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

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1、適用于機(jī)械類各專業(yè) 機(jī)械制造技術(shù)》 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 編寫 陸 瑛 朱紅瑜 河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 年 9 月 實(shí)驗(yàn) 普通車刀標(biāo)注角度測量及分布 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅? 1、掌握車刀標(biāo)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(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法。 3、通過對對剖面角度的測量及計(jì)算， 加深了解各剖面角度之間的相互關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備： 1、

2、 車刀測角儀 2、 被測車刀 四、實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)及使用 1、 車刀測角儀的結(jié)構(gòu)及使用： 車刀測角儀結(jié)構(gòu)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(cè)邊垂直，均可做工作邊，把底邊和側(cè)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(shí)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

3、 ( 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 KT 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(cè)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(shí)驗(yàn)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(biāo)明參考平面。 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 計(jì)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

4、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(shí)驗(yàn)在刨床上進(jìn)行，如圖所示，將實(shí)驗(yàn)用的試件制成長 a =50mm，厚h=5mm，然后在一定的切削 實(shí)驗(yàn)二 刨削加工切屑變形實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求： 1觀察切削過程，認(rèn)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(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具： 1設(shè)備：B665型牛頭刨床。 2、刀具：高速鋼刨刀（三把） To = 15 a o = =8 Kt = =90 入s = :0 To = 20 a o =

5、 =8 Kt = =90 入s = :0 To = 25 a o = =8 Kt = =90 入s = :0 3、 用具：游標(biāo)卡尺、鋼板尺、細(xì)鋼絲。 4、 試件：45鋼、銅、100X 50X 5各類板板。 三、實(shí)驗(yàn)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 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(jìn)行切削，并用細(xì)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

6、屑的長度、厚度 L、Cc――切屑層的長度、厚度 L=100mm，寬= Lc ac 1、 a C與E的關(guān)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(jìn)行切削，收集切屑，用細(xì)銅絲及鋼此尺，測出切屑 長度LC,記入報(bào)告書表格，并作出a c— E曲線。 2、 To與E的關(guān)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(jìn)行切削，測量切屑長度LC計(jì)入報(bào)告書表格, 并作出To — E曲線。 3、 工件材料與E的關(guān)系 固定下列條件：切削速度 v 切削厚度a

7、C 試件長度 刀具材料 刀具前角 依次改變試件材料，進(jìn)行切削，收集切屑，測量切屑 LC填入報(bào)告書表格， 通過以上實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)三 工件表面質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1用單因素實(shí)驗(yàn)法，研究刀具幾何角度，切削用量（切削速度 V進(jìn)行量f） 對加工表面質(zhì)量（或光潔度）的影響。 2用正交實(shí)驗(yàn)法，研究刀具，切削速度 V，進(jìn)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（如光潔度，形位誤差

8、等） 。 二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)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(shí)驗(yàn)步驟 1單因素法 ① 4種不同車刀車削進(jìn)行加工，比較表面質(zhì)量 ② 90主偏角，小負(fù)倒棱車刀車削加工 =450轉(zhuǎn)/分（一定），a=0.3。 進(jìn)給量f 0.036 0.1 0.2 0.3 表面質(zhì)量 ③90主偏角，小負(fù)倒棱車刀加工（一定） f = 0.1, ap=0.3 機(jī)床轉(zhuǎn)速n 10 40 100 160 250 450 900 表面質(zhì)量 2、正交實(shí)驗(yàn)法 ①

9、 確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)因素 a實(shí)驗(yàn)指標(biāo)：工件表面質(zhì)量 b、實(shí)驗(yàn)因素：車刀種類，切削速度 V，進(jìn)給量f ② 確定各因素水平，列出因素水平表及正交實(shí)驗(yàn)表，并進(jìn)行切削加工實(shí)驗(yàn) 因素水平表 因素 機(jī)床轉(zhuǎn)n 車刀主偏角 進(jìn)給量 1水平 10 90 0.1 2水平 45 75 0.2 3水平 90 45 0.3 正交實(shí)驗(yàn)表 實(shí)驗(yàn)號 轉(zhuǎn)速n 刀具主偏角 進(jìn)給量 表面質(zhì)量 1 1（ 100） 1（ 90） 3（ 0.3） 2 2（ 450） 1（ 90） 1（ 0.1） 3 3（ 900） 1（ 75） 2（ 0.2）

10、 4 1（ 100） 2（ 75） 2（ 0.2） 5 2（ 450） 2（ 75） 3（ 0.3） 6 3（ 900） 2（ 75） 1（ 0.1） 7 1（ 100） 3（ 45） 1（ 0.1） 8 2（ 450） 3（ 45） 2（ 0.2） 9 3（ 900） 3（ 45） 3（ 0.3） I II III 極差R 3、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ① 根據(jù)極差R的大小，排列現(xiàn)在條件下影響表面質(zhì)量的主次因素 主 次 ② 找出較優(yōu)組合形式 ③ 在較優(yōu)組合下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)

11、驗(yàn)結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)四 CA6140 結(jié)構(gòu)剖析與調(diào)整實(shí)驗(yàn) 一、目的與任務(wù) 1、目的 觀察和分析理解機(jī)床傳動系統(tǒng)及變速系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)的作用及工作原理， 了解機(jī)床主要部件的構(gòu)造和調(diào)整方法，及其機(jī)床的應(yīng)用范圍。 2、任務(wù) （1）對照機(jī)床的裝配范圍，仔細(xì)觀察機(jī)床的結(jié)構(gòu)， （主軸箱、進(jìn)給箱、尾 架、溜板箱、供油系統(tǒng)）和機(jī)床的運(yùn)動（主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、快速進(jìn)退運(yùn)動等） 以及運(yùn)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(jī)構(gòu)的類型。 a） 主運(yùn)動變速手柄； b） 進(jìn)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(jié)構(gòu)（如摩擦離 合

