《机械制造装备设计实验指导书》.doc

机械制造装备设计实验指导书

课程编号：02000580
课程名称：机械制造装备设计
英文名称：Mechical Equipment Design
实验指导书名称：普通车床几何精度检验实验指导书
一、学时学分
总学时：48 学分：3 实验学时：2 开课学期：5-6
二、实验目的
1、了解本实验中所检验的车床精度有关项目的内容及其和加工精度的关系。
2、了解车床精度的检验方法及有关仪器的使用。
3、掌握所测得的实验数据处理方法和检验结果的曲线绘制及分析。
三、实验基本原理
根据普通车床精度检验标准，本实验进行其中的五项。
第一、二、三项是检验溜板移动时的轨迹，由于床身导轨的制造误差或因长期使用后的磨损及变形，使得溜板移动轨迹不是一条直线，而是一条空间曲线，这一条空间曲线可以用这三项精度来表示：
第一项：溜板移动在垂直平面内的不直度，检验方法，在溜板上靠近床身前导轨处放一个和床身导轨平行的水平仪，移动溜板，每隔500mm（或小于500mm）记录一次水平仪读数，在溜板上的全行程检验，见图一。

图一　第一项精度检验示意图
根据所测得的各段水平仪读数，绘制溜板移动的运动曲线，以运动曲线二端点的联线作为基准线，由曲线上各点作基准线的平行线，其中相距最近的二根平行线之间的纵座标距离即为其不直度误差。
溜板移动的运动曲线作法如下：
以溜板行程为1500mm，溜板长度为500mm的车床为例，水平仪纵向安放在溜板平面上，当溜板处于近主轴端的极限位置时，记录一个水平仪读数，如+a（格）（“+”代表水平仪气泡移动方向与溜板移动方向相同，如相反，则为“－”）移动溜板，每隔500mm（或少于500mm）就记录一次读数，到移动行程为1500mm时得出三个读数，如为+b、-c、-d。以导轨长度（即溜板各段行程所在的导轨位置）为横座标，水平仪读数为纵座标，根据水平仪读数依次画出各折线段，并使每一折线段的起点与前一折线段的终点相重合，即得出运动曲线。（见图二）联接曲线二端点OD，作为基准线，量出曲线上的B点到OD线的纵座标距离δ全为最远，即为溜板在全行程内的不直度误差，如果要求1000mm行程内的不直度误差，则把每个行程为1000mm之间的二端点相连，作为该1000mm行程中的基准线，找出这1000mm行程中的不直度误差，然后取各个1000mm行程的不直度误差中的最大值，即为1000mm行程内的不直度误差，如图二中的δm1>δm2，则δm1即为1000mm行程内的不直度误差。

图二　溜板移动的运动曲线
如曲线不在二端点联线的同一侧时，则取其包容线间的最大座标距离为不直度误差。
对溜板行程≤1000mm的普通车床。
第一项精度允差为：
每1000mm行程上为0.02。全行程上为0.02（普通导轨只许凸）
第二项：溜板移动的倾斜
检验方法：在溜板平面上放一个和床身导轨垂直的水平仪。移动溜板，每隔500mm（或少于500mm）记录一次水平仪读数，在溜板全行程上进行检验，见图三。

图三　第二项精度检验示意图
水平仪在每1000mm行程和全行程上读数的最大代数差，值即为本项检验的误差。
第二项精度允差为：
每1000mm行程上为0.03/1000。全行程上为0.03/1000
第三项：溜板移动在水平面内的不直度。
检验方法：在前后顶尖间，顶紧一根检验棒，是圆柱的。将千分表固定在溜板上，千分表测头顶在检验棒的侧母线上。调整尾座，使千分表在检验棒二端的读数相等。移动溜板，分段记录千分表读数。在溜板的全行程上进行检验，见图四。

