6機械制造技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書14-04要點

1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書魏偉鋒編寫適用專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化陜西理工學(xué)院機械工程學(xué)院2014年4月實驗1:刀具幾何角度測量實驗學(xué)時:2學(xué)時實驗類型:驗證實驗要求:選作一、實驗?zāi)康氖煜ぼ嚨肚邢鞑糠值臉?gòu)成要素,掌握車刀靜態(tài)角度的參考平面、參考系及車刀靜態(tài)角度的定義:了解車刀量角臺的結(jié)構(gòu),學(xué)會使用量角臺測量車刀靜態(tài)角度;繪制車刀靜態(tài)角度圖,并標(biāo)注出測量得到的各角度數(shù)值。鞏固和加深對刀具幾何角度定義的理解。二、實驗內(nèi)容測量車刀的正交參考系、法平面及假定工作平面內(nèi)的幾何角度,并分別畫圖標(biāo)注。三、實驗原理、方法和手段車刀的靜態(tài)角度可以用車刀量角臺進行測量,其測量的基本原理是:按照車刀靜態(tài)角度的定義

2、,在刀刃選定點上,用量角臺的指針平面（或側(cè)面或底面,與構(gòu)成被測角度的面或線緊密貼合（或相平行、或相垂直,把要測量的角度測量出來。車刀量角臺的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圓形底盤2的周邊,刻有從0起向順、逆時針兩個方向各100的刻度。其上的工作臺5可以繞小軸7轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角度,由固連于工作臺5上的工作臺,指針6指示出來。工作臺5上的定位塊4和導(dǎo)條3因定在一圖2-1車刀量角臺1支腳2底盤3導(dǎo)條4定位塊5工作臺6工作臺指針7小軸8螺釘軸9大指針10銷軸11螺釘12大刻度盤13滑體14小指針15小刻度值16小螺釘17旋鈕18彎板19大螺帽20立柱起,能在工作臺5的滑槽內(nèi)平行滑動。立柱20固定安裝在底盤2上,它

3、是一根矩形螺紋絲杠,旋轉(zhuǎn)絲桿上的大螺帽19,可以使滑體13沿立柱(絲杠20的鍵槽上、下滑動。滑體13上用小螺釘16固定裝上一個小刻度盤15,在小刻度盤15的外面,用旋鈕17將彎板18的一端鎖緊在滑體13上。當(dāng)松開旋鈕17時,彎板18以旋鈕17為軸,可以向順、逆時針兩個方向轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)動的角度用固連于彎板18上的小指針14在小刻度盤15上指示出來。在彎板18的另一端,用兩個螺釘11固定裝上一個扇形大刻度盤12,其上4用特制的螺釘軸8裝上一個大指針9。大指針9可以繞螺釘軸8向順、逆時針兩個方向轉(zhuǎn)動,并在大刻度盤12上指示出轉(zhuǎn)動的角度。兩個銷軸10可以限制大指針9的極限位置。當(dāng)工作臺指針6、大指針9和

4、小指針14都處在0時,大指針9的前面a和側(cè)面b垂直于工作臺5的平面,而大指針9的底面c平行于工作臺5的平面。測量車刀角度時,就是根據(jù)被測角度的需要,轉(zhuǎn)動工作臺5,同時調(diào)整放在工作臺5上的車刀位置,再旋轉(zhuǎn)大螺帽19,使滑體13帶動大指針9上升或下降而處于適當(dāng)?shù)奈恢?然向用大指針9的前面a(或側(cè)面b、或底面c,與構(gòu)成被測角度的面或線緊密貼合，從大刻度盤12上讀出大指針9指示的被測角度數(shù)值。三、實驗方法(1校準(zhǔn)車刀量角臺的原始位置用車刀量角臺測量車刀靜態(tài)角度之前,必須先把車刀量角臺的大指針、小指針和工作臺指針全部調(diào)整到零位,然后把車刀按圖2-1所示平放在工作臺上,我們稱這種狀態(tài)下的車刀量角臺位置為測

