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1、工业生产过程实验指导书工业生产过程实验指导书汕头大学工学院机械电子工程系汕头大学工学院机械电子工程系二一六年九月实验概述实验概述工业生产过程课程通过实验帮助学生巩固和加深对所学理论知识的理解；并通过以小组为单位进 行实验，培养学生的交流能力和团队精神。进入实验室做实验之前，请认真阅读本实验指导书，做好各项准 备工作。在实验室做实验时，务必遵守实验室各项规章制度，确保安全。实验实验时间安排时间安排： 工业生产过程课程实验共安排 4 个实验，每个实验 2 学时。具体分组及时间另排。实验实验内容：内容： 实验一、车刀几何角度的测量 1. 测量并记录外圆车刀、端面车刀、切断刀的刀杆截面、前角、后角、刃
2、倾角、主偏角、副偏角、副后角、 法向前角、法向后角、切深前角、进给前角2. 画出外圆车刀简图，并在图上标注出所测得的具体角度数值。实验二、切削层变形的观察及变形系数的测量 1. 观察在不同切削条件（不同的切削速度、进给量和刀具前角）下得到的切屑形状并测量变形系数； 2. 分别画出切削速度、进给量和刀具前角对变形系数的影响图。实验三、切削力对加工精度的影响 1. 在车削细长棒料的过程中使用测力仪测量径向切削力； 并将此实测切削力与按实验中所用参数查表算出 的经验计算值对比分析。 2. 使用千分表测量在与该径向切削力（切深抗力）相等的径向外力作用下工艺系统不同位置的变形量； 3. 使用游标卡尺测量
3、已加工工件不同加工部位的加工误差。实验四、工艺参数对加工表面粗糙度的影响 1. 设计实验方案：研究切削速度、进给量、切深、刀具主偏角、刀尖半径、刀具前角、工件材料（钢，铸 铁）对加工表面粗糙度的影响。要求从切削速度和进给量中选一项（A） ，在其它因素中选一项（B）进 行研究。A 项要求画出实验曲线，要求至少由 5 个点构成；B 项要求对在该参数的两个不同数值下测得 的加工表面粗糙度进行对比； 2. 按所设计方案，选择刀具和切削用量对工件进行切削加工； 3. 测量加工表面粗糙度，画出实验曲线。分析工艺参数对加工表面粗糙度影响的原因，分析研究结果对工 艺参数选取的指导意义。考核形式：考核形式：撰写
4、实验报告，每个实验每个人独立总结一份实验报告。 实验报告基本要求：实验报告基本要求： 1.报告使用学校统一的实验报告纸，报告纸上所列的信息都必须填上； 2.简要介绍本实验的目的和步骤； 3.陈述实验观察， 列出实验数据， 必要时使用图、表、照片； 4.分析实验结果，提出本实验可能的改进； 5.自我评价：详细说明个人在实验中的分工及贡献。评分标准：评分标准： 1 实验成绩分优、良、中、及格、不及格 5 个等级，占课程总成绩 20%； 2 实验成绩按以下几个方面来考评： a.团队精神：以小组为单位进行实验，分工合作，数据共享。实验过程中仪器、设备要求按规范操作。 每个实验每个人独立总结一份实验报告
5、， 不得抄袭！ 实验报告中应包括自我评价部分详细说明 个人在实验中的分工及贡献，观察到的情况，以及如果重做本实验的话，你可能会做的改进(30%)； b.实验结果可信度：想方设法保证实验数据的正确性(30%)； c.实验结果表达规范化：实验数据的表达尽可能运用图、表 (20%)； d.文字沟通能力和表达能力：实验报告撰写水平 (20%)。实验实验一、一、车刀几何角度的测量车刀几何角度的测量1 实验目的1.了解车刀量角仪的构造、工作原理以及使用方法。2.掌握车刀几何角度测量的基本方法。3.掌握车刀各几何角度、各参考平面及其相互关系。2 实验设备CDJ-A 车刀量角仪，外圆车刀、端面车刀、切断刀各一