12、器控制操縱機(jī)構(gòu)，主運(yùn)動制動機(jī)構(gòu)等） 。 （4）了解機(jī)床運(yùn)動參數(shù)的調(diào)整方法。 二、設(shè)備： CA6140 普通車床一臺。 CA6140 普通機(jī)床掛圖一套。 工具若干。 三、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、觀察 CA6140 各部件和機(jī)床的布局。 2、 在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下開動機(jī)床，觀察所有的運(yùn)動及變速情況。 3、 完成本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)，進(jìn)行詳細(xì)的觀察與分析。 4、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)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(jī)床上的各個(gè)操縱手柄的功用是什么？ 3、 根據(jù)進(jìn)給量銘牌回答下列問題： ① 機(jī)床可加工哪些類型的螺紋？其導(dǎo)程如何表示？

13、 ② 當(dāng)加工大螺距螺紋時(shí)，對機(jī)床主運(yùn)動應(yīng)用什么限制？為什么？ ③ 當(dāng)進(jìn)行精細(xì)加工時(shí)，對機(jī)床主運(yùn)動應(yīng)有什么限制？為什么？ ④ 若加工螺距為 1.75mm 的螺紋時(shí)，進(jìn)給箱各手柄應(yīng)如何調(diào)整？ ⑤ 若加工螺距為18mm的螺紋時(shí)，機(jī)床應(yīng)如何調(diào)整？ 4、 當(dāng)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(yīng)如何調(diào)整？ 5、 正反轉(zhuǎn)手柄是如何定位的？ 6、 單項(xiàng)超越安全離合器的工作原理是什么？ 7、 當(dāng)機(jī)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(jī)床時(shí)，光桿、絲桿同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)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(shí)，螺距不勻及亂紋的原

14、因是什么？ 11、 床頭箱油窗不見注油的原因是什么？ 實(shí)驗(yàn)五 丫3150E滾齒機(jī)床結(jié)構(gòu)傳動分析 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、 了解機(jī)床用途，主要技術(shù)參數(shù)，主要部件的布局及相對運(yùn)動關(guān)系。 2、 通過加工一斜齒圓柱齒輪，熟悉滾齒機(jī)的換置計(jì)算和調(diào)整方法，并進(jìn)行 機(jī)技術(shù)應(yīng)用。 3、 學(xué)習(xí)滾齒機(jī)的傳動系統(tǒng)和工作原理。 二、 Y3150E滾齒機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格與附件： 1、加工規(guī)范： ①工件最大直徑 500mm ②工件最大模數(shù) 8mm ③最大加工寬度 250mm ④工件最少齒輪 - Z最少 K （滾刀頭 5 數(shù)） 2、刀架 ①刀具最大直徑 160mm

15、 ②刀具最大長度 160mm ③刀架最大回轉(zhuǎn)角度 240 ④刀具最大軸向移動量 55mm ⑤刀架垂直快速移動速度 0.5325 公尺 /分 ⑥刀架垂直手移動每轉(zhuǎn)移動量 0.75mm 3、工作臺 ①工作軸心到刀具軸心間的距離 最大330 mm 最小30 mm ②工作臺面到刀具軸心間的距離 最大535 mm 最小235 mm ③工作臺直徑 510 mm ④工作臺液壓快速移動距離 50 mm ⑤工作臺水平手移動每轉(zhuǎn)移動量 2mm ⑥工作臺工件用心軸直徑 4、變換齒輪 30 mm 主傳動變換齒

16、輪 分齒、差動、進(jìn)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 30D 45 2毫米 20毫米 30D 45 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、98、100 模數(shù) 輪寬 孑L徑 材料

17、 2毫米 20毫米 30D 45 齒數(shù)： 24、36、（4 件）、48 三、機(jī)床傳動系統(tǒng) 圖1 四、機(jī)床的調(diào)整計(jì)算 1切削速度傳動鏈（電機(jī)一滾刀） 其調(diào)整公式：u = A U = “刀 B 124.583 n刀一一滾刀轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 1000 V n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 20 20~25 鋼（極限強(qiáng)度60N/mm以下） V 80 30~3

18、5 鋼（極限強(qiáng)度600N/mm以上） V 25 25~35 青 銅 25~50 塑 料 25~40 本機(jī)床備有三對變速齒輪、變換齒輪與主軸箱內(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 A E 轉(zhuǎn)/分 手柄 位置 B A 22 44 33 33 44 22 I 40 80 160 II 63 125 250 III 50 100 200 由公式n刀J00V計(jì)算得的結(jié)果，如與上圖表中轉(zhuǎn)速不符，可選擇與結(jié)果相 近的一級主軸轉(zhuǎn)速。 除上述計(jì)算法求A、B掛輪外，還有根據(jù)切削速度V,查切削速度計(jì)算圖

19、的 方法求A、B掛輪。切削速度計(jì)算圖在機(jī)床使用說明內(nèi)。 2、分齒（范成）運(yùn)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： Z a c e 24 K u 二 b d f Z K——滾刀頭數(shù) Z刀—工件齒數(shù) 當(dāng) 5< Z 工/K < 20 時(shí)，取 e=48 f=24 當(dāng) 2K Z 工/K< 142 時(shí)，取 e=36 f=36 當(dāng) 143w Z 工/K 時(shí)，取 e=24 f=48 除上述計(jì)算求a、b、c、d外，機(jī)床實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附表中還可用查表法求 a、b、 c、d，方法簡單、準(zhǔn)確。 3、軸向進(jìn)給傳動鏈 根據(jù)傳動關(guān)系，工作臺每轉(zhuǎn)一周，滾刀刀架在垂直方

