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1、机械制造技术基础实实 验验 指指 导导 书书魏伟锋 编 写适用专业： 机械设计制造及其自动化陕西理工学院机械工程学院 2014 年 4 月- 1 - - 2 - 实验实验 1：刀具几何角度测量：刀具几何角度测量实验学时：2 学时实验类型：验证实验要求：选作一、实验目的一、实验目的1. 熟悉车刀切削部分的构成要素，掌握车刀静态角度的参考平面、参考系及车刀静态角度的定义：2. 了解车刀量角台的结构，学会使用量角台测量车刀静态角度；3. 绘制车刀静态角度图，并标注出测量得到的各角度数值。4. 巩固和加深对刀具几何角度定义的理解。二、实验内容二、实验内容测量车刀的正交参考系、法平面及假定工作平面内的几
2、何角度，并分别画图标注。三、实验原理、方法和手段三、实验原理、方法和手段车刀的静态角度可以用车刀量角台进行测量，其测量的基本原理是：按照车刀静态角度的定义，在刀刃选定点上，用量角台的指针平面(或侧面或底面)，与构成被测角度的面或线紧密贴合(或相平行、或相垂直)，把要测量的角度测量出来。车刀量角台的结构如图 2-1 所示。圆形底盘 2 的周边，刻有从 0起向顺、逆时针两个方向各 100的刻度。其上的工作台 5 可以绕小轴7 转动，转动的角度，由固连于工作台 5 上的工作台，指针 6 指示出来。工作台 5 上的定位块 4 和导条 3 因图 2-1 车刀量角台1支脚 2底盘 3导条 4定位块 5工作
3、 台 6工作台指针 7小轴 8螺钉轴 9大 指针 10销轴 11螺钉 12大刻度盘 13 滑体 14小指针 15小刻度值 16小螺钉 17 旋钮 18弯板 19大螺帽 20立柱- 3 - 定在一起，能在工作台 5 的滑槽内平行滑动。立柱 20 固定安装在底盘 2 上，它是一根矩形螺纹丝杠，旋转丝杆上的大螺帽 19，可以使滑体 13 沿立柱(丝杠)20 的键槽上、下滑动。滑体 13 上用小螺钉 16 固定装上一个小刻度盘 15，在小刻度盘 15 的外面，用旋钮 17 将弯板 18 的一端锁紧在滑体 13 上。当松开旋钮 17 时，弯板 18 以旋钮 17 为轴，可以向顺、逆时针两个方向转动，其转
4、动的角度用固连于弯板 18 上的小指针 14 在小刻度盘 15 上指示出来。在弯板 18 的另一端，用两个螺钉 11 固定装上一个扇形大刻度盘 12，其上 4 用特制的螺钉轴 8 装上一个大指针 9。大指针 9 可以绕螺钉轴 8 向顺、逆时针两个方向转动，并在大刻度盘 12 上指示出转动的角度。两个销轴 10 可以限制大指针 9 的极限位置。当工作台指针 6、大指针 9 和小指针 14 都处在 0时，大指针 9 的前面 a 和侧面 b 垂直于工作台 5 的平面，而大指针 9 的底面 c 平行于工作台 5 的平面。测量车刀角度时，就是根据被测角度的需要，转动工作台 5， 同时调整放在工作台 5
5、上的车刀位置，再旋转大螺帽 19，使滑体 13 带动大指针 9 上升或下降而处于适当的位置，然向用大指针 9 的前面 a (或侧面 b、或底面 c)，与构成被测角度的面或线紧密贴合，从大刻度盘 12 上读出大指针 9 指示的被测角度数值。三、实验方法(1) 校准车刀量角台的原始位置用车刀量角台测量车刀静态角度之前，必须先把车刀量角台的大指针、小指针和工作台指针全部调整到零位，然后把车刀按图 2-1 所示平放在工作台上，我们称这种状态下的车刀量角台位置为测量车刀静态角度的原始位置。(2) 主偏角 Kr 的测量.从图 2-1 所示的原始位置起，按顺时针方向转动工作台(工作台平面相当于 Pr)，让主