6、把。3 车刀量角仪的构造如图 1-1 所示，车刀量角仪的结构。如图 1-2 所示，指针 3a 的构造，由大平面、底平面、侧平面三个成正交的平面组成，在测量过程中，根据使用情况可分别用以代表剖面、基面、切削平面等。图 1-1 车刀量角仪的结构图 1-2 指针 3a 构造4 实验内容1)测量并记录外圆车刀、端面车刀、切断刀的前角、后角、刃倾角、主偏角、副偏角、法前角、法后角、切深前角、进给前角。2)画出外圆车刀简图，并在图上标注出各个角度测量值。5 实验步骤 （以外圆车刀为例）5.1 进行测量前的调整如图 1-1 所示，调整量角仪指针 2a、指针 3a 和指针 4a 分别指零。5.2 测量车刀的主
7、（副）偏角r（r ）车刀放在矩形工作台 2 上，用滑动刀台 2b 的侧面和底面定位。顺（逆）时针旋转矩形工作台 1，同时推进车刀沿滑动刀台 2b 的侧面紧贴前进，使主（副）切削刃分别与指针 3a 的大平面相切。如图 1-3 所示，此时，矩形工作台上的指针 2a 在盘形工作台 1 上由指针 2a 所指的刻度值为主（副）偏角r（r ）的角度测量值。图 1-3 测量主偏角和副偏角5.3 测量刃倾角s在量出主偏角后，矩形工作台 2 的位置不变，逆时针方向旋转升降螺母 3b，微升主量角器 3，并微推滑动刀台 2b，使指针 3a 的底面对准并紧贴在车刀的主切削刃上，此时指针 3a 在主量角器 3 上的读数
8、即为刃倾角的角度测量值，如图 1-4 所示。图 1-4 测量刃倾角5.4 测量前角o 和后角o测量前角时，在矩形工作台 2 上定位好的车刀随盘形工作台 1 逆时针方向旋转，使矩形工作台 2 上的指针 2a 指向的度数等于 90减去主偏角 Kr 的数值，同时推进车刀沿滑动刀台 2b 的侧面紧贴前进，指针3a 的底平面与车刀的前刀面贴紧时，指针 3a 所转过的度数即为前角角度测量值，如图 1-5 所示；测量后角时，车刀的定位与测量前角的相同，只是使指针 3a 的侧平面与车刀的后刀面贴紧，此时指针 3a 所转过的度数即为后角角度测量值。如图 1-6 所示。图 1-5 测量前角图 1-6 测量后角5.
9、5 测量法前角n 和法后角n测量法剖面系的法前角与法后角时，车刀的定位与前角和后角的测量方法类似，定位后旋松固紧手轮4b，旋转摇臂 4c，按刃倾角的正负值顺（逆）时针方向旋转刃倾角角度值后，用固紧手轮 4b 固紧摇臂后进行测量（测量方法可参照前角和后角） ，分别测出法前角和法后角的角度测量值。5.6 测量切深前角p首先将车刀放在矩形工作台 2 上， 用滑动刀台 2b 的侧面和底面定位。 以顺时针方向旋转矩形工作台 2，使矩形工作台的指针 2a 指向 90，旋转固定螺钉 2c，固定矩形工作台 2。之后推进车刀沿滑动刀台 2b 的侧面紧贴前进，使车刀的前刀面与指针 3a 的底平面密合。此时，指针
10、3a 的读数就是切深前角p p。5.7 测量进给前角f首先将车刀放在矩形工作台 2 上，用滑动刀台 2b 的侧面和底面定位。使矩形工作台 2 的指针 2a 指向零线，旋动紧固螺钉 2c，固紧矩形工作台 2。推进车刀沿滑动刀台 2b 的侧面紧贴前进，使车刀的前刀面与指针 3a 的底平面密合。此时，指针 3a 的读数就是进给前角f。5.8 切断刀的角度测量由于切断刀与其他车刀的进给方向不同，所以角度的测量方法不尽相同，可参照图 1-7，测量切断刀的各个角度。图 1-7 切断刀的角度标注简图6 记录数据并完成实验报告1、 将测得的角度值记录在表 1-1。表 1-1 车刀角度基本角度外圆车刀端面车刀切
11、断刀主偏角r副偏角r刃倾角s前角o后角o法前角n法后角n切深前角p进给前角f2、 画出外圆车刀的简图，并在图上标注出所测得的具体角度数值。 （可参考图 1-8）图 1-8 外圆车刀标注角度简图实验实验二、二、切削层变形的观察及变形系数的测量切削层变形的观察及变形系数的测量一实验目的与要求一实验目的与要求1了解切屑厚度0对切屑变形的影响； 2了解刀具前角0对切屑变形的影响； 3了解切削速度 V 对切屑变形的影响； 4通过实验观察，了解切屑过程及其变形规律；二实验设备、用具及材料二实验设备、用具及材料1设备：牛头刨床（B6050b） ； 2工具：刨刀、钢尺、平口虎钳、细铜丝； 3材料：100*60
