车刀几何角度测量

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“机械制造技术基础”课程实验指导
实验一车刀几何角度测量
一、实验目的
1了解车刀量角台的构造与工作原理。2掌握车刀几何角度测量的基本方法。
3加深对车刀各几何角度、各参考平面及其相互关系的理解。二、实验仪器及刀具仪器:回转工作台式量角台车刀:1直头外圆车刀(λs=00
2直头外圆车刀(λs<00
三、回转工作台式量角台的构造1-1所示,回转工作台式量角台主要由底盘1、平台3、立柱7、测量片5扇形盘610等组成。底盘1为圆盘形,在零度线左右方向各有100角度,用于测量车刀的主偏角和副偏角,通过底盘指针2读出角度值;平台3可绕底
盘中心在零刻线左右1000范围内转动;1-1量角台的构造
定位块4可在平台上平行滑动,作为车刀的基准;测量片5,如图1-2所示,有主平面(大平面)、底平面、侧平面三个成正交的平面组成,在测量过程中,根据不同的情况可分别用以代表剖面、基面、切削平面等。大扇形刻度盘6上有正副450的刻度,用于测量前角、后角、刃倾角,通过测量片5的指针指出角度值;立柱7上制有螺纹,旋转升降螺母8就可以调整测量片相对车刀的位置。
四、实验内容
1利用车刀量角台分别测量λs=00λs<00
的直头外圆车刀的几何角度:
要求学生测量κr、κr、λs、γo、αo、αo1-2测量片
0

6个基本角度。
2记录测得的数据,并计算出刀尖角ε和楔角β。五、实验方法
1根据车刀辅助平面及几何参数的定义,首先确定辅助平面的位置,在按着几何角度的定义测出几何角度。
2通过测量片的测量面与车刀刀刃、刀面的贴合(重合)使指针指出所测的各几何角度。
六、实验步骤
1首先进行测量前的调整:调整量角台使平台、大扇形刻度盘和小扇形刻度盘指针全部指零,使定位块侧面与测量片的大平面垂直,这样就可以认为:
1主平面垂直于平台平面,且垂直于平台对称线。2底平面平行于平台平面。
3侧平面垂直于平台平面,且平行于平面对称线。
2测量前的准备:把车刀侧面紧靠在定位块的侧面上,使车刀能和定位块一起在平台平面上平行移动,并且可使车刀在定位块的侧面上滑动,这样就形成了一个平面坐标,可以使车刀置于一个比较理想的位置。
3测量车刀的主(副)偏角
1根据定义:主(副)刀刃在基面的与走刀方向夹角。
2确定走刀方向:由于规定走刀方向与刀具轴线垂直,在量角台上即垂直于零度线,故可以把主平面上平行于平台平面的直线作为走刀方向,其与主(副)刀刃在基面的投影有一夹角,即为主(副)偏角。
3测量方法:顺(逆)时针旋转平台,使主刀刃与主平面贴合。如图1-3所示,即主(副)刀刃在基面的投影与走刀方向重合,平台在底盘上所旋转的角度,即底盘指针在底盘刻度盘上所指的刻度值为主(副)偏角κrκr)的角度值。
4测量车刀刃倾角(λs
1)根据定义:主刀刃和基面的夹角。
2)确定主切削平面:主切削平面是过主刀刃与主加工表面相切的平面,在测量车刀的主偏角时,主刀刃与主平面重合,就使主平面可以近似地看作主切削平面(只有当λs=0时,与主加工表面相切的平面才包含主刀刃),当测量片指针

指零时底平面可作为基面。这样就形成了在主切削平面内,基面与主刀刃的夹角,即刃倾角。
3)测量方法:旋转测量片,即旋转底平面(基面)使其与主刀刃重合。如1-4所示,测量片指针所指刻度值为刃倾角。
5测量车刀主剖面内的前角γo和后角αo
1根据定义:主前角是指在主剖面内,前刀面与基面的夹角。主后角是指在主剖面内后刀面与主切削平面的夹角。
2确定主剖面:主剖面是过主刀刃一点,垂直于主刀刃在基面的投影。3在测量主偏角时,主刀刃在基面的投影与主平面重合(平行),如果使主刀刃在基面的投影相对于主平面旋转900则主刀刃在基面的投影与主平面垂直,即可把主平面看作主剖面。当测量片指针指零时,底平面作为基面,侧平面作为
1-3测量车刀的主偏角图1-4测量车刀刃倾角

