材料切削加工性能实验指导书
材料加工原理综合实验指导书
材料加工原理综合实验指导书徐洲、王浩伟、吴国华上海交通大学材料科学与工程学院2002年2月目录实验一合金熔炼及液态成型实验二凝固——定向凝固实验三材料的冶金缺陷实验四挤压变形与挤压力实验实验五圆环镦粗法测定摩擦系数实验六圆柱体镦粗时接触面上的正应力分布实验七冷却速度对钢组织与性能的影响实验八钢中马氏体、贝氏体组织形貌的识别及不同回火温度对淬火钢组织的影响实验九钢的淬透性测定实验十铝合金的时效硬化曲线测定实验一合金熔炼及液态成型一、实验目的：1．掌握铸造合金和变形合金的熔炼过程。
2．了解铸造合金和变形合金的铸造成型。
二、实验内容说明：铸造合金和变形合金在用途上有着很大的差别，但其熔炼过程基本相同。
选用铝硅合金，ZL101是该类合金中典型的铸造合金，4004是该类合金中典型的变形合金。
铸造Al-Si系合金中Si是作为主要合金化元素加入的，Si提高合金的铸造性能，使流动性改善，热裂倾向性降低，减少疏松，提高气密性，获得致密的铸件。
这类合金具有好的抗蚀稳定性和中等的切削加工性能，具有一般的强度和硬度，但塑性是较低的。
这类合金国内外常用的共18个牌号，按合金中Si的含量多少，可分为共晶型合金(ZL102、ZL108、ZL109),过共晶型合金和亚共晶合金。
ZL101成分：Si Mg 系铝合金的主要合金元素是硅，它能以足够的数量（达12%）加到铝中，结果使熔化温度范围大为降低而不产生脆性。
由于这个原因，铝硅合金可作为焊接铝用的焊丝和钎料，即用于要求这些焊接材料的熔化范围低于基体金属的熔化范围之处。
这个系的多数合金是不可热处理强化的，但当用于焊接可热处理合金时，它们可以吸取后者的一些合金成分，从而可以有限地接受热处理。
这类合金含有相当大数量的硅。
当敷以阳极氧化表面涂层时，合金变成深灰至炭黑，从而可适应建筑用途。
该系列的合金有的可以用于生产锻造的引擎活塞，例如4032。
4004 的成分：Si Fe合金的熔配过程：先根据铸件的体积计算出所需合金原料的总重量，再按各合金的名义成分计算出所需要的合金的重量，称量后全部放入坩锅中，电炉加热，熔化，覆盖，打渣精炼，静置，浇注，熔炼完毕。
1 材料制备与加工实验指导书
材料制备与加工实验实验指导书目录实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析实验2、焊接工艺与焊缝组织检验实验4、热塑性塑料的挤出造粒和注射成型实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析一、实验目的1．掌握固溶淬火及时效处理的基本操作；2．了解时效温度和时效时间对时效强化效果的影响规律；3．了解固溶淬火工艺(淬火加热温度、保温时间及淬火速度等)对铝合金时效效果的影响；4．掌握金属材料最佳淬火温度的确定方法；5．加深对时效强化及其机制的理解。
二、实验原理从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，它是一种扩散型相变。
发生这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图2-1所示。
如果将C成分的合金自单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线(MN)以下温度(如T3)保温时，β相将从α相固溶体中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种转变可表示为α(C)→α(C1)+β。
其中β为平衡相，它可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为(α+β)双相组织。
将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度(如T1)保温足够时间，β相将全部溶入α相中，然后再急冷到室温将获得单相过饱和的α固溶体。
这种处理称为固溶处理（淬火）。
图2-1 固溶处理与时效处理的工艺过程示意图然而过饱和的α相固溶体在室温下是亚稳定的，它在室温或较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶。
但脱溶相往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化或沉淀硬(强)化。
合金在脱溶过程中，其力学性能、物理性能和化学性能等均随之发生变化，这种现象称为时效。
室温下产生的时效称为自然时效，高于室温的时效称为人工时效。
若将过饱和固溶体在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶相。
但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚稳脱溶相或称为过渡相。
切削加工实验实验报告
一、实验目的1. 了解切削加工的基本原理和工艺过程。
2. 掌握切削加工的基本操作方法和刀具选择。
3. 掌握切削参数的合理选择，以提高加工效率和工件质量。
二、实验器材1. 数控车床：CK-400Q型一台2. 刀具：车刀一把3. 工件：铝棒工件一根4. 测量仪器：游标卡尺一把5. 毛刷一把三、实验步骤1. 工件安装（1）利用三爪卡盘钥匙拧开卡盘，送入工件的部分，留出适当的长度，再用钥匙拧紧卡盘，卡住工件，必要时可采用加力杆进行加力拧紧。
（2）取出工件，同样也是如此操作，按照上面的方法，可以将工件夹紧，完成工件的安装。
2. 刀具安装（1）数控车床的刀具安装跟普通车床的刀具安装类似，都是利用螺钉将刀具压紧在四方刀架上，卡住数控车床车刀至少要用两个螺钉，并轮流逐个拧紧，拧紧力量要适当。
