“机械加工基础”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（λ
2直头外圆车刀（λ
s
= 00） < 00）
s
三 回转工作台式量角台的构造
图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6、10等组成。底盘1为圆盘形，在零度线左右方向各有1000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； 图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λ的直头外圆车刀的几何角度：
要求学生测量κr、κr＇、λs、γo、αo 、αo ＇ 等 图1-2 测量片
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s = 00 、λ
s < 00
共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κr（κr＇）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
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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。如图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α
o （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
图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所示， 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。
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图1-5 测量车刀前角 图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。
表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 λs 前 角γo 后 角αo 副偏角κr＇ 副后角αo ＇ 楔 角β o 刀尖角ε r λs = 00直头外圆车刀 λs < 00直头外圆车刀
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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。
即 ξ＝ Lc / Lch
式中ξ── 变形系数；
Lc ── 切削长度（ｍｍ）；Lc＝πD/(ｎ-b)；对于本实验：槽数ｎ＝3；槽宽b＝2.5 ；
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3～5段切屑的长度求出平均值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。
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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
图2-1 切屑收缩图 2-2 车削切屑收缩
刀具参数：κr ＝ 450；κr＇＝ 80；λs ＝ 00；γ
o ＝ 100；αo ＝ 70；r ＝ 0.1
mm 。
切削用量：? ＝ 0.28 mm/r , ap ＝ 2 mm 。
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
υ ＝5；10；20；25；30；40；60；80；110 m/min； ｎ ＝ ； ； ； ； ； ； ； ； r/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：κ
r ＝ 450；κr＇＝ 80；λ
s ＝ 00；αo ＝ 70；r ＝ 0.1 mm 。
切削用量：? ＝ 0.28 mm/r , ap ＝ 2 mm υ ＝ 60 m/min 。 改变车刀前角：γ
o ＝ 00；150；300 。
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
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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：κr ＝ 450；κr＇＝ 80；λs ＝ 00；γ
o ＝ 100；αo ＝ 70；r ＝ 0.1
mm 。
切削用量： ap ＝ 2 mm υ ＝ 60 m/min 。
改变进给量：? ＝ 0.2；0.36；0.51；0.66 （mm/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。
表2-1 切削速度对切削变形影响实验数据记录
固定条材料 件 顺序 1 试 件 D b Lc 切削用量 ? ap 刀具几何参数 κr κr＇ γo αo λs 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2-1、2-2、2-3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。
切削速度 υ 切屑长度 Lch 变形系数 ξ 实验数据2 3 4 5 6 7 8 实验指导——共9页第7页
表2-2 刀具前角对切削变形影响实验数据记录
固定条材料 件 顺序 试 件 D b Lc ? 切削用量 ap υ 刀具几何参数 κr κr＇ αo λs
刀具前角γo 切屑长度 Lch 变形系数 ξ 实验数据1 2 3 4 5 表2-3 进给量对切削变形影响实验数据记录
固定条材料 件 顺序 试 件 D b 进给量 ? Lc 切削用量 υ ap 刀具几何参数 κr κr＇ γo αo λs 切屑长度 Lch 变形系数 ξ 实验数据1 2 3 4 5
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实验三： 机床夹具拆装、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 四 思考题：
1.工件在夹具中定位时，限制了几个自由度？ 2.如果夹具中不设对刀块，应如何对刀？
3.如果夹具中不设置导向键，应如何调整夹具在机床上的位置？
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车刀几何角度测量2
