偏角的前提下，使工作臺(tái)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn) ，這時(shí)C面為主剖面，調(diào)整小指針，使小指針的角度指著測(cè)出的刃傾角s的角度

7、（這時(shí)大指針垂直于刀刃）。調(diào)整滑體，定位塊，使大指針底邊靠前刀面，則大指針?biāo)傅慕嵌葹閚（右負(fù)、左正）。法剖面的后角n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)傅慕嵌葹閚。車刀幾何角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告 年 月 日（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：（二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄刀號(hào)車刀名稱刀桿尺寸BH(mmmm)主剖面參考系的基本角度（單位 度）派生角（單位 度）法剖面的前角和后角主偏角Kr刃傾角s前角0后角0副偏角K,r副后角,0楔角0刀尖角r余偏角r前角n后角n1直頭外圓車刀2彎頭外圓車刀3偏刀4切斷刀（三）繪制直頭外圓車刀標(biāo)注角度圖（標(biāo)出測(cè)量角度）（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論實(shí)驗(yàn)三 車削力的測(cè)量車削力是切削過(guò)

8、程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象之一，切削力的大小與工件材料和切削因素有關(guān)。它直接影響工藝系統(tǒng)的變形，切削溫度、刀具磨損及功率消耗。因此精確地測(cè)量切削力對(duì)于選擇理想的切削參數(shù)及合理的切削力是很重要的，本實(shí)驗(yàn)就是利用最常用的萬(wàn)法電阻應(yīng)變測(cè)量法測(cè)量車削加工過(guò)程中的切削力。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解八角環(huán)形力傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理以及測(cè)力系統(tǒng)所使用儀器的工作過(guò)程。2 了解切削參數(shù)（f、ap、r、0、v）對(duì)切削力的影響規(guī)律。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具 車床:CA6140。 儀器:CLS一J動(dòng)態(tài)數(shù)顯應(yīng)變測(cè)力儀; gB一07力傳感器。 工具:0-15Omm游標(biāo)卡尺。 雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙。 刀具:YA6硬質(zhì)合金車刀若干把。 試件45

9、鋼，直徑現(xiàn)場(chǎng)定。三、 實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理 1.八角環(huán)形力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示:八角環(huán)形力傳感器分為固定部分、彈變部分和裝刀部分，且三部分為一整體，彈性部分包括上下兩個(gè)八角環(huán)，八角環(huán)的內(nèi)外側(cè)有若干個(gè)電阻應(yīng)圖4-1 八角環(huán)形力傳感器的結(jié)構(gòu)變片。2. 電阻應(yīng)變片及工作原理 如圖4-2所示:電阻應(yīng)變片由基底1、敏件2和引線3組成。敏感元件為高阻金屬絲，電阻值為:R=pL/A R/R=K L/L=K。 K為靈敏系數(shù)。電阻率比率可近似看作與應(yīng)變成正比。當(dāng)電阻應(yīng)變片貼在彈性體上時(shí)，則電阻值隨彈性體應(yīng)變而發(fā)生變化。 3.電橋測(cè)量電路 電橋電路把電阻應(yīng)變片上電阻值的微小變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的變化，圖4-3所

10、示， 圖4-2 電阻應(yīng)變片通過(guò)適當(dāng)?shù)恼迟N，使電阻應(yīng)變片R1、R2、R3和R4隨應(yīng)變的變化而分別變大利變小，且變化量分為R1、R2、R3和R4。 設(shè)變形前R1、R2、R3和R4組成的電橋電路平衡，即R1/R3=R2/R4，u輸出為零，既u1=u2。 圖4-3 電橋測(cè)量基本點(diǎn)路 當(dāng)電阻變化時(shí)，u1、u2分別增加和減少，所以變形后輸出電壓為: u=u1-u2 若使R1=R2=R3=R4=R(一般力傳感器的測(cè)量電橋的電阻應(yīng)變片值為120Q)，且R1R2-R3-R4，則可以推出 U=E K 根據(jù)虎克定律，彈性體中:F=K，=F/K u=EK=EKF/K 所以電壓輸出信號(hào)近似與彈性體受力成正比。實(shí)際測(cè)量時(shí)

11、，為了提高測(cè)量精度，常將貼在不同位置的相同阻值的應(yīng)變片，串并接于電橋電路中，組成復(fù)雜的橋路。 4.八角環(huán)形電阻式力傳感器的工作原理 八角狀環(huán)彈性元件由圓環(huán)演變而來(lái)，當(dāng)園環(huán)上施加徑向力Fy時(shí)，園環(huán)各處的應(yīng)變是不同的，根據(jù)分析可知與作用力方向成39.6處B的應(yīng)變等于零，此處稱為應(yīng)變節(jié)點(diǎn)。在水平中心線上則由最大應(yīng)變，因此將四片應(yīng)變片R1、R2、R3和R4如圖4-4a所示那樣粘貼， R1、R3受拉應(yīng)力，R2和R4受壓應(yīng)力。當(dāng)圓環(huán)上施加徑向力Fx時(shí)，應(yīng)變節(jié)電處于A-A位置，將四片應(yīng)變片 R5、R6、R7和R8粘貼于如圖4-4b所述（39.6），此時(shí)， R5、R7受拉應(yīng)力，R6和R8受壓應(yīng)力。當(dāng)圓環(huán)上同時(shí)