3. 对刀操作（1）通过刀具试触切削工件样品棒料边缘，读入相应位置坐标，可以得出相应的X、Z轴的对刀零点。
（2）载入相应数据到控制面板，完成机床的工件坐标零点设置。
4. 数控系统操作面板的熟悉及操作（1）机床MDI操作：可以简单输入编程指令，运行机床，试看机床是否能够按照指令进行加工。
5. 切削加工（1）选择合适的切削参数，包括切削速度、切削深度、进给量等。
（2）启动数控车床，进行切削加工。
6. 测量与评价（1）使用游标卡尺测量加工后的工件尺寸，与设计尺寸进行对比，评估加工精度。
（2）观察加工表面质量，评估加工表面粗糙度。
四、实验结果与分析1. 工件加工尺寸与设计尺寸的对比根据实验数据，工件加工尺寸与设计尺寸的误差在允许范围内，说明加工精度较高。
2. 加工表面质量通过观察加工表面，发现表面粗糙度较小，加工表面质量较好。
3. 切削参数对加工效果的影响（1）切削速度：切削速度的提高可以降低切削温度，减少工件变形，提高加工效率，但过高的切削速度可能导致刀具磨损加剧。
（2）切削深度：切削深度的增加可以提高加工效率，但过大的切削深度可能导致工件变形和刀具磨损。
1 材料制备与加工实验指导书
材料制备与加工实验实验指导书目录实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析实验2、焊接工艺与焊缝组织检验实验一、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析一、实验目的1．掌握固溶淬火及时效处理的基本操作，时效工艺制定。
2．测定不同时效温度下硬度-时效时间关系曲线，分析时效温度和时效时间对时效强化效果的影响规律；3．表征不同时效处理样品的显微结构，分析和讨论时效强化机制。
4.根据时效温度和时间对合金硬度的影响规律，并结合时效机理，讨论时效工艺参数的优化。
二、实验原理从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，它是一种扩散型相变。
发生这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图2-1所示。
如果将C成分的合金自单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线(MN)以下温度(如T3)保温时，β相将从α相固溶体中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种转变可表示为α(C)→α(C1)+β。
其中β为平衡相，它可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为(α+β)双相组织。
将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度(如T1)保温足够时间，β相将全部溶入α相中，然后再急冷到室温将获得单相过饱和的α固溶体。
这种处理称为固溶处理（淬火）。
图2-1 固溶处理与时效处理的工艺过程示意图然而过饱和的α相固溶体在室温下是亚稳定的，它在室温或较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶。
但脱溶相往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化或沉淀硬(强)化。
合金在脱溶过程中，其力学性能、物理性能和化学性能等均随之发生变化，这种现象称为时效。
室温下产生的时效称为自然时效，高于室温的时效称为人工时效。
若将过饱和固溶体在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶相。
但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚稳脱溶相或称为过渡相。
金属切削原理与刀具实验指导书
实验一车刀的角度测量一、目的与要求1.熟悉车刀切削部分的构造要素，掌握车刀标注角度的参考平面、参考系及车刀标注角度的定义；2.了解量角器和量角台的结构，学会使用量角器和量角台测量车刀标注角度；3.绘制车刀标注角度图，并标注出测量得到的各标注角度数值。
二、测量原理与实验方法车刀标注角度可以用角度样板、万能量角器、策略量角器以及各种车刀量角台等进行测量。
其测量的基本原理是：按照车刀标注角度的定义，在刀刃的选定点，用量角器的尺面或量角台的指针平面(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。
(一) 车刀量角台的结构车刀量角台是测量车刀标注角度的专用量角仪，它有很多种形式，其中既能测出车刀正交平面参考系的基本角度，又能测量车刀法平面参考系的基本角度的一种车刀量角台，如图1-1所示。
1—支脚2—底盘3—导条4—定位块5—工作台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—小刻度盘16—小螺钉17—旋钮18—弯板19—大螺帽20—立柱图1-1 车刀量角台圆形底盘2的周边，刻有从00起顺、逆时针两个方向各1000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固定在一起，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，它是一根矩形丝杠，旋转丝杠上的大螺纹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，用两螺钉11固定装上一个扇形大刻度盘12，其上用特制的螺钉轴8装上一个大指针9。
车削加工切削力测量实验报告书(附指导书)
