机械制造技术实验

一、实验目的：

1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。 2．加深对车刀几何角度的定义和理解。 二、实验内容和要求

1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角γo、后角α 0 、主偏角K r 和副偏角Kr' ，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs 定义和作用。 2．每人测两把车刀，切断刀和外圆各一把。 ⒊ 根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。 三、仪器及工具

1、BR-CLY车刀量角仪（如图1） ７

图1 BR-CLY车刀量角仪

序号转 动 轴指 针小 指 针摇　臂　轴导 条工 作 台小 刻 度 盘支 脚底 盘名 称８７８序号螺 钉大 刻 度 盘大 指 针螺 钉 轴升 降 螺 母滑 体立 柱定位螺钉定 位 块名 称车 刀 量 角 台2、所配车刀规格：

配四把车刀：400车刀(车外圆、平端面、倒角)、900车刀(精车刀、车外圆、平端面)、750车刀(精车刀、车外圆、平端面)、切断刀(切断、切槽)。精度：7～8级左右

四、车刀量角台结构介绍与测量方法 l．量角台的主要测量参数及其范围

车刀量角台能够测量主剖面和法剖面内的前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角。 测量范围：前角测量范围0-45度 后角测量范围0-30度

刃倾角测量范围0-45度 主（副偏测量范围0-45度。 外形尺寸（㎜） 185×250×240

2．车刀量角仪的使用方法（以40°外圆车刀为例）

（1）测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃与车刀进

给方向之间的夹角。测量时，车刀放在工作台上，用刀台的侧面和底面定位。此时刀台底面表示基面，刀台侧面表示车刀轴线，量刀板正面表示车刀进给方向。以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面（紧贴）前进，使主切削刃与量刀板正面密合。此时工作台指针指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。（如图所示）

测量主偏角

（2）测量副偏角：副偏角是在基面上副切削刃与车刀进给方向之间的夹角。测量时逆时针方向旋转盘形工作台，同时推进车刀使副切削刃与量刀板正面贴紧读出的刻度值即为副偏角。（如图所示）

测量副偏角

（3）测量刃倾角：刃倾角是在切削平面上测量的主切削刃与基面间的夹角。量出主偏角后，工作台位置不变，旋松定位螺钉，逆时针方向旋转升降螺母，微升量角器，并微推进车刀，使量刀板底面对准并紧贴在主切削刃上，量刀板指针在量角器刻度上读数既为刃倾角。（如上图所示）

测量刃倾角（4）测量前角0：前角是在主剖面内测量两前刀面与基面之间的夹角。测量时，在滑移刀台上定好位的车刀随盘形工作台逆时针方向选择主偏角值Kr，此时量刀板在前刀面上的投影即表示主剖面的方向，量刀板底面与前刀面贴紧时所转过的度数即为前角角度值。（如图所示）

测量前角（5）测量后角0：后角也是在主剖面内测量的后刀面与切削平面之间的夹角，车刀的定位与测前角相同，只是使量刀板的侧面与车刀的后刀面贴紧，此时量刀板所转的角度即为后角角度值。（如图所示）

测量后角（6）测量法剖面系车刀几何角度：测量法剖面系车刀几何角度时，主偏角、刃倾角、副偏角均与测主剖面车刀角度的原理与方法相同。只是在测量法前角与法后角时，应旋松螺钉轴，旋转摇臂，按刃倾角正负值顺（逆）时针方向旋转刃倾角值后，固紧螺钉轴即可按法前角和法后角定义分别测出。

车刀几何测量实验报告

一、车刀角度测量值

车刀角度 车刀名称 40度外圆车刀 75度外圆车刀 90度外圆车刀 切断刀 主剖面 基面 切削平面 备注： 每位同学必须测量切断刀，并任选一种外圆车刀，每组同学要完成全部车刀的测量。 二、回答问题

1．按比例绘制所测外圆车刀视图，并将所测刀具角度标注在视图上。

2．简述车刀标注角度、工作角度区别。

实验二 加工误差统计分析实验

一、实验目的

1．培养学生综合运用数理统计、计算机技术、加工精度分析等方面知识的能力。 2．熟练掌握在实际生产中工艺过程精度统计分析的内容和方法。 3．学会分析在加工过程中各种误差因素对加工精度的影响。 4．学会用分布图法计算零件废品率和合格品率和点图分析法。 二、实验设备及工件 1．普通车床 2．检具和测量系统 3．工件 4．计算机 三、实验原理