图四　第三项精度检验示意图
根据各段行程所测得的千分表读数，绘制运动曲线，即可找出每1000mm行程和全行程上的不直度误差。
第三项精度允差为：
每1000mm行程上为0.015。全行程上为0.015
第五项：主轴锥孔中心线的径向跳动。
本项精度是指主轴锥孔中心线在空载时缓慢旋转一周过程中的最大径向跳动量，这项误差主要来自主轴零件的制造误差，主轴轴承误差，装配棒和检验棒本身的制造误差（主要是检验棒的被测部分与其锥体中心线的不同轴度）等综合因素。
通常主轴锥孔中心与主轴旋转中心线不仅不同轴而且不平行，因此为了限制这两个方面的误差，在精度标准上规定必须在二个轴向位置上测定，一个位置是靠近主轴端部的a点，另一位置是距离a点300mm处的b点。
检验方法：在主轴锥孔中紧密地插入一根检验棒，将千分表固定在机床上，使千分表测头顶在检验棒的表面上，旋转主轴，分别在a、b二点检验径向跳动，见图五。

图五　第五项精度检验示意图
为了排除检验棒本身的误差，在检完一次后，拨出检验棒，旋转180°后再插入主轴锥孔，然后按照上述方法再检验一次，取每处的二次千分表读数的代数平均值，即为其径向跳动的数值。
第五项精度允差为：
a处　0.01　　　b处　0.02
第六项：溜板移动对主轴中心线的不平行度。
溜板移动轨迹是一条空间曲线，它和主轴中心线的不平行度要在垂直面和水平面二个方向来表示，因此精度标准上规定要在垂直方向a和水平方向b分别进行测定。
检验方法：在主轴锥孔中紧密地插入一根检验棒，将千分表固定在溜板上，使千分表测头顶在检验棒表面上，移动溜板，分别在上母线a（即垂直方向）和侧母线b（即水平方向）上检验，见图六，检验长度为300mm。

图六　第六项精度检验示意图
为了排除主轴锥孔和检验棒本身的径向跳动误差，在检验一次后，将主轴连检验棒一起旋转180°，然后按照上述方法再检验一次，取每个方向的二次千分表读数的代数平均值，即为本项检验误差。
第六项精度允差：
a方向：　0.03（只许向上偏）　　b方向：　0.015（只许向前偏）
四、实验基本要求
1.每次实验前，学生要进行预习实验报告中规定的实验内容，由指导教师讲授有关实验原理、实验方法、实验时要注意的事项等；
2.实验时，学生之间要相互配合，按照实验指导书的要求完成规定的实验内容。
3. 测量主轴锥孔中心线的经向跳动时，在第一次测量后，为了消除圆柱长试样棒的影响，应将样棒旋转180度后在测量一次。

五、考核与报告
实验结束，学生要独立处理在实验时记录的相关实验数据，由指导教师签字确认后完成实验报告。
1、原始数据记录表；
2、数据处理计算（绘制所测精度曲线、注出所测机床的误差值）。
3、结论及原因；

六、主要仪器设备
1、实验机床CA6140普通车床
2、测量仪器：框式水平仪，千分表，磁力表座，锥尾检验棒，圆柱长检验棒。
本实验所用的框式水平仪的刻度值为0.025/1000，它表示水平仪放在一米长的平尺上，平尺一端垫起0.025mm时，水平仪玻璃管中的气泡正好移动一格，实验的水平仪放在溜板上，溜板的长度为L，如用刻度直为0.025/1000的水平仪，则气泡移动一格，表示溜板二端高度相差H，如图七所示，

图七　水平仪测量高度差的原理图
H值计算式如下：
　(mm)
如果气泡移动n格，则溜板二端高差δ=n·H，水平仪读数的符号，习惯上规定为气泡移动方向和水平仪移动方向相同时，读数为正值，相反时为负值。

七、实验项目与内容提要
序
号
实 验
名 称
内 容
提 要
每组
人数
实验
学时
实验
要求
实验
类别
实验地点
01
清理及准备工作
（1）揩清机床导轨，并加润滑油，揩清溜板、安放水平仪的平面及水平仪的接触面;（2）揩清主轴锥孔及检验棒;（3）水平仪安放必须平稳、不可摇动;（4）安装主轴检验棒时，应对准锥孔中心，用力插入，使之接合牢固.
15
2

实验室
02
测量及记录
可以不按顺序分别检验上述五项精度，按上节所述的检验方法进行测量及记录数据。
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2

03
整理实验报告，填写表格，绘制曲线，分析问题。
测量主轴锥孔中心线的经向跳动时，在第一次测量后，为了消除圆柱长试样棒的影响，应将样棒旋转180度后在测量一次。
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八、适用专业
机械制造