機(jī)床主軸系統(tǒng)綜合靜剛度測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)07級(jí)

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)機(jī)床主軸系統(tǒng)綜合靜剛度測(cè)定實(shí)驗(yàn)重慶汽車學(xué)院實(shí)踐教學(xué)及技能培訓(xùn)中心二零一零年三月5機(jī)床主軸系統(tǒng)綜合靜剛度測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、在卡盤夾持工作的狀態(tài)下測(cè)定加載點(diǎn)處主軸系統(tǒng)（包括主軸部件、卡盤、工件）的綜合靜剛度，以便和同類車床相應(yīng)的剛度值作比較。2、測(cè)定主軸系統(tǒng)各組成部分變形在系統(tǒng)綜合變形中占的比例，找出影響住軸系統(tǒng)綜合剛度的薄弱環(huán)節(jié)。3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握靜剛度測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理主軸系統(tǒng)的綜合靜剛度k可采用下式表達(dá)：k=p/（1）或w=1/k=/p（2）式中w—主軸系統(tǒng)的綜合靜剛度。（n/kgf）—工件在加載點(diǎn)的絕對(duì)變

2、形（相對(duì)于主軸箱體）P—作用在工件上的靜載荷（kgf）主軸系統(tǒng)的綜合靜剛度直接影響加工誤差（錐度和復(fù)映誤差等）。靜剛度過(guò)弱也是引起振動(dòng)的重要原因。因此對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行綜合剛度的考核時(shí)很有必要的。但是主軸系統(tǒng)的綜合靜剛度僅反映主軸系統(tǒng)各組成部分在靜載時(shí)的綜合變形，不能用于分析各部分變形對(duì)綜合剛度的影響程度。為此，必須進(jìn)一步找出主軸系統(tǒng)各部分變形影響到工件加載點(diǎn)處的變形，根據(jù)它們各自在綜合變形中所占的百分?jǐn)?shù)，便可確定各部分對(duì)綜合剛度的影響，并找出其中的薄弱環(huán)節(jié)。本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象是車床，車削主要是在卡盤夾持的狀態(tài)下工作。這時(shí)，車床主軸系統(tǒng)由主軸部件（主軸與軸承）、卡盤、工件三部分組成。由

3、于卡盤和工件自身的剛度很大，在忽略其變形時(shí)，受靜載p作用，主軸系統(tǒng)的總變形由三部分組成：（1）由于主軸部件（主軸和軸承）變形而影響到工件加載點(diǎn)處的變形z；（2）由于主軸與卡盤聯(lián)接部的接觸變形而影響到工件加載點(diǎn)處的變形k；（3）由于卡盤與工件在夾持部的變形而影響到工件加載點(diǎn)處的變形j。用式子表示則為：（本實(shí)驗(yàn)工件自身的變形可以忽略）=z+k+j（3）這時(shí)，（2）式變?yōu)椋簑-/p=z/p+k/p+j/p（4）（4）式右邊各項(xiàng)wz=z/p，wk=k/p，wj=j/p分別表示主軸部件，主軸與卡盤聯(lián)接部分，卡盤與工件夾持部分在加載處的靜柔度。因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)只要能得到變形值z(mì)、k，j，就可

4、以得出相應(yīng)載荷p下的綜合變形中占百分比例z/×100%；k/×100%；j/×100%。但是z、k，j從加載點(diǎn)上往往不易直接測(cè)量出來(lái)，本次實(shí)驗(yàn)采用圖3-1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)測(cè)點(diǎn)A、B、C、D、E的變形值來(lái)計(jì)算z、k，j。具體的計(jì)算方法見(jiàn)后面的“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整理”部分。三、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)對(duì)象：c620-3普通車床2、主要儀器：∩型測(cè)力計(jì)1只杠桿千分表4只百分表3只5磁性表架1個(gè)主軸芯棒1根模擬工件1個(gè)圖1實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖3、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法如圖1所示。卡盤夾持帶有內(nèi)孔的模擬工作。主軸芯棒穿過(guò)模擬工件的內(nèi)孔而插入主軸端部的錐孔內(nèi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)加載裝置對(duì)模擬工件加載，

5、然后通過(guò)千分表或百分表讀取各測(cè)點(diǎn)的變形值。（1）加載裝置及加載方法加載裝置是安裝在刀架和模擬工件之間的∩型測(cè)力計(jì)。加載方法是：順時(shí)針?lè)较驌u動(dòng)車床橫向進(jìn)給手柄，使刀架朝主軸方向移動(dòng)，測(cè)力計(jì)于是便于對(duì)模擬工件加載并測(cè)力。（經(jīng)標(biāo)定后知，測(cè)力計(jì)百分表示值為每格5kg·f）。（2）測(cè)點(diǎn)面局和各測(cè)點(diǎn)的變形值測(cè)量：圖中布置了共A、B、C、D、E五各測(cè)點(diǎn)和六個(gè)千分表或百分表。其中主軸端部測(cè)點(diǎn)E，芯棒上近端測(cè)點(diǎn)B的測(cè)量基準(zhǔn)選取在主軸箱上，通過(guò)安置在主軸前箱壁的磁力表架上的兩只千分表，讀取B、E點(diǎn)的變形值B、E。注意，雖然B、E分別在主軸和芯棒上，但由于芯棒自身不變形，因此，B、E實(shí)際就是主軸上

6、B、E點(diǎn)的絕對(duì)位移。由B、E可得主軸端的位移及轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)。其它四個(gè)測(cè)點(diǎn)A、B、C、D的表基選在模擬工件上，即表架與模擬工件固定，其上的四個(gè)千分表或百分表分別測(cè)量卡盤的C、D和主軸（芯棒）上的A、B相對(duì)于模擬工件的變形，讀數(shù)用′A、′B、′C、′D表示。注意B與′B對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)都是B，僅表基不同。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)裝置圖1逐一檢查各表安裝是否正確。量取各測(cè)點(diǎn)之間的距離1FE、1DE、1DC、1CM、1MB、1BA。52、對(duì)模擬工件加載至測(cè)力百分表讀數(shù)為30格（240kgf），然后卸載至零。再加載、再卸載，如此反復(fù)，直到消除各受力部分的間隙，然后調(diào)整表使指針為零。3、重新對(duì)模擬工

7、件加載，每次5小格（40kg·f），依次從各表上讀取測(cè)點(diǎn)的變形值，載荷加至240kgf為止。再依次減載進(jìn)行測(cè)量，直至完全卸載至零。4、重復(fù)步驟“3”的操作兩次。如果后兩次的數(shù)據(jù)接近，并且卸載后各表指針基本復(fù)原，則以第三次的為準(zhǔn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告的表4-1內(nèi)。5、打掃現(xiàn)場(chǎng)，分析討論問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理及分析目的是要根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告表3-1內(nèi)的數(shù)據(jù)作出、z、k、j的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖2），并以此圖得到、z、k、j；進(jìn)而再算出w及各部分變形在綜合變形中占的比例。繪制變