20、向 S毫米，推出調(diào)整 公式： a1 S U U進(jìn)= b1 0.4603 二 S由工件刀具材料及加工精神來決定。S=0.25~3mm轉(zhuǎn)。 4、差動傳動鏈 加工斜齒輪時(shí)，要求滾刀在軸向進(jìn)給的同時(shí)，齒坯要有相應(yīng)的附加運(yùn)動， 也就是當(dāng)滾刀在軸向進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程時(shí)，要求齒坯附加旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。推出公式為： a2 c2 sin P U - - =q b2 d2 MnK Mn――工件的法向模數(shù)。 K——滾刀頭數(shù)。 B ――工件螺旅角。 差動掛輪a-、b-、c-、d-的求解方法有兩種。 ① 、對數(shù)查表法，此方法可查閱機(jī)床設(shè)計(jì)手冊、上卷。 ② 、微機(jī)計(jì)算法，本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)要求，使用 BA

21、SIC語言進(jìn)行差動程 序設(shè)計(jì)要求：1、已知參數(shù)：Mn=2mm K=1 B 1=15 2、 計(jì)算誤差保留4位小數(shù)。 3、 所選齒輪必須在差動變換齒輪系列內(nèi)。 五、滾刀與工件的安裝 1、滾刀的安裝調(diào)整： ① 了解滾刀心軸的安裝方法及要求，并安裝正確。 ② 滾刀對中的調(diào)整，調(diào)整滾刀主軸前軸承的微調(diào)機(jī)構(gòu)，軸向移動刀具主軸， 使刀具中間的一刀齒或刀槽的對稱中心線通過具坯的中心，從而保證加工出齒 輪兩側(cè)齒形的對稱性。 ③刀架安裝角的調(diào)整。 工件旋向 滾刀旋 右 左 右 ― 左 "V — * 2、工件的安裝調(diào)整 本實(shí)驗(yàn)是以工件的孔和端面作定位基面，正確裝

22、夾后進(jìn)行找正。 六、實(shí)驗(yàn)的步驟、方法及注意事項(xiàng) 1實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及講義的有關(guān)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)的目的、要 求、方法和步驟，根據(jù)傳動系統(tǒng)圖，了解機(jī)床各傳動鏈的組成，結(jié)構(gòu)及其調(diào)整 方法。 2、 根據(jù)所以給定的工件及滾刀數(shù)據(jù)條件進(jìn)行各傳動鏈的換置計(jì)算，差動掛 輪選擇程序上機(jī)驗(yàn)證。 3、 實(shí)驗(yàn)課內(nèi)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，安裝配置掛輪。 4、 潤滑機(jī)床，空運(yùn)轉(zhuǎn)試車，并檢查各運(yùn)動的方向。 5、 安裝齒輪毛坯，并檢查各運(yùn)動的方向。 6、 安裝滾刀并調(diào)整其對中位。 7、 手動刀架使其下降，使刀軸中心線稍低于工件的上平面。 8開動機(jī)床，手搖立柱移動使?jié)L刀接近工作，一直到滾刀剛接觸到工件為 止，

23、再將立柱水平移動刻度環(huán)調(diào)到“零”點(diǎn)位置。當(dāng)工件與滾刀對滾一圈后， 停車并從工件表面上所切出的刀痕檢查加工的齒數(shù)是否正確。 9、 手動移動立柱，使?jié)L刀向工件切入，切入深度為第一次粗切深度（當(dāng) mn>3時(shí)，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(jī)床。 實(shí)驗(yàn)六 機(jī)床的機(jī)何精度檢驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過對普通車床的精度檢驗(yàn)，掌握機(jī)床幾何精度的檢驗(yàn)方法，分析機(jī)床幾 何精度對加工零件精度的影響。 二、 所用工具 ①千分表（1/100）;②千分表架；③水平儀；④長、中、短三支車床精

24、度檢 驗(yàn)心棒；⑤頂尖三個(gè)；⑥鋼板尺等。 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 檢驗(yàn)：1、溜板移動在垂直平面內(nèi)的直線度。 2、 溜板移動時(shí)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。 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(shí)驗(yàn)方法 1、檢驗(yàn)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(gè)和床身導(dǎo)軌平儀的讀數(shù)依次排列，畫出溜板的運(yùn)動曲線。 在每一米選種上的運(yùn)動曲線和它的兩端點(diǎn)連接間的最大

25、座標(biāo)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(yàn)溜板移動時(shí)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(dǎo)軌放一個(gè)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(yàn)。 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度誤 差。 簡圖2 ( :"1 ■ 一? — 1 1 j 1 L1J 廠…！ I 3、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(yàn)棒，將千分表固定在機(jī)床上，使 千分表測頭觸及在檢驗(yàn)棒表面上，

26、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(yàn)徑向跳動。 然后，將檢驗(yàn)棒從錐孔中取出，使檢驗(yàn)棒旋轉(zhuǎn) 180后，再插入，按上述方 法再進(jìn)行一次檢驗(yàn)。 a、b兩點(diǎn)的誤差分別計(jì)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3 4、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(yàn)棒，將千分表固定在溜板上， 使千分表測頭頂在檢驗(yàn)棒的表面上，移動溜板分別在a上母線和b側(cè)母線上檢驗(yàn) a、b的測量結(jié)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(yàn)一次。 a、b的誤差分別計(jì)算，兩次測量結(jié)果的