12、*4A3 钢板；三实验方法及步骤三实验方法及步骤工件的切削层在刀具和工件的相互作用下，与工件层基体分离而成为切屑。在塑性材料 的切削过程中，由于加工条件的差异，形成的切屑可为粒状、节状或带状等。 金属切离成切屑的同时，伴随着金属的变形（见图 2-1） 。因此，切下的切屑长度 Ic 比被 切削层的长度 I 小，而切屑的厚度0则比切削的厚度c 大。假设金属变形后体积不变，则 可行切屑的收缩系数：10CCaa II（2-1） 它近似的表示金属塑性变形的平均值。测定的方法有两种：长度法和重量法。本实验采用长度法进行测定，即量出 I 和 Ic 的长度或者0和c 的厚度，代入公式 2-1 中进行计算得到值
13、。按单因素方法进行实验，其步骤如下： 1固定切削速度 V 和刀具前角0，依次改变切削厚度0进行切削，测出相应的切屑长度 Ic （测量时应使细铜丝和切屑一端固定，对绕在切屑光滑面上的铜丝长度进行测量） ，记录实验 数据。 2固定切削速度 V 和切削厚度0，依次改变刀具前角0进行切削，测出相应的切屑长度 Ic （测量方法同上） ，记录实验数据。 3固定切削厚度0和刀具前角0，依次改变切削速度 V，测出相应的切屑长度 Ic（测量方法 同上） ，记录实验数据。 4将所测数据制作成图表并进行分析处理，观察切削参数的变化对变形系数的影响。实验注意事项：实验注意事项： 1) 实验中所得切屑需待其冷却后才能进
14、行测量，避免造成烫伤； 2) 机床操作存在一定的危险性，需在指导老师的指导下进行实验； 3) 实验过程中，实验人员在非必要的情况下严禁站在刨床滑枕滑行方向上； 4) 若出现突发情况，必须立刻停机并通知相关指导老师； 5) 由于机床内部齿轮啮合力的作用，使切削速度调整手柄调动困难，可让刨床滑枕启动若干 行程后再进行调整； 6) 每完成一次切削，需要重新进行对刀，以确保刀具与工件的切削面保持不变，降低实验数 据的人为误差； 7) 刨床刀架垂直方向进给刻度盘读数为 0.05mm/格。以下通过图 2-2 对本实验平台进行简单介绍：图 2-2 实验平台外观图1-刀架2-刀架位置调整手柄3-调整滑枕位置手
15、柄和紧定手柄4-变速手柄5- 操作手柄6-刨床总开关7-进给运动换向手柄8-工作台调整手柄9-平口钳装 夹手柄10-纸挡板11-刀具12-工件（钢板）13-刀架滑板紧定螺钉实验步骤：实验步骤： 1）实验前，认真检查机床各部分是否处于正常状态； 2）在机床断电停机的状态下，把所选实验刀具装夹在刀架上； 3）把工件夹紧在平口虎钳上，通过调整工作台调整手柄使工件宽度在刀具完全切削范围内； 4）根据实验要求调节滑枕位置手柄和变速手柄，使刀具在既定的速度和行程下进行切削实 验； 5）按下刨床总开关，拉动操作手柄启动刨床，使刀架缓慢下降，并对工件进行试切，完成对 刀操作； 6）根据实验要求选择切削深度进行
16、切削实验（注：在每次进给时，需让刀架位置调整手柄逆 时针转动一圈以上以消除螺纹间隙，而后再顺时针转动手柄，让刀具下降到所需的切屑深度） ； 7）完成切削后，停机，并从纸挡板上取出切屑； 8）重复上述步骤完成三次切削实验，获取三组实验数据并按实验记录表填写。四实验记录四实验记录1切削厚度对切屑变形的影响条件V=21m/min0=20L= 100mmb=4mm 切削深度 h0.40.81.0 记录1. 2. 3.平均值 变形系数2刀具前角对切屑变形的影响条件V=21m/minh=0.4mmL=100mmb=4mm 前角0101520 记录1. 2. 3.平均值 变形系数3切削速度对切屑变形的影响条件0=20h=0.6mmL=b=4mm 速度 V71015 记录1. 2. 3.平均值 变形系数实验实验三、三、切削力对加工精度的影响切削力对加工精度的影响1 实验目的