主切削平面,这样就形成了在主剖面内,基面与前刀面的夹角,即前角(γo;主切削平面与后刀面的夹角,即后角(αo
4测量方法:使底平面旋转与前刀面重合。如图1-5所示,测量片指针所指刻度值为前角;使侧平面(即主切削平面)旋转与后刀面重合。如图1-6示,测量片指针所指刻度值为后角。
6副后角的测量与主后角的测量方法相近,所不同的是须把主平面作为副剖面。


1-5测量车刀前角1-6测量车刀后角

七、记录数据并完成实验报告
将测得的角度值记录并计算出楔角βo和刀尖角εr,以及其他角度的计算值,并进行比较、分析其误差原因,写在实验报告中。
1-1车刀几何角度测量结果记录
基本角度主偏角κr刃倾角λsγoαo副偏角κr副后角αoβo刀尖角εr
λs=00直头外圆车刀λs<00直头外圆车刀



备注

实验二切削变形
一、实验目的
1观察切削变形的过程,以及所出现的现象。2掌握测量切削变形和计算变形系数的基本方法。
3研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素对切削变形的影响规律。二、实验装备
1设备:CA6140普通车床
2工具:游标卡尺、钢板尺、细铜丝等。3刀具:硬质合金车刀若干把。4试件:轴向带断屑槽的棒料。三、实验的基本原理
在金属切削过程中,由于产生塑性变形,使切屑的外形尺寸发生变化,即与切削层尺寸比较,切屑的长度偏短,厚度增加,这种现象称为切屑收缩,如图2-1所示。一般情况下,切屑收缩的大小能反映切削变形的程度,衡量切屑收缩的大小可用变形系数表示。
ξ=Lc/Lch
式中ξ──变形系数;
Lc──切削长度(mm)Lc=πD/(-b;对于本实验:槽数n=3;槽宽b2.5
Lch──切屑长度(mm),把切屑收集起来,学生自己测量其长度。计算变形系数的方法用测量切削长度法。在车床上将试件装在三爪卡盘与尾架顶尖之间,试件轴向开槽并镶嵌钢板,以达到断屑和保护刀尖的目的,如图2-2所示。
把实验得到的切屑,冷却后,选出标准切屑,用铜丝沿切屑外部缠绕后拉直,然后用钢板尺测出其长度L,为提高实验精度,可测35段切屑的长度求出平均LC
变形系数ξ=Lc/Lch=(πD/n-b/LC四、实验内容
1切削速度υ对切削变形的影响在车床上固定试件,装夹好刀具。

试件材料:20#钢,试件直径由现场定。刀具材料:YT15硬质合金车刀


2-1切屑收缩图2-2车削切屑收缩
刀具参数:κr450κr80λs00γo100αo70r0.1
mm
切削用量:0.28mm/r,ap2mm
改变切削速度;速度取值很关键,必须在实验前进行计算,从低速到高速,可先取
υ510202530406080110m/minr/min然后根据试棒直径计算出对应的机床转速。
用每一种转速切削一段试棒,停车收集切屑并观察切削颜色(注意安全,防止烫伤)。测量,并将结果填入表2-1中。
2刀具前角对切削变形的影响在车床上固定试件,装夹好刀具。

试件材料:20#钢,试件直径由现场定。刀具材料:YT15硬质合金车刀
刀具参数:κr450κr80λs00αo70r0.1mm切削用量:0.28mm/r,ap2mmυ60m/min改变车刀前角:γo00150300
用不同前角的车刀分别切削一段试棒,停车收集切屑并观察切削颜色(注意安全,防止烫伤)。测量,并将结果填入表2-2中。3进给量对切削变形的影响在车床上固定试件,装夹好刀具。试件材料:20#钢,试件直径由现场定。刀具材料:YT15硬质合金车刀
刀具参数:κr450κr80λs00γo100αo70r0.1
mm
切削用量:ap2mmυ60m/min
改变进给量:0.20.360.510.66mm/r
用不同的进给量分别切削一段试棒,停车收集切屑并观察切削颜色(注意安全,防止烫伤)。测量,并将结果填入表2-3中。
2-1切削速度对切削变形影响实验数据记录