27、代數(shù)和的一半就是平行度的誤差 簡圖4 lh 5、主軸軸肩支承面的跳動： 方法：將千分表固定在機(jī)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(diǎn)和b點(diǎn)檢驗(yàn)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(yàn)棒，將千分表固定在機(jī)床上， 使千分表測頭觸及在檢驗(yàn)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：將千分表固定在機(jī)床上，使千分表測頭觸及在主軸定心

28、軸頸的表面 上。 旋轉(zhuǎn)主軸檢驗(yàn)，千分表讀數(shù)的最大差值，就是徑向跳動的數(shù)值。 簡圖7 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。 方法：用頂尖將檢驗(yàn)棒安裝在機(jī)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(yàn)棒軸線，千分表測頭觸及檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求： 1記錄檢驗(yàn)結(jié)果。 2、 填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 3、 每人做一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。 六、 注意事項(xiàng)： 1在實(shí)驗(yàn)過程中注意愛護(hù)使用儀器和設(shè)備，做到輕拿輕放。 2實(shí)驗(yàn)中所用儀器的工作原理，使用方法，請看附錄（1）（2）。

29、 3、實(shí)驗(yàn)（一）的數(shù)據(jù)處理方法請參看附錄（3）。 一、水平儀 1結(jié)構(gòu)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(gè)玻璃管，對于角度的測量 就是靠這個(gè)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(dāng)水平儀傾斜一定的角度以后，氣泡就要移動一定的位置，因?yàn)樗絻x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(shí)水平儀中氣泡 移動的距離剛好

30、是一個(gè)刻度值。 水平儀連同平尺的傾斜角a的大小，可從下式計(jì)算： △H 0.02 7 tg 2 10 L 1000 :-=4 從上式可知，0.02/1000水平儀的氣泡每移動一個(gè)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(shí)測時(shí)，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 -=0.00002 Li △ H1=L1 X 0.00002=200X 0.00002=0.004(mm) 由上式可知，水平儀的實(shí)際變化量與所使用的墊鐵的支承距離 L1有關(guān)。 2、水平儀的讀數(shù)方法： 在測量時(shí)

31、，一般總是將水平儀在起端位置時(shí)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(zhǔn)儀中的氣泡移動 方向與水平儀的移動方向來確定被檢測導(dǎo)軟軌平面的傾斜方向，如方向一致一 般讀為正值，它表示導(dǎo)軌面向上斜，否則，為負(fù)值，向下斜。 讀數(shù): 3、用水平儀檢查導(dǎo)軌不直度的誤差計(jì)算例題。 儀器精度：0.02/10000 導(dǎo)軌長度：10000mm 墊鐵長度：200mm 讀數(shù)如下表： 測量位置 (mm) 0~200 200~400 400~600 600~800 800~1000 讀數(shù) (格) 0 +1 0 —0.5 —1 讀數(shù)換算

32、 (mm) 0 0.004 —0.002 —0.004 誤差圖如下: 0* 04 D * 02 lOO-S- 由直線度誤差的計(jì)算方法，可得直線度的誤差為: 0.0004— (— 0.002)=0.006mm 4、注意事項(xiàng)： (1) 在測量時(shí)，依次移動水平儀的墊鐵，使每次測量位置互相接，這樣才 能測繪出導(dǎo)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(gè)角度的變量，應(yīng)換算成為高 度的變量，才能繪圖計(jì)算。 實(shí)驗(yàn)七 車床工藝系統(tǒng)靜剛度的測定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1熟悉機(jī)床靜剛度測定方法； 2、 掌握車床部件剛度及車床剛度的計(jì)算方

33、法; 3、 了解車床剛度對加工精度的影響。 二二二 、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具： 1 CA6140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(shí)驗(yàn)原理： 一件。 在金屬切削加工中，機(jī)床一刀具一工件組成一個(gè)工藝系統(tǒng)，這個(gè)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(gòu)件 接合面間的變形）。這種變形，會破壞已經(jīng)高整好的刀具和工件之間的相對位置， 以及成形運(yùn)動的位移、速度關(guān)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

34、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(gòu)件，其剛 度比較容易確定（用力學(xué)公式計(jì)算即可求得）。但對機(jī)床的剛度則是相當(dāng)復(fù)雜的， 不可能都用公式作計(jì)算，故目前主要是用實(shí)驗(yàn)的方法測定其剛度值。 機(jī)床靜剛度測定法，是在機(jī)床靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的，這一方面的本質(zhì)，是對 機(jī)床施加載荷（即模擬切削時(shí)的情況），然后測出在不同載荷下機(jī)床各部分的變 形，再通過計(jì)算求出機(jī)床的剛度。 車削外園時(shí)的三個(gè)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

35、兩個(gè)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(dāng)準(zhǔn)確了，故系統(tǒng) 剛度可寫作： p j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(jī)床，工件剛度相比較是很大的，可以略而 不計(jì)。所以當(dāng)工件剛度足夠大時(shí)，我們可以認(rèn)為： 1 _ 1 j系統(tǒng) j系統(tǒng) 而機(jī)床的剛度是由機(jī)床各部件（如車床的床頭、尾座、刀架等）的剛度決 定的。因此，當(dāng)已知機(jī)床各部件的剛度的情況下，即可計(jì)算出機(jī)床的剛度。 Py j頭： y頭 Py j尾二 y尾 Py