车削加工切削力测量实验报告书学号姓名小组时间成绩上海大学生产工程实验中心2014-11一．实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
二．实验目的与要求1. 掌握车削用量υc 、f 、a p ，对切削力及变形的影响。
2. 了解刀具角度对切削力及变形的影响。
3. 理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。
4. 理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。
三．实验系统组成实验系统由下列设备仪器组成 1、微型数控车床KC0628S 2、车床测力刀架系统（图1），包括 （1）车削测力刀架 （2）动态应变仪 （3）USB 数据采集卡 （4）台式计算机USB 线图1四、实验数据记录与数据处理1. 切削力测量记录表12. 请按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。
答：（请将数据处理过程写于此处）附录：车削加工切削力测量实验指导书一. 实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
金属切削机械加工作业通用指导书
金属切削加工作业指导书1、人员作业人员为持有中级以上技能职业资格证书的车工、铣工、磨工、镗工、钳工、刨工等金属切削加工操作人员。
2、一般要求2.1零部件的切削加工必须符合产品图样、工艺规程和本标准规定。
2.2零部件的已加工表面，不得有锈蚀及影响性能，寿命和外观的磕碰、划伤等缺陷。
2.3除了特殊要求外，加工后的零部件不得有尖锐的棱角和毛刺。
2.4 在成对成组加工的零部件上，应做出标记.2.5 图样上要加工的表面，加工后不允许留有黑皮。
3、图样上未注公差尺寸的极限偏差3.1 线性尺寸的极限偏差数值，应按下表（GB/T1804-92）3.2 不注公差角度的极限偏差应符合下表的规定(GB11335-89)注：（1）表中的长度值按角度短边长度确定，若为圆锥角，锥度从1：3至1：500的圆锥，长度确定，锥度大于1：3的圆锥按圆锥素线长度确定。
（2）本表按GB11335-89C（粗糙级）选用4、图样上未注的形状公差和位置公差4.1 未注形位公差的直线度和平面度、垂直度、同轴度与对称度（键槽除外）的公差值按下表(GB/T1184-1996)的规定(单位mm)4.2 圆跳动的未注公差值按下表(GB/T1184-1996)的规定(单位mm)5、检验规则5.1 零件按工序检查合格后，方可转入下道工序。
5.2 批量生产或用工装加工的零件必须进行首件检查，并进行中间抽检。
5.3 切削加工件成品经检查合格后，应在明显位置标出质量检验部门的检收标记。
5.4 主要零件应逐件检查几何形状与尺寸精度；一般零件抽5%-10%检验。
6、零件检验合格后才能入零件成品库。
7、主关键零件加工面上应涂防锈油（脂），经精磨或光整加工的零件表面须进行包扎。
8、轴类零件的加工工艺8.1 轴类零件8材料、一般工艺轴的材料多为45钢，有特殊要求的可用合金钢，结构复杂的轴用40Cr等铬钢。
轴类大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。
很多轴的主要表面公差等级较高(如IT6)，表面粗糙度Ra值较小(如Ra=0.8 um)，故车削后还需磨削。
切削加工通用作业指导书-总则
1 适用范围本作业指导书规定了各种切削加工应共同遵守的基本规则。
加工时除遵守本作业指导书外还应遵守相应工艺文件的有关规定。
2 引用标准ZBJ38001 切削加工通用技术条件3 加工前的准备3.1 操作者接到加工任务后，首先要检查加工所需的产品图样、工艺规程和有关技术资料是否齐全。
3.2 要看懂、看清工艺规程、产品图样及其技术要求，有疑问之处应找有关技术人员问清后再进行加工。
3.3 按产品图样或(和)工艺规程复核工件毛坯或半成品是否符合要求，发现问题应及时向有关人员反映，待问题解决后才能加工。
3.4 按工艺规程要求备好加工所需的全部工艺装备，发现问题及时处理。
对新夹具、模具等，要先熟悉其使用要求和操作方法。
3.5 加工所使用的工艺装备应放在规定的位置，不得乱放，更不能在机床导轨上。
3.6 工艺装备不得随意拆卸和更改。
3.7 检查加工所用的机床设备，准备好所需的各种附件，加工前机床要按规定进行润滑和空运转。
4 刀具与工件的夹装4.1 刀具的夹装。
4.1.1 在夹装各种刀具前，一定要把刀杆、导套等擦拭干净。
4.1.2 刀具装夹后，应用对刀装置或试切等检查其正确性。
4.2 工件的夹装4.2.1 在机床工作台上安装夹具时，首先要擦净其定位基面，并要找正其与刀具的相对位置。
4.2.2 工件装夹前应将其定位面、夹紧面、垫铁和夹具的定位、夹紧面擦拭干净，并不得有毛刺。
4.2.3 按工艺规程中规定的定位基准装夹，若工艺规程中未规定装夹方式，操作者可自行选择定位基准和装夹方法。
选择定位基准应按以下原则：a.尽可能使定位基准与设计基准重合；b.尽可能使各加工面采用同一定位基准；c.粗加工定位基准应尽量选择不加工或加工余量比较小的平整表面，而且只能使用用一次；d.精加工工序定位基准应是已加工表面；e.选择的定位基准必须使工件定位夹紧方便，加工时稳定可靠。
4.2.4 对无专用夹具的工件，装夹时应按以下原则进行找正：a.对划线工件应按划线进行找正；b.对不划线工件，在本工序后尚需继续加工的表面，找正精度应保证下工序有足够的加工余量；c.对在本工序加工到成品尺寸的表面，其找正精度应小于尺寸公差和位置公差三分之一；d.对在本工序加工到成品尺寸的未注尺寸公差和位置公差的表面，其找正精度应保证GB/T1804中对未注尺寸公差和位置公差的要求。
试样切取和加工制备作业指导书