材料顺序1
D
b
Lc
切削用量
ap
刀具几何参数
κrκrγo


αo
λs
切削速度υ



切屑长度Lch


变形系数ξ


234567




8


五、实验数据的处理与实验报告要求
将切屑长度测量后取平均值,记录在表2-12-22-3中,计算变形系数。
1详细叙述实验过程。2有完整的实验记录。
3绘出ξ──υ;ξ──γo;ξ──曲线。4分析切削参数(υ、γo)对切削变形的影响规律。

2-2刀具前角对切削变形影响实验数据记录

材料顺序
D
b
Lc

切削用量ap
υ
刀具几何参数
κrκrαo


λs
刀具前角γo

切屑长度Lch


变形系数ξ


12345



2-3进给量对切削变形影响实验数据记录
切削用量υ
ap
刀具几何参数



12
D
b进给量

Lc
κrκrγo


αo
λs
切屑长度Lch

变形系数ξ




345




实验三车削力的测量

车削力是切削过程中产生的重要物理现象之一,切削力的大小与工件材料和切削因素有关。它直接影响工艺系统的变形,切削温度、刀具磨损及功率消耗。因此精确地测量切削力对于选择理想的切削参数及合理的切削力是很重要的,本实验就是利用最常用的万法——电阻应变测量法测量车削加工过程中的切削力。
一、实验目的
1了解八角环形力传感器的结构和工作原理以及测力系统所使用仪器的工作过程。
2了解切削参数(fap、κr、γ0v)对切削力的影响规律。二、实验设备及用具1.车床:CA6140
2.仪器:CLSJ动态数显应变测力仪;gB07力传感器。3.工具:0-15Omm游标卡尺。4.双对数坐标纸。
5.刀具:YA6硬质合金车刀若干把。6.试件45钢,直径现场定。三、实验仪器的工作原理1.八角环形力传感器的结构
如图4-1所示:八角环形力传感器分为固定部分、弹变部分和装刀部分,且三部分为一整体,弹性部分包括上下两个八角环,八角环的内外侧有若干个电阻应


4-1八角环形力传感器的结构
变片。
2.电阻应变片及工作原理
如图4-2所示:电阻应变片由基底1、敏件2和引线3组成。敏感元件为高阻金属丝,电阻值为:R=pL/A
R/R=KL/L=KK为灵敏系数。
电阻率比率可近似看作与应变成正比。当电阻应变片贴在弹性体上时,则电阻值随弹性体应变而发生变化。3.电桥测量电路
电桥电路把电阻应变片上电阻值的微小变化转换成电压信号的变化,图4-3所示,

4-2电阻应变片


通过适当的粘贴,使电阻应变片R1R2R3R4随应变的变化而分别变大利变小,且变化量分为△R1、△R2、△R3和△R4
设变形前R1R2R3R4组成的电桥电路平衡,R1/R3=R2/R4u输出为零,u1=u2

4-3电桥测量基本点路

当电阻变化时,u1u2分别增加和减少,所以变形后输出电压为:u=u1-u2
若使R1=R2=R3=R4=R(一般力传感器的测量电桥的电阻应变片值为120Q,且△R1≈△R2-R3-R4,则可以推出U=EKε根据虎克定律,弹性体中:F=Kˊε,∴ε=F/Kˊu=EKε=EKF/Kˊ
所以电压输出信号近似与弹性体受力成正比。实际测量时,为了提高测量精度,常将贴在不同位置的相同阻值的应变片,串并接于电桥电路中,组成复杂的桥路。4.八角环形电阻式力传感器的工作原理
八角状环弹性元件由圆环演变而来,当园环上施加径向力Fy时,园环各处的应变是不同的,根据分析可知与作用力方向成39.6°处B的应变等于零,此处称为应变节点。在水平中心线上则由最大应变,因此将四片应变片R1R2R3R4如图4-4a所示那样粘贴,R1R3受拉应力,R2R4受压应力。
当圆环上施加径向力Fx时,应变节电处于A-A位置,将四片应变片R5R6