36、j架- y架 當(dāng)車刀在工件全長上任意一位置時(shí)（見圖一），貝冋導(dǎo)出各部件剛度的一般 算式即： （X/L” j尾： y尾 （L -x）Py/L j頭: y頭 Py j架- y架 從而可導(dǎo)出車床剛度的普遍計(jì)算式: 1 j機(jī)床 1 1 L - x x ( )j 尾() j架j頭 L L 由此式可以看出，j機(jī)床隨著車刀位置的不同而變化，當(dāng)車刀處于工件中間 位置時(shí) L (x =—)， z 車床的剛度為： 1 j機(jī)床 1 1 ) j尾 ( 4 j頭 圖 一 四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟： 1、實(shí)驗(yàn)方法： 實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：在車床兩頂尖間，安裝一根

37、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(dāng)轉(zhuǎn)動加力器中的螺 釘時(shí)，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(shí)驗(yàn)時(shí)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 P j 公式計(jì)算床頭、尾座、刀架的靜剛度。 y 圖二 di c, ■ ■^r 2、實(shí)驗(yàn)步驟 （1） 把螺旋加力架夾固在刀架上，保證其加力點(diǎn)的高度與車床頂尖中心線 等高，加力方向垂直于心軸。 （2） 將

38、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(shí)不要再調(diào)整百分表對零位。每次加 力和減力時(shí)，應(yīng)記錄相應(yīng)的機(jī)床部件變形量y,決將記錄的力和變形記入表格內(nèi)。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算： 1、 靜剛度測定記錄。 2、 繪制載荷變形圖，將所測得的載

39、荷與相應(yīng)的變形在平面直角坐標(biāo)上繪出 載荷一一變形曲線圖。第二次載荷一一變形曲線應(yīng)緊接第一次載荷一一變形曲 線，不要重新從原點(diǎn)出發(fā)。 3、 計(jì)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，說明各區(qū)間部件剛度值是不相同的，其 大小應(yīng)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(yán)格的講，各部剛度應(yīng)從圖內(nèi)曲線中求出平均值，為計(jì)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(jì)算車床靜剛度： 1 j機(jī)床 1111 ( ) 4 j頭 j尾 j架 六、 整理實(shí)驗(yàn)場地，交還實(shí)驗(yàn)儀器、工具 七、 編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 實(shí)驗(yàn)八

40、 加工精度統(tǒng)計(jì)分析 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 1掌握加工精度統(tǒng)計(jì)分析的基本方法。 2、 通過對測的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算機(jī)在加工精度統(tǒng)計(jì)分析中的應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)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零件（如圖） 取樣100個(gè)進(jìn)行測量，獲取孔尺寸數(shù)據(jù)。 三、實(shí)驗(yàn)用設(shè)備和儀器 1、 M224半自動內(nèi)圓磨床一臺； 2、 千分表、內(nèi)徑表?xiàng)U一套，卡尺一把； 3、 計(jì)算機(jī)一臺。 四、實(shí)驗(yàn)原理 在大批生產(chǎn)中，為了對某一工序的加工狀況進(jìn)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

41、出部分零件，通過測量，獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)用 統(tǒng)計(jì)分析的方法，來判斷該工序的生產(chǎn)狀況，進(jìn)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(jī)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(shí)，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?。?； 2、 引起尺寸分散的偶然性誤差是相互獨(dú)立的； 3、 引起尺寸分散的諸偶然性誤差中，無一起主導(dǎo)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(yīng)用統(tǒng)計(jì)分 析的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行； （1）異常數(shù)據(jù)剔除 在測取樣本數(shù)

42、據(jù)時(shí)，有時(shí)會出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)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?yàn)楣ぜ杏操|(zhì)點(diǎn)，或測量時(shí)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(yīng)予以剔除，判斷方法，采用萊 因達(dá)準(zhǔn)則。 萊因達(dá)準(zhǔn)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(dá)準(zhǔn)則鑒別過失誤差的計(jì)算，可先從樣本數(shù)值中， 觀察確定特大或特小的值一個(gè)）將其剔除，

43、計(jì)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| < 3a Xk予以保留 若 | Xk — X | > 3a Xk予以剔除 （其中：Xk為假設(shè)的過失誤差數(shù)據(jù)） 每剔除一個(gè)異常數(shù)據(jù)，再剔除下一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，要重新計(jì)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(shí)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(jìn)行判斷，若為正態(tài)分布，才能在用統(tǒng)計(jì)分析的方法分析加工誤 差時(shí)，采用6a原則來進(jìn)行分析、研究，樣本正態(tài)性評定，用正態(tài)符合性標(biāo)準(zhǔn) R 來判斷。 R值的計(jì)算公式為： X2 —K R =

44、 2K S ( mi _Noi ) 其中：X2 二 Noi i 士 Mi :某一區(qū)間的實(shí)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(shí)際分組間隔數(shù)目。 (注意：實(shí)際頻數(shù)與理論頻數(shù)均不小于 5;對小于5的頻數(shù)應(yīng)和相鄰的區(qū)間 的頻數(shù)合并)。 判斷： 若R>3 則認(rèn)為樣本不符合正態(tài)分布規(guī)律。 若RV 3 則認(rèn)為樣本符合正態(tài)分布規(guī)律。 (1)樣本隨機(jī)性的評定 數(shù)理統(tǒng)計(jì)的目的，就是要通過樣本去看母體。一個(gè)正態(tài)樣本能否代表母體 的特征，則要看它是否為隨機(jī)樣本，當(dāng)獲得樣本的工藝系統(tǒng)不存在變值系統(tǒng)性 誤差時(shí)，貝U所得的樣本為隨機(jī)