试样切取和加工（制备）作业指导书1 目的为了理化试验试样切取和加工和制备的规范操作，以保证试验结果的准确性，特制定此规程。
2 适用范围理化试验用试样的切取和加工（制备）过程。
3 职责理化试验过程相关人员。
4 工作标准4.1 金属显微组织检验试样的切取按照GB/ 13298-91《金属显微组织检验方法》执行。
4.2力学性能试样的切取按照GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》执行。
4.3化学成分测定用试样的取样，依据GB/T20066-2006《钢和铁化学成分测定用试样的取样及制样方法》4.4 板材冲击试验，国内材料依据GB/T229-20075 工作程序5.1 金相试样的切取和加工（制备）过程5.1.1 试样的制备a.根据金属制造的方法，检验的目的，技术条件或双发协议的规定和实际情况对试样截取的方向进行选择。
b.试样的尺寸，试样的截取方法，清洗等均遵循标准，按实际情况进行选择并实施。
5.1.2 试样的研磨本金相室试样的研磨主要采用机械研磨的方式，粗磨—细磨—抛光的过程。
具体操作按照磨抛机操作规程进行。
5.1.3 试样的侵蚀本室采用的是化学侵蚀剂（4%的硝酸酒精溶液）侵蚀，如需要用其他的化学侵蚀剂，按照相关标准执行。
化学侵蚀剂的配制方法、操作方法及其注意事项均按照相关操作规程严格执行。
5.1.4 可根据具体实际情况来选择最佳的金相试样的制备方法。
5.2 力学性能试样的切取和加工（制备）5.2.1切取样坯应遵循的原则：a. 都应在外观和尺寸合格的钢材上切取。
b. 切取样坯时，应防止因迂热，加工硬化而影响其力学及工艺性能。
c. 取样时，应对样坯和试样作出不影响其性能的标记，以保证始终识别取样的位置和方向。
5.2.2力学性能和弯曲试验的取样要求： a)试件允许避开缺陷取样。
b)试件去除之前允许对试样进行冷校平。
c)板材对焊接焊缝试件上取样位置见图3. 图3板材对接焊缝试件上试样位置。
材料工程基础实验指导书
材料工程基础实验指导书1. 实验目的本实验旨在通过实际操作加深学生对材料工程基础知识的理解，培养学生的实验技能和分析问题的能力。
具体目标包括：•熟悉常用材料工程实验仪器的使用方法；•掌握材料的取样、制备和测试方法；•学会对实验数据进行处理、分析和结果判断。
2. 实验仪器和材料•金相显微镜•电子显微镜•扫描电子显微镜•金属材料样品•试样切割机•研磨机•电解腐蚀仪3. 实验步骤3.1 样品制备1.使用试样切割机根据需要制备样品，并在样品上进行标记。
2.使用研磨机对样品进行粗磨，直到表面光洁。
3.使用细研磨纸进行细磨，直到样品表面无瑕疵。
4.清洗样品，确保表面无污染物。
5.在电解腐蚀仪中对样品进行电解腐蚀处理，以去除样品表面的氧化物和污染物。
3.2 金相显微镜观察1.将样品放置在金相显微镜上，并调整焦距和光源亮度，使样品清晰可见。
2.使用目镜和物镜对样品进行观察，并记录所观察到的结构特征。
3.3 电子显微镜观察1.将样品放置在电子显微镜上，并调整电子束亮度和对比度，使样品清晰可见。
2.使用电子显微镜观察样品，并记录所观察到的微观结构特征。
3.4 扫描电子显微镜观察1.将样品放置在扫描电子显微镜上，并调整电子束亮度和扫描速度，使样品清晰可见。
2.使用扫描电子显微镜观察样品，并记录所观察到的表面形貌特征。
4. 数据处理与分析在实验过程中，需记录实验数据并进行处理与分析。
数据处理主要包括：•实验数据的整理与分类；•对观察到的结构特征和形貌特征进行描述；•运用相关理论知识对观察结果进行解释和分析。
5. 实验结果实验结果应包括实验数据记录、结构特征描述和形貌特征描述。
针对实验结果，可进一步进行数据图表绘制、实验结果分析和相关结论总结。
6. 实验注意事项1.在操作实验仪器时要遵循相应的操作规范，严格遵守安全操作规程。
2.在样品制备过程中，应保持样品的完整性和纯净性，确保实验结果的准确性和可靠性。
3.在观察样品时，应注意调整仪器参数，保证样品清晰可见。
切削试验指导书
机械制造工程原理实验指导书中北大学实验一车刀几何角度的测量一.实验目的1．认识车刀的类型及用途；2．了解车刀刃磨过程。
掌握测量车刀几何角度的方法及所用仪器。
3．弄清楚车刀几何角度的含义及其在图纸上的表示方法。
二．测量工具1．量角台、重锤式量角器，钢板尺。
2．各种车刀模型。
三．实验步骤及要求1．观察所给各种车刀的结构，了解它的用途。
认出主副切削刃。
并用粗线表示在实验报告的简图上。
2．用所给各量具量出所给车刀的各角度。
填入实验报告中。
3．绘简图表示出弯头车刀(横向进给时)的各基准面，剖面以及工件和刀具的各表面等，并将测得的各角度标注在图上。
图1-1 车刀量角台图1-2 大指针工作面1.支脚2.底盘3.工作台4.定位块5.大指针6.刻度盘7.小螺钉8.小刻度板9.弯板10.螺母11.支栓四．车刀量角台的结构和使用量角台的结构如图(1-1)，使用车刀量角台测量角度时，须令所有的指针对零，称此为车刀的原始位置。
测量时，车刀的主副切削刃分别和大指针的各表面(如图1-2所示a、b、c、d等面)接触并密合。
在底盘2和刻度板6上即可读出所测角度数值。
1．测量车刀主偏角r图1-3为测量外圆车刀主偏角r κ的示意图。
测量前，先把量角台调到原始位置。
然后把被测的车刀放在量角台的工作台3上，并使车刀的侧面紧紧地靠在定位块4的定位面上，再移动定位块4，使车刀处于适当的位置，然后旋转车刀量角台（图1-1）中的大螺母10，使刻度板上的大指针5上下移动，也处于适当位置，这时即可按顺时针的方向转动工作台3，使车刀的主切削刃与大指针5的a 面密合，则固连于工作台3侧面的指针2在底盘1上所指出的刻度值即为主偏角r κ的大小。
2．测刃倾角s λ图1-4为测量外圆车刀刃倾角的示意图。
测量外圆车刀的刃倾角s λ时，同样可参考图1-3进行测量。