R7R8粘贴于如图4-4b所述(39.6°),此时,R5R7受拉应力,R6R8压应力。当圆环上同时受FxFy作用时,把应变片组成图4-4e4-4f所示的电桥电路,就可互不干扰地分别测得FxFy,由于八角状环易于固定夹紧,所以常用它代替圆环。
当八角状环受主切削力Mz的作用时,它既受到垂直向下的压力,又受到弯矩的作用(4-4dFz力与各应变片轴向垂直不起影响,却使上部环受拉应力,下部环受压应力,因此将应变片R9R10R11R12组成图4-4g所示电桥就可以测Fz。这样,通过上述测力仪各应变片组成的三个全桥电路接入测试系统,就可以分别测出FxFyFz
四、实验内容1.改变走刀量
f=0.1;0.2;0.3;0.4lmm/r用每个走刀量分别切削一段金属,切削力从测力仪读出,记录测量结果。
2.改变切削深度ap=0.5;1;1.5;2mm
用每个切削深度分别切削一段金属,切削力从测力仪读出,记录测量结果。3.改变主偏角
kr=45º;60º;75º;90º;
用四把主偏角不同的车刀分别切削一段金属,切削力从测力仪上读出,记录测量结果。


4-4圆环与八角环

4.改变前角
γ0=0º;15º;30º
用三把前角不同的车刀分别切削一段金属,切削力从测力仪读出,记录测量结果。
5.改变切削速度
v=3;20;30;100mm/min
用上述切削速度分别切削一段金属,切削力从测力仪读出,记录测量结果。五、实验报告要求1.要有原始数据记录
2.对实验结果进行分析,绘出f-Fzap-Fzkr-Fz、γ0-Fzv-Fz变化曲线
实验四普通车床传动与结构及调整实验
一、实验目的
了解机床的传动系统、传动结构、机床的操纵机构及其操作方法.熟悉和掌握机床主要部件及其调整方法。
二、实验设备

CA6140型普通车床
三、实验内容
机床的操纵方法和机床运动的调整方法。了解主轴箱的结构、主轴变速操作机构的工作原理.离合器与制动器的操纵及其调整.
四、实验步骤
.闭合电源开关,闭合机床总开关,启动电动机,操纵离合器,使主轴启动,停止、反向熟悉离合器操纵手柄的使用.
.接通丝杠,加工螺纹传动链接通,掌握加工螺纹时机床的调整方法.调整机床,使其加工螺距t=3mm,旋向为左旋.t=24mm,旋向为右旋.
.接通光杠,熟悉机动进给手柄的操作方法。观察搬动手柄时的操作方法,观察搬动手柄时刀架部件的运动状态。操纵快速电机,使刀架快速移动.
.断开机床总开关和电源开关,打开主轴箱,对照传动系统图找到各个传动轴,观察滑移齿轮的结构形式、固定齿轮的结构形式及固定方法。
.观察离合器、制动器及其操纵.离合器与制动器怎样实现互锁..观察II轴上的滑移齿轮操纵机构。本机构使用了那些操纵件?滑移齿轮的位置是怎样保证的(既滑移齿轮是怎样定位的)?
.观察轴IV轴上的滑移齿轮及主轴上的离合器是怎样操纵的,使用了那些操纵件.
.掌握主轴的变速方法.五、注意事项
.机床开动时要远离机床运动部件,以免发生危险。机床主轴箱打开后,不要用手去摸齿轮离合器等,不要将杂物掉进主轴箱里,以免损坏设备..机床开动前要对机床按要求进行润滑,实验完毕后将机床各部件及操纵机构复原并对机床导轨部分加油,打扫场地.

