机械制造工艺学实验指导书

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1、机械制造工艺学实验实验一车床静刚度测量一、实验目的1.通过本实验，熟悉车床静刚度测量的原理方法和步骤2.通过对车床静刚度的实测和分析，对机床的静刚度和工艺系统的静刚度的基本概念加深认识3.了解实验仪器的布置和调整，熟悉其使用方法二、基本概念工艺系统的静刚度是指车床在静止状态下，垂直主轴的切削力Py与工件在y向的位移的比值：KS=Pyykgf/mm三、实验原理1.由于静刚度仪和模拟车刀的刚度很大，在实验的加载范围内所产生的变形很小可以忽略不计。这样所测得的变形可以完全是车床各部的变形，这样就可以把工艺系统的静刚度和车床的静刚度等同起来。2.为模拟车床实际切削状态

2、，使之在XYZ三个方向都有切削力载荷，并可以调整到一般切削条件下的PX、Py、Pz三个力的比值，采用三向刚度测定仪。该仪器是通过加载机构和测力环，再经过弓形体和模拟车刀，对车床施加载荷，模拟切削力和三向切削分力的关系为：PX=P*sinαβPy=P*cosα*sinβPz=P*cosα*cosβ公式中：P模拟切削力（由测力环千分表测得）α角为加载螺钉在弓形体上所调整的角度（刻度）β角为弓形体绕X轴（主轴）转动刻度读数的余角3.为计算方便，模拟车刀的位置调整在弓形体的正中间，这样Ks头=Py头y头=Py2y头Ks尾=Py尾y尾=Py2y尾Ks刀=Py刀y刀为简便

3、起见，去表中载荷P的最大值280kgf时，主轴头、刀架及尾座的静刚度代替三个部位的平均静刚度，这样带入下面公式就可以算出车床的静刚度。（公式的推导见教科书）Ks=1141Ks头+1Ks尾+1Ks刀一、实验设备1.C616车床一台2.三向静刚度仪一台3.千分表4只二、实验步骤1.消除车床零部件之间的间隙，加预载荷、2.卸掉预载荷，将此时的各千分表的读数记下来（初始值），测力环千分表调零3.按实验记录表中给出的测力环变形量和载荷的对应值依次加载，最大加至280kgf然后再逐点依次卸载，每次加载后记录各千分表的读数三、实验注意事项1.在实验过程中刀架、溜板箱要锁紧2

4、.主轴锁紧，防止转动3.机床在实验过程中不许有任何震动，以免影响测量结果四、实验报告要求1.实验名称2.实验目的3.实验所用的仪器设备4.实验记录表5.以实验记录数据中Y值做横坐标，计算出得Py为纵坐标，画出刀架在三种受力情况下的静刚度曲线6.计算主轴头、刀架和尾座的平均静刚度7.计算车床的静刚度车床静刚度测量实验记录千分表指示值（μ）测力环所受载荷（Kgf）分力Py(kgf)变形量y(μ)α=0°β=90°α=0°β=60°α=30°β=60°车头刀架尾座车头刀架尾座车头刀架尾座0029405780851201151601452001742402022801

5、74240145200115160851205780294000实验二铣削过程中复映误差的测试及分析一、实验目的：1.通过实测铣削力及工艺系统受力变形在工件上产生的复映误差，了解切削力对加工精度的影响，并分析工艺系统的刚度对工件加工精度的影响2.观察铣削时切削力的变化过程，掌握切削力的测试方法二、实验原理及内容1.复映误差：铣削过程中，由于铣削力的作用，铣床主轴与工作台之间的相对位置将产生变化，铣刀产生“让刀”现象，而使加工尺寸发生改变，产生误差。由于工件毛坯尺寸的变化（一次铣削过程中），使铣削力产生变化，因而使工艺系统在铣削力的作用下产生的变形的大小也随之产

6、生变化----铣刀与工件之间的位置变化，最终使加工后的零件产生了尺寸或形状的变化，即形成了工件的复映误差。如图所示，毛坯呈台阶状，铣削过程中在台阶处加工余量由t1变为t2时，铣削力Py由Py1增加到Py2：Py1=C*t1Py2=C*t2公式中C为切削力的计算系数这时候的Py变化为：ΔPy=Py1-Py2=C*(t1-t2)=C*Δt铣削过程完成后，测得的平面的尺寸变化Δy=y2-y1,即为工件的复映误差Δy也就是工艺系统变形的增量Δy=Py2K-Py1K=1KPy2-Py1=1KC*ΔtK--系统刚度Δt--毛坯误差令ε=ΔyΔt则ε=CKε称之为误差复映系

7、数，它定量地反应了毛坯误差经加工所减小的程度。可见，复映误差与毛坯误差成正比，与系统刚度成反比，而与切削条件有关系。所以为了减小，应从两方面来考虑：①减小Δt，采用多次走刀，使每次的Δt很小，这样总的复映误差ε总=ε1*ε2*ε3…就变得很小，可以逐步消除①增大K，即提高工艺系统刚度，可以从机床—刀具—夹具各个环节做考虑。1.铣削力的测试与分析铣削力的大小会直接影响加工精度，而铣削力会随着铣削参数的变化而变化，测量和分析铣削力是为了实际的铣削加工工艺设计和铣削用量提供依据。由公式K=Py2-Py1Δy测得铣削力与复映误差后，就可以求得动态下的工艺系统的刚度，即

8、动刚度。铣削力测量的原理图如下：铣削测