即在测完主偏角之后，旋转车刀量角台（图1-1）中大螺母10，使刻度板6上的大指针5上升，再适当的移动定位块4，使主切削刃与大指针5的d 面（底面）密合，大指针5在刻度板6上所指的数值即为刃倾角s λ的度数。
机械制造技术基础__实验指导书
机械制造技术基础__实验指导书实验一：普通车削加工实验一、实验目的1、掌握普通车削机床的主要结构和工作原理。
2、掌握车削刀具的选择和使用方法，学习车削基本操作。
3、了解车削中的方案设计和加工流程规划方法。
二、设备及器材1、普通车床（图1）2、切削刀具（划刀、切刀、面铣刀等）3、工件材料（比T10A钢）4、测量工具（外径千分尺、深度外径座等）图1 普通车床三、实验内容及步骤1、车削前的准备工作（1）检查机床润滑油情况和机床各部分的润滑情况，发现问题及时处理。
（2）清理工件，并通过使用外径和深度外径座测量工件的长度和直径。
（3）根据需要选择合适的车刀并确定车刀的安装方式。
2、粗齿车值的选定和粗车操作（1）根据工件直径和工件长度，选定合适的粗齿车值。
（2）选择合适的车刀，确定刀头在梁上的位置。
（3）刀头沿着工件的测定长度缓慢转动，观察工件状况以确定刀具进给量。
（4）向刀头施力，开始粗齿车削，注意加工过程中保证工件的转动平稳。
（5）使用外径千分尺或深度外径座进行测量，观察车削效果。
3、精齿车值的选定和精车操作（1）根据工件直径和工件长度，选定合适的精齿车值。
（2）选择合适的车刀，并确定刀头在梁上的位置。
（3）根据精齿车需要，调整车床的进给速度。
（4）向刀头施力，开始精齿车削。
（5）使用外径千分尺或深度外径座进行测量，观察车削效果。
4、车削完毕后的清理工作（1）清理机床上的铁屑，并将其装入适当的存储盒中。
（2）清洗车床、刀具、以及其他工具，并将这些工具储存在适当的地方。
四、注意事项1、使用车床时，部零应保持刚性，并使用适当的夹紧和固定装置。
2、保证车床和工件在车削过程中的稳定。
3、进行车削操作时，应使用个人防护具，如眼镜、安全鞋。
4、在进行车削前，应仔细检查车削刀具的安装是否正确，并保持刀具的尖端锋利，以确保车削质量。
5、车床功能的附加部件（如探棒、加工辅助电源、冷却系统等）应在车辆过程中根据需要使用。
五、实验报告要求1、用图片展示车床和车削操作的过程。
材料加工原理实验报告
一、实验目的1. 理解材料加工的基本原理和方法。
2. 掌握材料加工过程中的关键参数及其对材料性能的影响。
3. 培养实验操作技能，提高动手能力。
二、实验原理材料加工是指将原材料通过物理或化学方法加工成具有特定形状、尺寸和性能的产品的过程。
实验主要涉及以下几种加工方法：切削加工、挤压加工、拉伸加工等。
三、实验仪器与材料1. 仪器：万能材料试验机、切削加工机床、挤压加工机床、拉伸加工机床等。
2. 材料：金属板材、金属棒材、塑料板材、塑料棒材等。
四、实验内容及步骤1. 切削加工实验（1）实验目的：研究切削加工过程中的切削速度、进给量、切削深度等参数对切削力、切削温度、切削表面质量等的影响。
（2）实验步骤：1）设定切削速度、进给量、切削深度等参数；2）进行切削加工实验，记录切削力、切削温度、切削表面质量等数据；3）分析实验数据，得出结论。
2. 挤压加工实验（1）实验目的：研究挤压加工过程中的挤压速度、挤压比、挤压温度等参数对挤压力、挤压变形、挤压表面质量等的影响。
（2）实验步骤：1）设定挤压速度、挤压比、挤压温度等参数；2）进行挤压加工实验，记录挤压力、挤压变形、挤压表面质量等数据；3）分析实验数据，得出结论。
3. 拉伸加工实验（1）实验目的：研究拉伸加工过程中的拉伸速度、拉伸应力、拉伸应变等参数对拉伸力、拉伸变形、拉伸断裂等的影响。
（2）实验步骤：1）设定拉伸速度、拉伸应力、拉伸应变等参数；2）进行拉伸加工实验，记录拉伸力、拉伸变形、拉伸断裂等数据；3）分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 切削加工实验结果分析根据实验数据，可以得出以下结论：（1）切削速度、进给量、切削深度对切削力、切削温度、切削表面质量有显著影响；（2）切削速度增加，切削力减小，切削温度升高，切削表面质量降低；（3）进给量增加，切削力增加，切削温度升高，切削表面质量降低；（4）切削深度增加，切削力增加，切削温度升高，切削表面质量降低。
金属切削原理实验指导书
自编实验指导书参考格式《金属切削原理》实验指导书机电工程学院机械设计制造及其自动化教研室《金属切削原理》实验指导书课程编号：0511101703课程名称：金属切削原理周数/学分：40/2.5先修课程：《机械制图》、《大学物理》、《工程材料》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《电子技术》适用专业：机械设计制造及其自动化开课教研室：机械设计制造及其自动化教研室实验一 刀具标注角度测量一、实验目的1．认识刀具组成和切削部分基本结构。
2．熟悉标注参考系的建立。
3．熟悉测量工具的使用4．掌握刀具标注角度测量方法。
二、实验原理根据理论课上讲授的标注参考系建立方法，在刀具实物上建立标注参考系，并根据标注角度的定义，使用万能量角器测量车刀标注角度。