45、樣本，否則，為不隨機(jī)樣本，為此，需要對正態(tài) 樣本進(jìn)行的隨機(jī)性進(jìn)行檢驗(yàn)。其方法是續(xù)差法。 續(xù)差法檢驗(yàn)的步驟如下： 1、 工順序測得零件尺寸 Xi，X2,, Xn 2、 求續(xù)差： ai =X2 — Xi， 02 =X3 — X2，,, ch — 1=Xn — Xn — 1 （共計(jì)n— 1項(xiàng)） 3、根據(jù)續(xù)差ai,可由下列公式來求母體方差 C 1 2(n _1) 4、求得樣本的方差c n (Xi -X) i -4 5、求臨界值t C t o 6、求 tq tq tq =1 - n +1 其中，tq服從于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，是顯著水平a =0.02的函數(shù)，有下列關(guān)系式

46、 （tq） =0.5— 0.02=0.48 tq值可由課本85頁，表2-2查出。 7、評定: 若tvtq，則認(rèn)為樣本不是服機(jī)樣本； 若t>tq，則認(rèn)為樣本不是隨機(jī)樣本。 從以上三個(gè)方面，對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，我們就可以用正態(tài)隨機(jī)子樣本 來對所測工序進(jìn)行工藝論斷。 正態(tài)隨機(jī)子樣可以反映母體的特征，因此可以應(yīng)用 6a原則，6a表示零件 尺寸的實(shí)際分散范圍。 求工藝能力系數(shù)CP： T CP = 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?yàn)椋?/p>

47、此時(shí)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2 CPV 1時(shí)，廢品示意圖 即使CPV 1,也可能會有廢品出現(xiàn)，這是因?yàn)樵谡{(diào)整機(jī)床時(shí)，沒能使公差分 散中心和實(shí)際尺寸分散中心重合；存在有調(diào)整誤差，當(dāng)不重合程度使得實(shí)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r i 調(diào)幫謀斗二^丄二 l \ “ ■ ! 圖3 （T>1葉，廢品示意圖 在加工過程中，有可能出現(xiàn)假廢品，請同學(xué)們自己考慮在什么情況下的廢 品為假廢品。 （三）用X—R控制圖檢驗(yàn)工藝過程是否穩(wěn)定。

48、所謂工藝過程穩(wěn)定，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(gè)工序過程中保持不變，為了檢驗(yàn)工藝的穩(wěn) 定性，需要用到Xi和Ri兩張點(diǎn)圖。Xi控制點(diǎn)圖，是將一批工件按加工順序分 成m個(gè)為一組（m通常取4或5,本實(shí)驗(yàn)取m=4）求出每組的平均值 Xi，以組 號為橫坐標(biāo)，以Xi為縱坐標(biāo)，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(biāo)，Ri為縱坐標(biāo)，畫圖。兩張 點(diǎn)圖合在一起使用，稱為 X—P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(jī)誤差的分散程度。 在X和R控制圖上，還應(yīng)繪出中心線和控制線。 對X圖

49、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(shí)驗(yàn)步驟 1、 教師簡述實(shí)驗(yàn)原理，同學(xué)回答教師提出的有關(guān)實(shí)驗(yàn)的問題。 2、 開動機(jī)床，按事先調(diào)好的尺寸，加工一批零件。 （本實(shí)驗(yàn)為100個(gè)） 3、 同學(xué)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理演示。 5、 整理實(shí)驗(yàn)場地。 附：工藝過程加工精度診斷的計(jì)算機(jī)原理框圖： 附1：工藝過程加工精

50、度診斷的計(jì)算機(jī)原理框圖: 選 修 實(shí) 驗(yàn) 項(xiàng) 目 實(shí)驗(yàn)一 機(jī)床爬行實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)的目的 1觀察和了解機(jī)床爬行現(xiàn)象。 2熟悉機(jī)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(shí)驗(yàn)的工作原理 1機(jī)床運(yùn)動部件抵速爬行的原理： 機(jī)床運(yùn)動部件（如工作臺、溜板等）在低速度運(yùn)動中出現(xiàn)的時(shí)態(tài)，時(shí)?；?時(shí)慢的現(xiàn)象稱為機(jī)床爬行。機(jī)床爬行一般產(chǎn)生在重載荷、低速運(yùn)動的情況下， 爬行位稱量一般在幾個(gè) 卩m到零點(diǎn)幾毫米范圍內(nèi)，爬行頻率一般不超過 10HZ, 爬行對精密機(jī)床及精密落地大型機(jī)床具有很大的危害。 爬行現(xiàn)象的機(jī)理可用圖1來說明。圖中A為驅(qū)動件，C為導(dǎo)軌

51、，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(dāng)驅(qū)動件 A的速度V很小時(shí)，工作臺 就會出現(xiàn)斷續(xù)運(yùn)動，即周期停頓的不均勻運(yùn)動，造成這種現(xiàn)象的原因是：當(dāng)接 通進(jìn)給運(yùn)動后，A便以勻速前進(jìn)，這時(shí)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(shí)為止。在 這個(gè)階段中A移動了 xo,而工作臺B處于靜止不動狀態(tài)，即傳動系統(tǒng)處于儲能 階段。當(dāng)傳動力開始超過磨擦力時(shí)，靜止著的工作臺 B便迅速地提高其運(yùn)動速 圖1 A—驅(qū)動件 C—單軌 度，并超過驅(qū)動裝置 A所提供的運(yùn)動速度，使系統(tǒng)