5、量車刀靜態(tài)角度的原始位置。(2主偏角Kr的測量.從圖2-1所示的原始位置起,按順時針方向轉(zhuǎn)動工作臺(工作臺平面相當(dāng)于Pr,讓主刀刃和大指針前面a緊密貼合，如圖2-2所示，則工作臺指針在底盤上所指示的刻度數(shù)值，就是主偏角Kr的數(shù)值。(3刃傾角九s的測量測完主偏角Kr之后,使大指針底面c和主刀刃緊密貼合(大指針前面a相當(dāng)于Ps,如圖2-3所示,則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是刃傾角九s的數(shù)值。指針在0左邊為+九s，指針在0右邊為-九s。(4副偏角Kr的測量參照測是主偏角Kr的方法，按逆時針方向轉(zhuǎn)動工作臺，使副刀刃和大指針前面a緊密貼合,如圖2-4所示,則工作臺指針在底盤上所指示的刻度數(shù)值

6、,就是副偏角Kr的數(shù)值。圖2-2用車刀量角臺測量車刀主偏角圖2-3用車刀量角臺測量車刀刃傾角圖2-4用車刀量角臺測量車刀副偏角圖2-5刀具幾何角度投影圖(5前角Y0勺測量前角丫0的測量，必須在測量完主偏角kr的數(shù)值之后才能進行。從圖2-1所示的原始位置起,按逆時針方向轉(zhuǎn)動工作臺,使工作臺指針指到底盤上屮r=90。一Kr的刻度數(shù)值處（或者從圖2-2所示測完主偏角kr的位置起，按逆時針方向使工作臺轉(zhuǎn)動90，這時，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指針前面a（相當(dāng)于P0,然后讓大指針底面c落在通過主刀刃上選定點的前刀面上（緊密貼合,如圖2-6所示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是正交平面前角

7、Y0的數(shù)值。指針在0右邊時為+丫0,指針在0左邊時為-丫0。（6后角a0的測量在測完前角Y0之后，向右平行移動車刀（這時定位塊可能要移到車刀的左邊，但仍要保證車刀側(cè)面與定位塊側(cè)面靠緊，使大指針側(cè)面b和通過主刀刃上選定點的后刀面緊密貼合，如圖2-7所示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是正交平面后面a0的數(shù)值。指針在0的數(shù)值。指針在0左邊為+a0，指針在0右邊為一a0。圖2-6用車刀量角臺測量車刀前角圖2-7用車刀量角臺測量車刀后角（7副后角aO的測量（8法平面前角丫口和后角an的測量測量車刀法平面的前角Yn和后角an,必須在測量完主偏角kr和刃傾角九s之后才能進行。將滑體（連同小刻度盤

8、和小指針和彎板（連同大刻度盤和大指針上升到適當(dāng)位置，使彎板轉(zhuǎn)動一個刃傾角九s的數(shù)值，這個加數(shù)值由固連于彎板上的小指針在小刻度盤上指示出來（逆時針方向轉(zhuǎn)動為+九s，順時針方向轉(zhuǎn)動為-九s,如圖2-7所示，然后再按前所述測量正交平面前角YO和后角aO的方法（參照圖2-6和圖27,便可測量出車刀法平面前角yO和后角aO的數(shù)值。-5-圖2-7用車刀量角臺測量車刀法平面前角和后角四、實驗組織運行要求以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實驗條件1、車刀量角臺。2、直頭外圓車刀、彎頭外圓車刀、偏刀、切斷刀。六、實驗步驟1.熟悉車刀量角臺的使用;車刀量角臺初始位置的調(diào)整;按照定義分別測量車刀的幾何角度,

9、按照實測角度畫出刀具幾何角度投影圖。刀具幾何角度記錄表七、思考題序號刀具峯稱主偏角Kr刃傾角肚副偏角Kr前角Y0后角ao副后角sL2:3-6-用車刀量角臺測量車刀正交平面前角九0和后角a0時,為什么要讓工作臺從原始位置起，逆時針方向旋轉(zhuǎn)屮r=90。-Kr的角度？在什么情況下需要測量車刀法平面前角Yn和后角an?為什么用車刀量角臺測量車刀法平面前角Yn和后角an時,小指針(即彎板要旋轉(zhuǎn)一個刃傾角九s的數(shù)值?參照測量車刀主剖面前角九0和后角a0的方法，怎樣利用車刀量角臺測量出車刀副刀刃上的副前角y0和副后角a0?為什么車刀工作圖上不標(biāo)注副前角y0?怎樣利用車刀量角測量出車刀假定工作平面、背平面參考