1、标注参考系坐标平面定义基面 r P ：过S 上选定点，与假定v 方向⊥的平面 切削平面s P ：过S 上选定点，与S 相切且⊥r P 的平面 正交平面o P ：过S 上选定点，⊥r P和s P 的平面 基面 r P ：过S 上选定点，与假定v 方向⊥的平面切削平面s P ：过S 上选定点，与S 相切且⊥r P 的平面正交平面o P ：过S 上选定点，⊥r P和s P 的平面 法平面n P ：过S 上选定点，⊥S 的平面 假定工作平面f P ：过S 上选定点，⊥r P ，∥f v 方向的平面背平面 p P ：过S 上选定点，⊥f P 和r P 的平面2、各标注参考系标注角度定义1）o P 系的标注角度主偏角r κ：r P 中度量f P 与s P 的夹角刃倾角s λ：s P 中度量r P 与S 的夹角前角 o γ：o P 中度量r P与γA 的夹角后角 o α：o P 中度量s P与αA 的夹角 在'S 上建立'o P 系得到角度副后角'o α：'o P 中度量's P 与'αA 的夹角 副偏角'r κ：'r P 中度量'f P 与's P 的夹角各标注角度的作用： s λ、o γ确定γA 空间位置r κ、o α确定αA 空间位置'r κ、'oα确定'αA 空间位置 s λ、r κ确定S 空间位置2）n P 系的标注角度法前角 n γ： n P 中度量r P与γA 的夹角 法后角 n α： n P 中度量s P与αA 的夹角 副法后角'n α： 'n P 中度量's P 与'αA 的夹角3）f P 系的标注角度背前角 p γ： p P 中度量r P 与γA 的夹角背后角 p α： p P 中度量s P 与αA 的夹角侧前角 f γ： f P 中度量r P 与γA 的夹角侧后角 f α： f P 中度量s P 与αA 的夹角副侧后角'f α： 'f P 中度量's P 与'αA 的夹角副背后角'p α： 'p P 中度量's P 与'αA 的夹角 三、主要仪器及耗材1、万能角度量角器2、车刀四、实验内容与步骤1、认识车刀结构如图所示从结构上车刀分为刀头和刀柄，本实验测量刀头的独立标注角度。
金属切削实验指导教程
第一编传统加工技术传统加工技术是指用传统的通用加工机床进行加工的方法，如车、铣、鉋、磨等。
传统加工技术适用于中、小规模生产，特别是小规模生产，其特点是设备投资少，生产成本低，对机床的操作掌握相对容易，但生产效率较低。
目前，在工业生产中，应用最为广泛、使用最多的加工手段仍然是传统加工制造技术。
目前世界上有80％的产品零件是用传统加工方法完成的。
传统加工的工艺装备主要有通用车床、通用铣床、通用鉋床、通用磨床和通用齿轮加工设备等。
传统加工技术主要是研究金属切削原理、金属切削刀具、金属切削机床和机械制造工艺等内容，同时，金属切削原理、金属切削刀具和机械制造工艺学的研究内容也是现代加工技术的基础数据和资料，因此，即使目前现代加工技术方兴未艾，但传统加工技术的研究内容仍然是非常重要的。
本篇讲述的主要内容就是在概述基础理论的基础上，通过典型实验来介绍实验仪器和设备的原理、结构和使用；完成相应实验的步骤和方法；实验数据的处理以及实验图表的制作，同时明确实验的目的和意义。
第二章金属切削原理与刀具2.1 切削概述切削加工的方法很多，切削过程也不尽相同，但大多都有共同的规律，诸如切削刀具（或工具）与工件之间都所具有相对运动（即切削运动），切削过程都要产生一些物理现象等等。
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程的变形规律、切削力的产生与计算、切削力的测量、切削刀具的几何参数与切削力和零件表面质量的关系、刀具材料与刀具的使用寿命以及生产率和生产成本等内容。
研究和掌握这些基本规律，是学习和分析各种切削加工方法的基础，也是拟订各种技术规范的理论依据。
2.2 车削力车削力是最具代表性的切削力，下面以车削力为代表，阐述一下车削力的产生和测量及计算方法，以达到举一反三的功效。
2.2.1车削力的产生及计算一、车削力的产生研究车削力的目的是为了生产上的需要，要正确的设计和使用机床、刀具和夹具，防止加工时工件变形过大和引起振动，就必须对车削力的大小和方向进行研究和掌握。
K-《机械制造技术基础》实验指导书g
《机械制造技术基础》实验指导书康献民五邑大学机电系2007年9月印刷目录实验一刀具角度的测量 2 实验二金属切削变形观察7 实验三车床几何精度检测及调整10 实验四切削要素对表面加工质量的影响 20实验五切削力的测量24 实验六车床静刚度测试28 实验七加工误差的统计分析32实验一刀具角度的测量实验项目性质：验证性实验计划学时：2学时一、实验目的1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。
2．加深对车刀几何角度的定义和理解。
二、实验内容和要求1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角Y。
、后角α0、主偏角Kr和副偏角Kr，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs定义和作用。
2．每人测三把车刀，外圆、螺纹和切断刀各一把。
⒊根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。
三、仪器及工具车刀量角台；5种车刀模型四、车刀量角台结构介绍与测量方法l．量角台的主要测量参数及其范围车刀量角台能测量主剖面和法剖面内的前角、后角、主偏角、副偏角以及刃倾角。
测量范围：前角（Y。
）：—30°～＋40°；后角（α0）：＜30°；主偏角（Kr）：≤90°；副偏角（Kr＇）≤90°；刃倾角（λs）：±45°2. 车刀量角台的组成⑴车刀量角台主要由底座、立柱、刻度板、指针、标尺、滑板及紧固螺钉等组成（如图1），松开锁紧螺钉10，刻度板8可绕立柱4旋转，并可用螺母5，将其调整到任意高度。
指针9可绕其轴在刻度板8上转动，对淮零点时，互相垂直的A、B平面则分别平行和垂直于底座1的工作面（即滑板和底座的上平面）。
⑵松开锁紧螺钉3，标尺11与标尺座2可绕立柱4旋转，标尺座2上零线与底座之零点对准时，固定在滑板14上的二档销之中心线垂直于标尺11。
⑶松开锁紧螺钉12，刻度板8可绕其水平轴旋转，旋转度数由指针7在度板6上指出。
⑷忪开锁紧螺钉15，滑板14可在底座上作横向滑动，行程70mm。