实验五加工中心认识实验

一、实验目的
通过本次实验了解和掌握加工中心的加工的操作方法和操作过程。了解铣刀的

安装调整、刀具半径和刀具长度补偿方法、坐标系的设定方法。
二、实验内容
本次实验主要包括内容如下;1.机床的启动和关闭顺序
了解机床的启动和关闭顺序,树立机床操作规程的概念。2.操作面板
了解机床操作面板中各个操作按钮的作用和使用方法。3.程序编辑
将试件的加工程序传入机床的数控系统,掌握程序传送方法。4.铣刀和零件装夹
将铣刀装入加工中心的刀库,并对各个刀具进行补偿参数设定。将零件装夹到加工中心的工作台上并找正。设定机床坐标系,调整机床实现所设的坐标系。
5.零件加工
进行单段加工、连续加工、暂停加工和继续加工操作。
实验六机床夹具拆装与调整实验
一、实验目的:
1.掌握夹具的组成、结构及各部分的作用2.理解夹具各部分连接方法,了解夹具的装配过程
3.掌握夹具与机床连接、定位方法,了解加工前的对刀方法。二、实验设备:1.铣床一台2.铣床夹具一套3.拆装、调整工具各一套三、实验内容及步骤:
1.熟悉整个夹具的总体结构,找出夹具中的定位元件、夹紧元件、对刀元件、夹具体及导向元件;熟悉各元件之间的连接及定位关系
2.使用工具,按顺序把夹具各连接元件元件拆开,注意各元件之间的连接状况,并把拆掉的各元件摆放整齐
3.利用工具,按正确的顺序在把各元件装配好,了解装配方法,并调整好各工

作表面之间的位置
4.把夹具装到铣床的工作台上,注意夹具在机床上的定位,调整好夹具相对机床的位置,然后将夹具夹紧。
5.将工件安装到夹具中,注意工件在夹具中的定位、夹紧6.利用对刀塞尺,调整好刀具的位置,注意对刀时塞尺的的使用
实验七车床刚度的测定
一、实验目的:
1.了解机床刚度的测定方法之一——静载法。
2.比较机床各部件刚度的大小,分析影响机床刚度的各个因素。3.巩固和验证机制工艺学中有关系统刚度的概念。二、实验内容
用静载法测定车床刚度,着重测量记录车床主轴前顶针、刀架及尾架后顶针在受力后的位移,以便计算其各部件刚度及机床刚度。
三、实验设备1.CA6140车床
2.弓形加力器和测力环各1件。3.千分表4只。4.磁性表座3个。四、实验装置及方法简介1.测试装置简图如图7-1所示:2.机床测试点布置
通常由于床身变形很小,故一般都将床身看作是绝对刚体,在测试所有部件位移时都以床身作为测量基准,然而床身实际上也是一个变形零件,当为了测定床身刚度对综合刚度的影响时,测量基准必须选在平板或者地面上。
本实验测量仍选床身为基准,测点选机床主轴端部尾架套筒头部及刀架共三处。
3.加载方法和装置
加载装置采用弓形加载器,加载器平面可以绕前后顶尖轴线摆动,并固定于任一位置,加载器上各加载螺钉孔间夹角为150,这样就可以在一定范围内选取

最切合实际的加载方向。在加载杆与模拟刀尖的压力用标定好的测力环测定,模拟刀尖应调整在车床前后顶尖的连线上。
五、实验步骤:(现场介绍)
1.将弓形加载器顶尖孔擦净,并装于机床顶尖间,保证后顶尖伸出长度L=30左右,根据要求的角度进行调整和安装加力螺钉。
2.安装模拟刀具在刀架上并使作用点与顶尖等高,夹紧之。
3.将测力仪如图所示,通过两钢珠装于加力螺钉与模拟刀具之间(在正式测量开始时测力仪上不应有与加载荷)
4.在各测点位置上,分别安装相应的千分表(并调整指示值为零)5.转动加力螺钉,加载从0600kg,然后卸载至零,每次增加50kg,间隔时间为23分钟。
6.记录各次不同载荷时各测点千分表或百分表的读数。7.测量机床各测试截面间的距离。(填入相应表格)8.卸下各仪表及工具,擦拭处理。

7-1测试装置简图


本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/dcc5597c3b68011ca300a6c30c2259010302f313.html

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