52、中的位能釋放出來，傳動力 也相應(yīng)地減小了，工作臺在運(yùn)動到傳動力等于磨擦力的位置時(shí)，還會由于慣性 爬行的力學(xué)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(jié)束時(shí)，傳動無件的彈性變形減小，以致 為了使其繼續(xù)運(yùn)動，必須經(jīng)過某一停頓時(shí)間，然后再出現(xiàn)跳躍，這種一跳一停 的現(xiàn)象，就是時(shí)起時(shí)停的爬行，如果驅(qū)動速度較高，工作臺在一個(gè)循環(huán)之末速 度還未降到零，而彈簧 D又開始被壓縮，下一下循環(huán)又開始了，則此時(shí)工作臺 的運(yùn)動即處于時(shí)快的時(shí)慢的爬行狀態(tài)，當(dāng)速度再提高到革一數(shù)值時(shí)，爬行現(xiàn)象 便消失，這個(gè)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低

53、速度，稱為爬行臨界速度。 2、對機(jī)床爬行的描述方法 機(jī)床爬行規(guī)律復(fù)雜，不能用單一參數(shù)表示，一般用位移一時(shí)間（ s— t）曲線 描述時(shí)起時(shí)停的爬行，用速度一時(shí)間（v—t）曲線描述時(shí)快時(shí)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(shí)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(jī)床 T 匕“2 的主要參數(shù)。 圖2 爬行曲線心） 爬行曲線 圖2 （b） v—t曲線，根據(jù)這條曲線，可以求得最大速度 Vmax，最小速度 i

54、 Vmin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(gè) T 參數(shù)表示，但此時(shí)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(jī) 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(gè)瞬時(shí)運(yùn)動狀態(tài)進(jìn) 行研究。 三、 實(shí)驗(yàn)用調(diào)和和儀器 本實(shí)驗(yàn)需要下列設(shè)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、 SBD—6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

55、儀的結(jié)構(gòu)圖。底座 1上固定有光柵讀數(shù)頭支架和滾動 導(dǎo)軌副的固定部分5,在滾動導(dǎo)軌副的運(yùn)動件4上固定著標(biāo)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(biāo)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(dǎo)軌副運(yùn)動4的端部裝有測量桿11,測量桿11借助彈性聯(lián)結(jié)器12和測量頭13 聯(lián)接，測量桿的另一端平時(shí)用螺釘鎖在儀器的外殼上，使用時(shí)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(shí)它被裝在磁性表架上的磁力吸 頭吸住。 四、 實(shí)驗(yàn)的步驟、方法和注意事項(xiàng) 1、 首先熟悉機(jī)床的操作按鈕及爬行儀和示波器的使用方法。 2、 將

56、爬行儀放在機(jī)床工作臺上，并以爬行儀底座側(cè)面的基準(zhǔn)面 G （見圖3） 找正，使其平面與機(jī)床導(dǎo)軌的平行度誤差小于 0.1/100mm,然后撥動開關(guān)，使爬 行儀底座1與導(dǎo)軌吸牢。 3、 將磁力表座固定在機(jī)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(dǎo)軌 6—光源 7—透鏡 8 —指示光柵 9 —標(biāo)尺光柵 10、硅光電池 11—測量桿 12—彈性聯(lián)結(jié)器 13—測量頭 圖3 光柵爬行儀結(jié)構(gòu)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，

57、應(yīng)注意光線示波器的各個(gè)開關(guān)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。 5、 接通儀器電源，將機(jī)床工作臺進(jìn)給量調(diào)至最小，啟動機(jī)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(jìn)行 觀察，同時(shí)由示波器進(jìn)行監(jiān)視。 6、 按動光線示波器的電源的起輝按鈕，點(diǎn)燃示波器的高壓水銀燈，十分鐘 后亮度達(dá)到正常，選用100mm/min記錄紙速和0.01S,的時(shí)標(biāo)進(jìn)行記錄。由于時(shí) 標(biāo)和紙速是聯(lián)動的，所以當(dāng)按下示波器的記錄紙按鈕10X 100后紙速為 1000mm/s時(shí)標(biāo)即是

58、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?jiān)陉柟饣蛉展鉄粝卤夂蠹纯傻玫接涗浨€，然后熄滅 高汞燈。 7、 逐漸調(diào)大機(jī)床的進(jìn)給量，觀察超低頻示波器圖形，當(dāng)為標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線時(shí)， 記錄下此時(shí)工作臺的進(jìn)給量。 8切斷電源，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 但每個(gè) 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 機(jī)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(yīng)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(yīng)著不同的位移量，根據(jù)記錄紙上的時(shí)標(biāo)可確定各段位移對應(yīng) 的時(shí)間，根據(jù)位移和時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系，可做出 s—t曲線，將時(shí)間坐標(biāo)分成若干 示渡器宅

59、弼 2—儀 3—工作臺 4—導(dǎo)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(shí)速 度，則可作出v—t曲 線。 S— t曲線可由下 述兩種方法作出： 圖4 機(jī)床用行試驗(yàn)接踐團(tuán) 因記錄紙上一個(gè)整周期正弦信號對應(yīng)的位移量 s為20i m所以在一個(gè)周期 內(nèi)應(yīng)分成四段計(jì)算: 在第I段中，即Sv 5卩m時(shí): 20 S = arc 300 sin |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(shí), sin (”m) A 20 S =10 ar