金属切削加工作业指导书
金属切削加工作业指导书SZ.02.技术.ZY.17 -20062006-05-15修订 2006-05-15实施１目的为了保证产品质量，提高企业管理水平，对金属切削加工过程进行有效控制，特制定本方法。
２适用范围适用于公司内部金属切削加工过程的控制。
3 工作程序3.1 工艺流程控制3.1.1 生产管理部下达生产指令。
3.1.2 生产管理部负责监督实施，并组织落实。
3.1.3 编制工艺时，必须严格按照图纸要求，并经审核批准后方可使用，必要时应组织工装设计。
3.1.4 物资采购部按计划、技术标准组织物资的采购。
3.1.5 由施工基层公司技术员根据图纸及工艺确定定额及编写工序卡及下料任务单，并做好记录。
3.1.6 临时加工件由基层公司施工员根据要求编写工艺卡及下料任务单，并做好记录。
3.1.7 对有特殊要求的零件或难加工件由基层公司施工员提交本公司技术发展部解决，由技术发展部审批后投入生产。
3.1.8 由基层公司施工员将图纸、工艺及工序卡下达到生产班组，并与保管员核对落实量具和刀具。
3.1.9 各班组长接到图纸、工艺等任务后，仔细审定，合理分工，并将其安排到相应取得培训上岗证的操作者手中。
3.1.10 操作者按图纸要求到工具室领取相应刀具及量具，到下料班组领毛坯料。
3.1.11 加工件工序之间的转序工作必须由基层基层公司施工员完成。
3.1.12 加工件中如需无损检验和理化检验，由基层公司质检员编写委托单。
3.1.13 加工件在最终检验合格后，由操作者负责送到成品库，保管员必须分类存放，并做好记录。
3.2 材料控制3.2.1 材料到厂后必须进行进货检验和试验合格后方可入库，如因生产急需来不及验证而放行时，应对该产品做出明确标识，并做好记录，按《生产和服务控制程序》执行。
3.2.2 基层公司材料员根据生产需要领料时一定要与保管员核对材质证明和合格证，检查合格后方可入库，并做好标识和记录。
3.2.3 下料前必须核对原材料，再按下料任务单的尺寸下料，下好的毛坯料，一定写上工序卡上的编号，放到指定的地点。
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
3）选择硬件并配置硬件 选择 WP-C401
4）测试硬件 5）确认设定（同时返回主界面） 6）选择恰当坐标设定（主界面右下角） 7）按“刷新”按钮确认坐标设定 8）按采集按钮 9）按“前进”、“后退”调整图形的时间方向 10）当采集完毕后按停止按钮 11）根据需要决定是否存盘。
认真阅读粗糙度样板的使用说明书，对同一零件的不同的三个部位进行测量，取平均。
对不同的材料进行粗车和精车到φ45×200，测量所获得的零件的表面粗糙度。然后将 10
号钢、45 号钢经过正火，T10 经过球化退火后，用同样的工艺参数进行加工，并测量所获
得的零件的表面粗糙度。将以上结果填入表 3-1 中。
三、用切削温度评定材料的切削性能
在相同切削条件下，凡切削温度较高的材料较难加工，即加工性差，反之，则加工性好。 （一）实验目的：
1. 掌握切削温度的测量方法； 2. 掌握材料的切削性能与切削温度的关系。
（二）实验原理 人工热电偶法：是将两种预先经过标定的金属组成热电偶，热电偶的热端焊接在刀具或
工件的预定要测量温度的点上，热电偶的冷端通过导线串联测温计上，测温计的信号由计算 机采集。
该实验的原理框图如下：
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
（三）实验内容及材料 选择不同强度的圆棒材料，在相同切削工艺参数下，进行粗车和精车，比较加工时
的切削温度。 （四）实验设备及仪器
普通车床、测温仪、硬质合金（或高速钢）车刀 （五）实验步骤：
z 认真阅读各种仪器的使用说明书； z 安装好刀具，调试好各种测量仪器； z 开动车床进行切削，并采集数据； z 停车、储存采样数据； z 更换不同材质的试棒， z 改变机床的参数，对上述试件进行车削，并采集数据； z 切断电源，清理实验现场； z 分析测量结果，写实验报告，并回答问题。 （六）测温软件使用说明：
z 桥压选择 可选 2 伏或 4 伏的电压；CS-1A 仪器后面板上桥压旋钮选择 2 伏或 4 伏。
建议用 2 伏. z 桥路的连接 使用 120 欧姆的应变片。（金属箔式电阻应变片 BE120 –5AA 型） z 桥盒连接如图
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
注意事项：实际测量是，应变片的连线、桥盒接线柱之间的短路线都要尽可能用烙 铁焊接。
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
而使电桥平衡破坏，此时因 R1·R3≠R2· R4 使 2、4 端有电压输出，即ΔU≠0。输出的 电压经动态应变仪放大，最后由信号采集仪输出。
信号采集仪输出的是与切削力大小呈线形关系的位移量，该位移量的大小反映了切 削力的大小，即用此位移量来评价材料切削性能指标。 (五) 实验步骤：
(五) 实验结果与分析
表 3-1 不同材料和热处理工艺下的表面粗糙度
材料及热处理 10
15Cr
45
65Mn
T10
10
45
T10
退火
退火
退火
调质
退火
正火
正火
球化退火
粗糙度 f=0.15,
ap=2
粗糙度 f=0.15,
ap=0.5
粗糙度
f=0.05,ap=0.5,
1
机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
D 信号处理
7
机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
点击当前显示文件，找到所需文件，点击时域绘图。观察结果。 (八) 实验结果与分析