6、刀刃和大指针前面 a 紧密贴合，如图 2-2 所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是主偏角 Kr 的数值。(3) 刃倾角s 的测量测完主偏角 Kr 之后，使大指针底面 c 和主刀刃紧密贴合(大指针前面 a 相当于 Ps)，如图 2-3 所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是刃倾角s 的数值。指针在 0左边为+s，指针在 0右边为s。(4) 副偏角 Kr的测量参照测是主偏角 Kr 的方法，按逆时针方向转动工作台，使副刀刃和大指针前面 a紧密贴合，如图 2-4 所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是副偏角 Kr的- 4 - 数值。图 2-2 用车刀量角台测量车刀主偏角
7、 图 2-3 用车刀量角台测量车刀刃倾角图 2-4 用车刀量角台测量车刀副偏角 图 2-5 刀具几何角度投影图(5) 前角0的测量前角0的测量，必须在测量完主偏角 kr 的数值之后才能进行。从图 2-1 所示的原始位置起，按逆时针方向转动工作台，使工作台指针指到底盘上r=90Kr 的刻度数值处(或者从图 2-2 所示测完主偏角 kr 的位置起，按逆时针方向使工作台转动 90)，这时，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指针前面 a(相当于 P0)，然后让大指针底面 c 落在通过主刀刃上选定点的前刀面上(紧密贴合)，如图 2-6 所示，则大指- 5 - 针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面前
8、角0的数值。指针在 0右边时为+0，指针在 0左边时为0。(6) 后角0的测量在测完前角0之后，向右平行移动车刀(这时定位块可能要移到车刀的左边，但仍要保证车刀侧面与定位块侧面靠紧)，使大指针侧面 b 和通过主刀刃上选定点的后刀面紧密贴合，如图 2-7 所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面后面0 的数值。指针在 0的数值。指针在 0左边为+0，指针在 0右边为0。图 2-6 用车刀量角台测量车刀前角 图 2-7 用车刀量角台测量车刀后角(7) 副后角0的测量（8）法平面前角n和后角n的测量测量车刀法平面的前角n和后角n，必须在测量完主偏角 kr和刃倾角s之后才能进行。将滑体
9、(连同小刻度盘和小指针)和弯板(连同大刻度盘和大指针)上升到适当位置，使弯板转动一个刃倾角s 的数值，这个s 数值由固连于弯板上的小指针在小刻度盘上指示出来(逆时针方向转动为+s，顺时针方向转动为s)，如图 2-7 所示，然后再按前所述测量正交平面前角0和后角0的方法(参照图 2-6 和图 2-7)，便可测量出车刀法平面前角0和后角0的数值。 - 6 - 图 2-7 用车刀量角台测量车刀法平面前角和后角四、实验组织运行要求四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件五、实验条件1、车刀量角台。2、直头外圆车刀、弯头外圆车刀、偏刀、切断刀。六、实验步骤六、实验步骤1.熟
10、悉车刀量角台的使用；2.车刀量角台初始位置的调整；3.按照定义分别测量车刀的几何角度，按照实测角度画出刀具几何角度投影图。刀具几何角度记录表序号刀具名称主偏角 Kr刃倾角s副偏角 Kr前角0后角0副后角0123- 7 - 七、思考题七、思考题1. 用车刀量角台测量车刀正交平面前角0和后角0时，为什么要让工作台从原始位置起，逆时针方向旋转r=90Kr的角度？2. 在什么情况下需要测量车刀法平面前角n和后角n?为什么用车刀量角台测量车刀法平面前角n和后角n 时，小指针(即弯板)要旋转一个刃倾角s的数值？3. 参照测量车刀主剖面前角0和后角0的方法，怎样利用车刀量角台测量出车刀副刀刃上的副前角0和副