10、系的前角YP(Yf和后角ap(af?標(biāo)注出YP(Yf和后-8-切斷車刀有幾條刀刃?哪條是主刀刃?哪條是副刀刃?應(yīng)如何利用車刀量角臺測量切斷車切的主偏角Kr和副偏角Kr?45彎頭車刀在車外圓和車端面時,其主、副刀刃和主、副偏角是否發(fā)生變化?為什么?八、實驗報告寫出實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容、實驗步驟、實驗結(jié)果（將所測量得到的結(jié)果列表記錄,按照實測角度畫出所測車刀的幾何角度投影圖,按照主剖面與法剖面刀具角度的關(guān)系式驗證所測結(jié)果的正確性,對實驗過程和結(jié)果進行討論分析。-7-實驗2:圓柱齒輪設(shè)計制造及其檢測實驗學(xué)時:4h實驗類型:綜合實驗要求:必作一、實驗?zāi)康谋緦嶒灥膶W(xué)習(xí)目的,是為了使學(xué)生通過加工圓柱齒輪,掌

11、握滾齒機的加工原理、傳動鏈的計算和調(diào)整方法,了解滾齒機的基本操作規(guī)程;回顧齒輪精度的常用檢測項目,熟悉齒輪雙面嚙合綜合檢查儀的使用,掌握典型零件圓柱齒輪的一般工藝過程和檢驗方法。二、實驗內(nèi)容根據(jù)實驗的要求,確定交換齒輪的齒數(shù),自己動手調(diào)整機床完成工件、滾刀、交換齒輪的安裝;加工完圓柱輪輪后檢驗齒輪的精度,評定齒輪的加工誤差性質(zhì)和精度。三、實驗原理、方法和手段要求深刻理解加工直（斜齒圓柱齒輪時滾刀的旋轉(zhuǎn)運動、工件的旋轉(zhuǎn)運動及滾刀的垂直運動之間的關(guān)系,具體采用實際調(diào)整機床加工獲得一對平行軸嚙合齒輪,然后用公法線千分尺測量公法線長度變動誤差,在3102型齒輪雙面嚙合綜合檢測儀上測量圓柱齒輪徑向綜合總

12、偏差,獲得對齒輪精度、用途的評價。四、實驗組織運行要求該實驗的特點是使用的機床種類較多（有2種,調(diào)整的環(huán)節(jié)較多,使用的儀器較多、對學(xué)生的動手能力要求較高,采用5人一小組,10人一大組,每大組分成A、B2個小組，要求A、B2個小組加工的圓柱齒輪能夠正確的嚙合。另外，相關(guān)的知識點較多（齒輪的設(shè)計,機床的結(jié)構(gòu)、使用、調(diào)整,工件的裝夾定位,加工的工藝,檢驗評價等故采用一以學(xué)生自主訓(xùn)練為主，教師現(xiàn)場輔導(dǎo)為輔的開放模式組織教學(xué)II。五、實驗條件Y38滾齒機及其交換齒輪、CW6140、YX3102型齒輪雙面嚙合綜合檢查儀、百分表、測量心軸工件毛坯、普魯士蘭。1.切削速度交換齒輪模數(shù):m=3.5mm齒輪齒數(shù)有

13、:18，22，25，28，32，35，38，42。對應(yīng)于滾刀七種轉(zhuǎn)速交換齒輪的選配:表4-1因軸間距離不能改變,故齒數(shù)和A+B=60。3.分度運動、進給運動和差動運動使用的交換齒輪20（兩個,23,24,25（兩個,30,33,34,35,37,40,41,43,45,47,48,50,53,55,57,58,59,60,61,62,65,67,70,71,73,75,79,80,83,85,89,90,92,95,97,98,100。交換齒輪e和f，模數(shù)m=3mm,齒數(shù):24,36（四個,48六、實驗步驟1、根據(jù)實驗室條件,確定齒輪基本參數(shù):m二，z2二，B旋向:其中z2取3055之間,為了