12、受Fx、Fy作用時(shí)，把應(yīng)變片組成圖4-4e和4-4f所示的電橋電路，就可互不干擾地分別測(cè)得Fx、Fy，由于八角狀環(huán)易于固定夾緊，所以常用它代替圓環(huán)。當(dāng)八角狀環(huán)受主切削力Mz的作用時(shí)，它既受到垂直向下的壓力，又受到彎矩的作用 (4-4d)。Fz力與各應(yīng)變片軸向垂直不起影響，卻使上部環(huán)受拉應(yīng)力，下部環(huán)受壓應(yīng)力，因此將應(yīng)變片R9、R10、R11和R12組成圖4-4g所示電橋就可以測(cè)出Fz。這樣，通過(guò)上述測(cè)力儀各應(yīng)變片組成的三個(gè)全橋電路接入測(cè)試系統(tǒng)，就可以分別測(cè)出Fx、Fy、Fz。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改變走刀量f=0.1;0.2;0.3;0.4lmm/r。用每個(gè)走刀量分別切削一段金屬，切削力從測(cè)力儀讀出，記

13、錄測(cè)量結(jié)果。 改變切削深度ap=0.5;1;1.5;2mm用每個(gè)切削深度分別切削一段金屬，切削力從測(cè)力儀讀出，記錄測(cè)量結(jié)果。改變主偏角kr=45；60；75；90；用四把主偏角不同的車刀分別切削一段金屬，切削力從測(cè)力儀上讀出，記錄測(cè)量結(jié)果。圖4-4 圓環(huán)與八角環(huán)4改變前角0=0；15；30用三把前角不同的車刀分別切削一段金屬，切削力從測(cè)力儀讀出，記錄測(cè)量結(jié)果。 5改變切削速度v = 3;20;30;100mm/min用上述切削速度分別切削一段金屬，切削力從測(cè)力儀讀出，記錄測(cè)量結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求要有原始數(shù)據(jù)記錄2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，繪出f-Fz、ap-Fz、kr-Fz、0-Fz 、v -Fz

14、 變化曲線實(shí)驗(yàn)五 車床靜剛度的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解機(jī)床剛度的測(cè)定方法之一：靜載法。2.比較機(jī)床各部件剛度的大小，分析影響機(jī)床剛度的各個(gè)因素。3.鞏固和驗(yàn)證機(jī)制工藝學(xué)中有關(guān)系統(tǒng)剛度的概念。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用靜載法測(cè)定車床剛度，著重測(cè)量記錄車床主軸前頂針、刀架及尾架后頂針在受力后的位移，以便計(jì)算其各部件剛度及機(jī)床剛度。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1.CA6140車床 2.弓形加力器和測(cè)力環(huán)各1件。 3.千分表4只。 4.磁性表座3個(gè)。四、實(shí)驗(yàn)裝置及方法簡(jiǎn)介 1.測(cè)試裝置簡(jiǎn)圖如圖7-1所示： 2.機(jī)床測(cè)試點(diǎn)布置通常由于床身變形很小，故一般都將床身看作是絕對(duì)剛體，在測(cè)試所有部件位移時(shí)都以床身作為測(cè)量基準(zhǔn)，然而床身實(shí)際上也是一個(gè)變形零件，當(dāng)為了測(cè)定床身剛度對(duì)綜合剛度的影響時(shí)，測(cè)量基準(zhǔn)必須選在平板或者地面上。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量仍選床身為基準(zhǔn)，測(cè)點(diǎn)選機(jī)床主軸端部尾架套筒頭部及刀架共三處。 3.加載方法和裝置 加載裝置采用弓形加載器，加載器平面可以繞前后頂尖軸線擺動(dòng)，并固定于任一位置，加載器上各加載螺釘孔間夾角為150 ，這樣就可以在一定范圍內(nèi)選取最切合實(shí)際的加載方向。在加載桿與模擬刀尖的壓力用標(biāo)定好的測(cè)力環(huán)測(cè)定，模擬刀尖應(yīng)調(diào)整在車床前后頂尖的連線上。五、實(shí)驗(yàn)步驟：（現(xiàn)場(chǎng)介紹） 1.將弓形加載器頂尖孔擦凈，并裝于機(jī)床頂尖間，保證后頂尖伸出長(zhǎng)度L=30左右，根據(jù)要求的角度進(jìn)