11、后角0？为什么车刀工作图上不标注副前角0？4. 怎样利用车刀量角测量出车刀假定工作平面、背平面参考系的前角p(f)和后角p(f)？标注出p(f)和后角p(f)有什么用处？5. 切断车刀有几条刀刃？哪条是主刀刃？哪条是副刀刃？应如何利用车刀量角台测量切断车切的主偏角 Kr和副偏角 Kr？6. 45弯头车刀在车外圆和车端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？八、实验报告八、实验报告写出实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果（将所测量得到的结果列表记录，按照实测角度画出所测车刀的几何角度投影图，按照主剖面与法剖面刀具角度的关系式验证所测结果的正确性） ，对实验过程和结果进行讨论分析。-
12、 8 - 实验 2：圆柱齿轮设计制造及其检测实验学时：4h实验类型：综合实验要求：必作一、实验目的一、实验目的本实验的学习目的，是为了使学生通过加工圆柱齿轮，掌握滚齿机的加工原理、传动链的计算和调整方法，了解滚齿机的基本操作规程；回顾齿轮精度的常用检测项目，熟悉齿轮双面啮合综合检查仪的使用，掌握典型零件圆柱齿轮的一般工艺过程和检验方法。二、实验内容二、实验内容根据实验的要求，确定交换齿轮的齿数，自己动手调整机床完成工件、滚刀、交换齿轮的安装；加工完圆柱轮轮后检验齿轮的精度，评定齿轮的加工误差性质和精度。三、实验原理、方法和手段三、实验原理、方法和手段要求深刻理解加工直（斜）齿圆柱齿轮时滚刀的旋
13、转运动、工件的旋转运动及滚刀的垂直运动之间的关系，具体采用实际调整机床加工获得一对平行轴啮合齿轮，然后用公法线千分尺测量公法线长度变动误差，在 3102 型齿轮双面啮合综合检测仪上测量圆柱齿轮径向综合总偏差，获得对齿轮精度、用途的评价。四、实验组织运行要求四、实验组织运行要求该实验的特点是使用的机床种类较多（有 2 种） ，调整的环节较多，使用的仪器较多、对学生的动手能力要求较高，采用 5 人一小组，10 人一大组，每大组分成 A、B2 个小组，要求 A、B2 个小组加工的圆柱齿轮能够正确的啮合。另外，相关的知识点较多（齿轮的设计，机床的结构、使用、调整，工件的装夹定位，加工的工艺，检验评价等
14、）故采用“以学生自主训练为主，教师现场辅导为辅的开放模式组织教学”。五、实验条件五、实验条件Y38 滚齿机及其交换齿轮、CW6140、YX3102 型齿轮双面啮合综合检查仪、百分表、测量心轴工件毛坯、普鲁士兰。1. 切削速度交换齿轮模数：m=3.5mm齿轮齿数有：18，22，25，28，32，35，38，42。对应于滚刀七种转速交换齿轮的选配：表 4-1nD (rpm)1921531279779 6547.5- 9 - BA 2238 2535 2832 3228 3525 3822 4218因轴间距离不能改变，故齿数和 A+B=60。2.现有滚刀参数（表 4-2）序号模数螺旋升角 头数K滚刀
15、外径法向齿轮形角材料旋向1121.53242.582201D=655363.574.58698200W18Cr4V右旋3. 分度运动、进给运动和差动运动使用的交换齿轮20（两个） ，23，24，25（两个） ，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。交换齿轮 e 和 f，模数 m=3mm，齿数：24，36（四个） ，48六、实验步骤六、实验步骤 1、根据实验室条件，确定齿轮基本参数： m= , z2= ，= , 旋向: 其中 z2取 3055 之间，为了检验方便，模数统一取 m=2.5,螺旋角统一取 =140计算全齿高： 直齿=ap 斜齿=ap 2.25hm2.25nhm计算齿顶圆直径：直齿 斜齿（标准齿轮 h*=1）* a2ad =mz +2 h m* an2ad =m z /cos +2 h m2. 计算传动链交换挂论）主运动传动链的计算调整：滚刀转速 1000VnDD式中：V 是切削速度，取 V=15-25m/min，D 是滚刀外径。- 10 - 为避免过早的损坏工作台蜗轮副，应按下式校核工作台转速：4 5n KnrpmZpD 工作台.式中：n工作台是工件转速，nD是刀具转速