14、檢驗方便，模數(shù)統(tǒng)一取m=2.5,螺旋角統(tǒng)一取卩=140計算全齒高:直齒2.25hm=ap斜齒2.25nhm=ap計算齒頂圓直徑:直齒*a2ad=mz+2hm斜齒*an2ad=mz/cos+2hm卩（標(biāo)準(zhǔn)齒輪h*=12.計算傳動鏈交換掛論1主運動傳動鏈的計算調(diào)整:滾刀轉(zhuǎn)速1000VnDn=D式中:V是切削速度，取V=15-25m/min,D是滾刀外徑。為避免過早的損壞工作臺蝸輪副,應(yīng)按下式校核工作臺轉(zhuǎn)速:45nKnrpmZD工作臺.式中:n工作臺是工件轉(zhuǎn)速,nD是刀具轉(zhuǎn)速,K是滾刀頭數(shù),Z是工件齒數(shù)。在一五川表中選擇主運動交換掛輪，列出傳動方程式：VUAB=校核切削速度的實際值V/=誤差:100

15、%vVVAV-=x2分度運動鏈的計算調(diào)整:根據(jù)范成原理，滾刀轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)對應(yīng)工件轉(zhuǎn)1/Z2轉(zhuǎn)，列出傳動方程式:224xacfkUbdez=當(dāng)Z2140時2fe=，否則1fe=根據(jù)計算結(jié)果，在一五3中選配分度運動交換掛輪,UX不能有誤差。選取交換齒輪:a=b=c=d=校核Ux誤差:100%xxxxUUAU-=x=刀具垂直進給傳動鏈計算調(diào)整:工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)對應(yīng)刀具垂直移動Sb，列出傳動方程式：111134sbacUSbd=進給量:bS=12mm在一五3中選用交換齒輪:1a=b1=1c1d=校核Us誤差:100%ssssUUAU-=x=差動傳動鏈的計算調(diào)整:刀具垂直移動一個斜齒輪螺旋線導(dǎo)程P(2sinnmzP

16、np=時工件附加轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn),列出傳動方程式:22227.95775sinynacUbdmkp根據(jù)計算結(jié)果，在一五3中選配差動運動交換掛輪，選配的交換掛輪傳動比應(yīng)與計算結(jié)果在小數(shù)點后至少三位相同,越精確齒向誤差越小。選用交換齒輪:a2=b2=2c2d=校核Uy誤差:100%yyyyUUAU-=5計算跨齒數(shù)和公法線長度W:跨齒數(shù):210.59nz=+(取整，為測量公法線長度時所跨齒數(shù)公法線長度:22.952(0.50.014Wnzm=-+6計算中心距(測量徑向綜合誤差時用直齒輪:12a=m(z+z/2Z1=50斜齒輪:n12a=m(z+z/2cospZ1=403.加工步驟工件毛坯的安裝,用百分表檢查

17、工件外圓,使徑向跳動不超過允許誤差考慮這是那種裝夾方法。2滾刀的安裝:調(diào)整刀具安裝角度6=卩士Y，刀具和工件旋向相同時取II，相反時取一+I;調(diào)整滾刀的位置，使?jié)L刀長度的中點大致對準(zhǔn)工件中心，按6安裝角調(diào)整刀架。3按計算結(jié)果安裝各傳動鏈交換齒輪，齒輪安裝時，齒隙不能太大，以防咬死或因間隙過大帶來誤差。注意運動方向，考慮是否需要惰輪，裝上離合器M2，即接通差動運動鏈。調(diào)整滾切深度，本實驗用一次走刀完成還是多次完成。調(diào)整各傳動鏈交換掛輪，檢查無誤后啟動機床，判斷主運動、分度運動和差動運動方向是否正確。加工齒輪，鑄鐵工件可以一刀加工，鋼工件分兩刀加工:第一刀加工總余量的80%左右，第二刀加工完剩下的