1、工艺过程的分布图分析法

（1）样本容量n的确定 样本容量不能太大或太小。本实验取n=100。

（2）样本数据的测量 使用检测仪器实测100个试件尺寸，并按加工顺序纪录在数据表中。 （3）异常数据的剔除

当工件测量数据服从正态分布时，|xk-x|>3σ，则xk为异常数据，应于以剔除。 （4）实际分布图的绘制

a．确定尺寸间隔数j 尺寸间隔数（尺寸分组数）j不可随意确定。一般可参考下表选取。 n 25~40 40~60 60~100 100 100~160 160~250 250~400 400~630 630~100 j 6 7 8 9 10 11 12 13 14 b．确定尺寸间隔大小（区间宽度）Δx 只要找到样本中个体的最大值xmax和xmin即可算得的

xxmaxxmin j为了使xmax和xmin皆落在尺寸间隔中，在坐标轴上取j=j+1个点。

c．画实际分布图 列出测量数据的计算表格如下表所示。画图时，实际频数值应在尺寸区间中点的纵坐标上。

计算表格 1）组号

（5）理论分布图的绘制

将以概率密度为纵坐标的理论分布图转化成以频数为纵坐标的理论分布图。正态分布曲线的理论频数曲线最大值和拐点处的理论频数值分别为：

2）尺寸间隔x/mm 3）尺寸间隔中值xj/mm 4）实际频数fj ymaxxn0.4fmaxfyxn0.2411xn

理论频数曲线最大值的横坐标为x；两个拐点的横坐标分别为（x）；分散范围为

（x3）和（x3）。根据这些数据，就可以画出以频数为纵坐标的理论分布曲线。 （6）工艺过程的分布图分析

a．判断加工误差性质 如果通过检验，确认样本是服从正态分布的，就可以认为工

xn

艺过程中变值系统性误差很小（或不显著）；如果工件尺寸误差的实际分布中心x与公差带中心有偏移ε，表明工艺过程中有常值系统性误差存在。如果6σ>T，则存在随机性误差。

b．确定工序能力及其等级 根据 CpT 查表可知工序能力及其等级以及工艺过程的稳定性。 6c．计算不合格品率和合格品率 不合格品率包括废品率和可修复的不合格品率。计算方法可用作图法进行。先进行标准化变换：

z(xx)/ 查表得(z)

不合格品率为：0.5-(z)，合格品率为1减去不合格品率。 2、工艺过程的点图分析

应用分布图分析工艺过程精度的前提是工艺过程必须是稳定的，但点图分析法可用于稳定的工艺过程，也可以用于不稳定的工艺过程。

（1）点图的基本形式

点图分析法所采用的样本是顺序小样本，即每隔一定时间抽取样本容量n=5~10的一个小样本，计算出个小样本的算术平均值x和极差R：

1n xxi Rxmaxxmin

ni1点图的基本形式是由小样本均值x的点图和小样本极差R的点图联合组成的xR图。

1nRRini1纵坐标各为小样本的均值x和极差xR图的横坐标是按时间先后采集的小样本的组序号，

R。在x点图上有五根控制线，在R点图上有三根控制线。它们是平行横坐标的x点图上尺

寸的上、下偏差，x和上、下控制线。R点图上的R和上、下控制线，即：

UCLx3ˆnˆnx3anRnanRnxA2R

LCLx3x3xA2R

UCLR3RR3danR(13dan)RD1R

LCLR3RR3danR(13dan)RD2R 常数A2、D1、D2可由表查得。

（2）将每一组测量数据的x和R值在x和R点图上描点。在x点图上，如果这些点形成逐渐增大或减小的规律，说明有变值系统性误差起作用；如果第一个点便超出上或下控制线，说明有常值系统误差存在。在R点图上，点的分布规律反映了随机性误差的影响。 四、实验步骤与方法 1.分布图分析法

（1）按照工件要求尺寸和精度调整好机床。 （2）在调整好的机床上加工100个工件。

（3）用调整好的量仪测量工件尺寸，并记录在表1中。 （4）上计算机进行数据处理

a. 输入表1中数据。 b. 按计算机提示进行操作。 （5）根据计算机处理结果 a.计算工序能力系数CpT，并查表确定工序能力等级。 ˆ6b. 判断有无不合格品，计算不合格品率，废品率和合格品率。 c. 分析产生不合格品的因素和工艺过程的稳定性。 2.点图分析法

(1) 每隔一定时间抽取n=5个零件，测量其尺寸：x1，x2，x3，x4，x5。共抽取N=20组。

(2) 计算每组尺寸的：

1n xxi Rxmaxxmin

ni1(3) 将计算结果填入实验报告表中

1 (4) 计算： xN1Rx iNi1NRi1Ni

LCLxA2R LCLxA2R UCLD1R LCLD2R (5) 在xR图上描点

根据图中点的分布规律既可分析出误差的趋势和工艺过程的稳定性。在点形成趋势而且接近上或下控制线时，停止加工。分析误差即将超差的原因。然后消除误差，重新加工。

五、实验要求

1．由实训中心预先按照调整法加工好100根小轴。

2．在实验教师指导下，自己动手测量每根轴的尺寸，并填入表格。 3．测量工件之前，必须将工件擦拭干净。

4．上机处理数据后，根据处理结果，分析产生误差的原因，计算合格品率和废品率，确定工序能力。

5．实验结束后，收拾好现场，指导教师允许后，方可离开。

实验三 切削过程和切屑形状观察与分析

一、实验目的

1、观察切削过程中的不同金属材料的切削变形现象，分析变形规律。 2、认识各种形状的切屑。 3、了解控制切屑的方法和措施。