60、c 360 在第III段中，即 10 mv Sv 15 fl m 20 S =10 arc 360 sin (”m) A 在第IV段中，即 151 mv Sv 20 i m sin (」m) A 20 S = 20 — 決 arc 360 2、檢查法 圖6所示為放大了十倍的標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線，我們在記錄紙上找出一些有特征 的點(diǎn)，令為A、B、C,,等，然后測出它們所對應(yīng)的 h值，可根據(jù)圖6迅速的 確定位移量So 當(dāng)記錄圖幅值不為20mm時(shí)，需先進(jìn)行換算，此時(shí)， h” 20 hp 式中： h—根據(jù)記錄實(shí)沒蝗高度。 在圖6中，S坐標(biāo)

61、上面 h在第I段中為正，第III 6中S坐標(biāo)的下面一行帶 hp—記錄圖幅值。 h—查圖時(shí)使用的高度值的高度值。 使用查圖法時(shí)，需特別注意記錄曲線所在的位置段, 一行數(shù)字對應(yīng)著第I、III段中的位移量，記錄曲線高度 段中為負(fù)，但“ +”、“一”號對查找位移量無影響。圖 括號的數(shù)字，對應(yīng)著第II、IV段中的位移量。 ⑸ ⑶⑵⑺ 2) 實(shí)驗(yàn)二 鏜孔時(shí)自激振動及消振實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 1、了解鏜孔時(shí)產(chǎn)生的自激振動現(xiàn)象，觀察振紋。 2、了解切削速度、切削深度與自振振幅的關(guān)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

62、果。 二、實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備和食品 1、 CA6140 型普通車床 一臺； 2、 Y6D—3A 型電阻應(yīng)變儀 一臺； 3、 SC—16 光線示波器 一臺； 4、 DY—3 型電源供給器 一臺； 5、 鏜桿、鏜桿座及消振塊 一套； 三、實(shí)驗(yàn)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(xué)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(biāo)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(rèn)為車刀與工件的相對振動運(yùn)動， 是以質(zhì)量偶合的形式， 在？ 個(gè)方向上，相互關(guān)系的振動的組合（二個(gè)自由度的振動） ；振動時(shí)，刀

63、具與工件 切削截面的大小變化，而與振動的速度無關(guān)，如圖所示，刀尖由 A 點(diǎn)經(jīng) C 點(diǎn)到 B點(diǎn)，再由B點(diǎn)經(jīng)D點(diǎn)到A點(diǎn)，切入時(shí)，A - C- B切深較小，切出時(shí)B - D - A，切深較大，由于切深的變化，引起了切削力的變化。當(dāng)?shù)都庋厍邢髁?P同方 向（B- D-A）移動時(shí)，比當(dāng)?shù)都庋嘏c切削力相反方向運(yùn)動時(shí)（ A-C- B）的 切削力來的大。這樣，在每一個(gè)循環(huán)內(nèi)，切削力 P 對刀具部件作的正功大小負(fù) 功，振動便會加強(qiáng)，直到每循環(huán)獲得的能量與消耗的能量平衡為止，此時(shí)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

64、振動的方法有很多，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(dāng)鏜桿受到瞬時(shí)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(dāng)瞬時(shí)激發(fā)力消失以后，鏜桿要回到原來位 置，這時(shí)釋放出能量，鏜桿具有了速度從圖a到圖b位置。速度V由0—Vmax， 在這過程中鏜桿帶動質(zhì)量離開平衡位置運(yùn)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(shí)仍具 有Vmax，這時(shí)質(zhì)量塊M與鏜桿離開，設(shè)在圖d位置時(shí)，質(zhì)量M和鏜桿殼體發(fā) 生

65、碰撞，即吸收了鏜桿的動能，使鏜桿在第3/4個(gè)周期（由圖d—e）過程中，振 幅減?。ㄗ訟1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=（0.6~0.8）d,其中d為鏜桿直 徑，削邊后的鏜桿，兩個(gè)相互垂直的方向具有不同的剛度，我們稱剛度小的方 向?yàn)樾偠戎鬏SR1，剛度較大的方向?yàn)榇箫L(fēng)度主軸 R2,如圖3所示 圖3剛度主軸示意圖 由理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)均可證明，當(dāng)小剛度主軸位于 P力和y軸夾角范圍之內(nèi) 時(shí)，為不穩(wěn)定區(qū)，系統(tǒng)易產(chǎn)生振動，如圖 4,應(yīng)用這一理論，只要使削邊鏜桿小

66、 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(dāng) 地調(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(dāng)于一懸脊梁，當(dāng)切削引起鏜刀振動時(shí)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(yīng)變片，如圖5所示。 AZ 圏丘 應(yīng)變自制枇位睨示盤圏 當(dāng)鏜桿向下彎曲時(shí)，上面的應(yīng)變片受拉，下面的應(yīng)變自受壓，當(dāng)鏜桿向上 彎曲時(shí)，上面的應(yīng)變自受壓，下面的應(yīng)變片受拉。這樣，由于拉伸或壓縮，應(yīng) 變自的電阻值發(fā)生變化，將這兩片應(yīng)變自與電橋盒內(nèi)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻組成一電 橋。標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值與應(yīng)變阻值相同，當(dāng)鏜桿不就形時(shí)，電橋保持事先調(diào)好的 平衡，沒有電壓輸出，當(dāng)鏜桿由振動產(chǎn)生變形時(shí)，應(yīng)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(yīng)變儀進(jìn)行放大。然 后輸給光線示波器，記錄下信號的變化，也就相當(dāng)于振動振幅的變化。 動態(tài)電阻應(yīng)變儀，對信號進(jìn)行處