18、余量。4、檢驗所加工的齒輪精度根據(jù)實驗室條件，按照8級精度檢驗兩個項目:公法線長度變動誤差WF和徑向綜合誤差iF，這兩項誤差屬于影響運動準(zhǔn)確性的第I公差組。表4-3公法線長度變動公差WF公差表m!iF公差表m分度圓直卷法向摸數(shù)精度等級到56Tg9ia1251-X5365063901403.5七3站4Q:5671112ISC6.3-102545638t)12520C125400=1-3-5325Q73;9O121603.5-6.33636紙1001402006.3-104063901121602241一。用公法線長度千分尺測量公法線長度變動誤差WF,并與公法線長度變動公差WF比較:測量六次公法線

19、長度W,把最大值和最小值相減即得公法線長度變動誤差WF。當(dāng)WFWF時，該項指標(biāo)合格。2徑向綜合誤差iF是指被測齒輪和理想精確齒輪（標(biāo)準(zhǔn)齒輪雙面嚙合時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙面嚙合中心距的最大值和最小值之差。測量徑向綜合誤差iF，并與徑向綜合公差iF比較。iFiF時，該項指標(biāo)合格。如果測量所有的齒輪偏差參數(shù)，這是不經(jīng)濟的也是不需要的，因為有些參數(shù)對于齒輪的影響不大。徑向綜合檢測可以代替徑向跳動。3102型齒輪雙面嚙合綜合檢測儀主要用于測量圓柱齒輪徑向綜合總偏差（被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時,在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi),雙嚙中心距的最大變動量Fi、和一齒徑向綜合偏差（被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面

20、嚙合時,在被測齒輪一齒距角內(nèi),雙嚙中心距的最大變動量fi、,以及雙嚙齒輪中心距和檢查一對傳動齒輪的接觸情況。提高齒輪副的接觸斑點對于提高齒輪副的壽命和降低噪音等方面有重要的意義。接觸斑點有形狀、大小、位置三方面要求。下表給出了接觸斑點和精度等級之間的對應(yīng)關(guān)系,作為一般情況下的參考。從實際使用的角度看接觸斑點和精度等級之間沒有固定的關(guān)系,圖4-1圓柱齒輪徑向綜合總偏差和一齒徑向綜合偏差示意圖因此,設(shè)計者可以根據(jù)齒輪的用途、載荷和齒輪剛性及齒線形狀等條件選用。精度等級45678910-12沿齒長方向60%80%50%70%35%65%25%55%沿齒高方向65%85%55%75%40%70%30%

21、-60%注:表中數(shù)值范圍用于齒面修形的齒輪,對齒面不做修形的齒輪,其接觸斑點大小不小于其平均值。若壓力角不等于20度時,應(yīng)對輪徑向綜合總偏差Fi、和一齒徑向綜合偏差fi、乘以系數(shù)A12irFFe沁沁A=sin20/sina1儀器的工作原理被測齒輪安裝在可沿儀座(19導(dǎo)軌滑動的主滑架(17上的上頂尖(10和下頂尖(14之間,標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在可沿V型導(dǎo)軌浮動的測量滑架(4上的上、下頂尖之間,按兩齒輪理論中心距固定主滑架。測量滑架借助彈簧力靠向主滑架,使兩個齒輪進行緊密地?zé)o側(cè)隙地嚙合。轉(zhuǎn)動被測齒輪時,檢查由于齒輪加工誤差引起中心距變化來綜合地反映被測齒輪的加工誤差,其中心距的變動量由百分表(1顯示出來

22、。圖4-2圓柱齒輪徑向綜合總偏差和一齒徑向綜合偏差示意圖1-百分表2-螺釘3-擋釘4-測量滑架5-手柄6-立柱7-手柄8-V型塊9-鎖緊塊10-上頂尖11-托架12-撥桿13-手柄14-下頂尖15-游標(biāo)尺16-手柄17-主滑架18-刻度尺19-儀座20-手輪1011121314151617工作原理與結(jié)構(gòu)特征儀器使用前應(yīng)將各工作表面，被測齒輪以及與被測齒輪模數(shù)相同的標(biāo)準(zhǔn)齒輪清洗干凈。把控制測量滑架的手柄(5搬到正上方，裝上百分表，使表指針轉(zhuǎn)過5圈后用螺釘(2緊固，并調(diào)整百分表指針與其零線重合，然后將手柄(5搬向左邊。根據(jù)兩齒輪的理論嚙合中心距，按刻度尺(18與游標(biāo)尺(15的示值，轉(zhuǎn)動手輪(20把

23、主滑架(17調(diào)整到工作位置后，用手柄(16鎖緊。把一齒輪安裝在測量滑架的下項尖(14和立柱(6的上頂尖(10之間，轉(zhuǎn)動手柄(7帶動鎖緊塊(9將上頂尖(10固定在V型塊(8的V型面內(nèi)的同時，亦緊固標(biāo)準(zhǔn)齒輪。E.與上一步方法類似,將被另一齒輪安裝在主滑架的上、下頂尖之間，然后將手柄(5搬向右邊(未安裝被測齒輪時手柄不能搬至右邊使測量滑架靠向主滑架，保證標(biāo)準(zhǔn)齒輪和被測齒輪緊密嚙合。F.在兩齒輪正常嚙合的情況下，用手輕微而均勻地轉(zhuǎn)動被測齒輪，在轉(zhuǎn)動一周或一齒的過程中觀察百分表的示值變化，該變化量就是一周或一齒內(nèi)中心距的變動量。在轉(zhuǎn)動一周或一齒過程中百分表示值相對于百分表原始零點的最大、最小值就是中心距

24、變動的上、下極限偏差，二者之差即為被測齒輪的Fi、或fi、值。G.當(dāng)一個齒輪測量完畢后，將測量滑架控制手柄(5搬至左邊，使標(biāo)準(zhǔn)齒輪和被測齒輪脫開，然后轉(zhuǎn)動手柄(13在松開鎖緊塊(9的同時，帶動撥桿(12轉(zhuǎn)動，通過固定在上頂尖上的托架(11將上頂尖向上移動(其移動距離根據(jù)需要可調(diào)，卸下被測齒輪，更換新的被測齒輪，鎖緊上頂尖，將手柄(5搬至右邊，按6中的方法繼續(xù)進行測量。H.精密測量時,為了準(zhǔn)確地固定理論中心距，按（1式計算Ml值,用量塊按尺寸M1組合后,放在標(biāo)準(zhǔn)齒輪軸和被測齒輪軸之間,并將量塊上下、左右輕微擺動,觀察百分表的最小值,依此最小值調(diào)整百分表指針與其零線重合。其它操作過程如上所述。22

25、11ddAM+A:兩齒輪的理論中心距d1:標(biāo)準(zhǔn)心軸1直徑d2:被標(biāo)準(zhǔn)心軸2直徑輪齒接觸斑點檢查為了檢查齒輪工作面的接觸情況,在標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒面上,均勻而薄薄地涂上一層普魯示蘭（或其它專用涂料,其厚度為0.006mm0.012mm,然后與被測齒輪嚙合,相對轉(zhuǎn)動后,根據(jù)其輪齒接觸斑點情況,評估被測齒輪的加工質(zhì)量。5、將所有計算數(shù)據(jù)填入表4-6：模數(shù)m=螺旋角齒數(shù)z2=全齒高h(yuǎn)=Uv=旋向：中心距a=Av=AB=Ux=acbda2c2b2d2alclbldl=Ax=U=yAy=US=滾刀安裝角公法線長度變動公差FW=AS=滾刀切深ap=h=公法線長度變動誤差FW=（是否合格）（是否合格）徑向綜合公差Fi=徑向綜合誤差Fi=-15-七、注意事項1.實驗前必須看懂機床的傳動系統(tǒng)圖，做好傳動鏈的運動調(diào)整計算。2.開機前應(yīng)對各調(diào)整環(huán)節(jié)再進行一次檢查校對，對機床各部件進行潤滑。3.接通進給前，要檢查壓力表的示值應(yīng)在15kg/