表 3-2 同材料不同热处理工艺下的切削力
材料及热处理工艺
45 钢退火态
45 钢正火态
切削力（MPa）
45 钢淬火态
为什么同一种钢，不同的热处理工艺处理后，切削性能却有很大的不同？
机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
材能是指材料被切除多余部分获得合格零件的难易程度。因此，材料的切削 性能受到许多因素的影响，主要是工件材料的物理和机械性能、刀具材料及几何角度、切削 参数等。为了合理地评价材料的切削性能，通常用生产率和刀具的耐用度、最高切削速度、 表面粗糙度、断屑的难易、切削力的大小和切削温度的高低进行综合评定。在生产实际和试 验研究中，常常只取一项指标来反映材料性能某一方面。
本实验 2 学时。
一、用表面粗糙度评定材料的切削性能实验
(一) 实验目的
1．了解金属材料的概念及表示方法。
2．掌握材料切削性能分析的试验方法。
3．掌握材料的切削性能与表面粗糙度的关系。
4．掌握材料塑性与表面粗糙度的关系及改善切削性的工艺措施。
(二) 实验内容及材料
学会用粗糙度样板测量零件的表面粗糙度，选择具有不同塑性的圆棒材料，在相同切削
桥盒与应变片之间用屏蔽线，防止外部电磁干扰。
z 增益选择：所有测量通道桥路接好后，放大器置于“1”的位置，无桥路 接入的增益置于“0”位，开启电源。CS-1A 前面板的“增益选择”旋钮“1”或“0”
z 零点调平衡：将每通道的功能转换开关置于“测量”位置，按下自动平衡 按钮。
将电源通道上的公共“通道选择”开关置于相应的通道示数上，电源 通道上数字表基本为“0”时，表示对应通道处于平衡状态。或按下电源上总负零按钮。
5
机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
z Vib’SYS 程序用到的文件及其扩展文件名约定：
文件扩展名
文件内容说明
.TIM
Vib’SYS 程序时域数据文件（时间单位：秒）
.FRQ
Vib’SYS 程序冯频域数据文件（频域单位：Hz）
.CALL
存对时域数据文件的标定值
.ASC
用于转出、转入 Vib’SYS 程序文件
z 按要求安装软件；首先，把 Vib’SYS 程序安装光盘插入光盘驱动器，然 后，直接运行 Vib’SYS 程序安装程序，安装程序在硬盘上缺损建立的文件子目录是， 用户可根据自己安排选择不同的磁盘符及子目录，然后把存储在光盘上的 Vib’SYS 程序按顺序分别安装到该子目录区的不同子目录内。
z 进入 Vib’SYS 程序，Vib’SYS 程序主界面及快捷键定义如图
1．普通车床； 2．动态应变仪 3．振动信号采集仪及分析软件 4．高速钢车刀 5．箱式电阻炉 (四) 实验原理 一般切削力越大，产生的切削热就多，刀具磨损也越快。所以，本项测试以切削力的作 为评判材料切削性能的指标。
2
1. 测力系统的工作原理
机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
3-2 测力系统框图：
z 在车床上安装好试棒，测力仪及刀具； z 按实验原理框图安装连机，调试各部分仪器，并热机 10 分钟； z 开动车床进行切削，并采集数据； z 停车、储存采样数据； z 更换不同材质的试棒， z 改变机床的参数，对上述试件进行车削，并采集数据； z 切断电源，清理实验现场； z 写实验报告，并回答问题。 (六) 动态应变仪测量前的准备及调试 CS-1A 动态应变仪前、后面版如图
.TXT
存最大值、列表等（可用 Excel 调用）
.AD
存采集数据、经数据转换后存入时域数据文件
z 使用步骤：
A 设置示波通道等参数，检查是否有零点漂移。
检查零点幅值漂移是否太大。
B 建立信号采集存储文件名；设置有关参数数据采集。
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
建文件名；设置有关参数（采样频率、采集开始及结束通道、采集时间、示波频率及时 间）；点击采样清零；点击开始采样按钮。采样完毕后，点击转换数据按钮，进行数据转换。
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上图是采用电阻应变测力仪测量切削力的系统框图。其中，测力仪完成切削力与电 量之间的转换；动态应变仪为电桥提供电源并将测力仪输出的微小电量放大；振动信号 采集仪用做测量结果的记录。
2. 测力仪的构造及工作原理
（c） 上图为三向电阻应变式测力仪的构造，它主要包括：车刀、弹性元件、电阻应变仪、 测力仪本体等。图（a）为测力仪的外形，图(b)为弹性元件上电阻应变片的布片情况。 在弹性元件上粘贴有电阻应变片，他们按图（c）连接成电桥。电桥各臂的电阻为 R1·R3= R2· R4，则电桥平衡，2、4 端没有电压输出，即ΔU=0。切削时由于切削力使 弹性元件产生扭转变形，贴在弹性元件上的电阻应变片也随之变形，从而引起阻值变化。 上表面拉伸，应变片长度伸长，截面积缩小，阻值增大。下表面相反，阻值见减小。从
z 底通滤波器档位选择： 测量时为了滤除测量信号中不必要的频率分量，应将滤波器开关置于最高被测信号 频率 5~10 倍的截止频率处。 本实验截止频率为 1K。
z 量程的选择： 根据预计的应变产生值来放置增益开关的位置。 增益开关为“1”，若桥压为 2 伏，单只应变片产生 1μ时，输出约 6mV 峰值电 压。 增益开关为“1/2”，若桥压为 2 伏，单只应变片产生 1μ时，输出约 3mV 峰值 电压。 当连续信号测量时，若过荷灯亮了，则需将增益开关依次递减。 (七) 分析软件使用说分明 Vib’SYS 程序是在 PC 机 Windows 操作系统支持的专业振动信号采集、处理和分析 应用软件。 Vib’SYS 程序是用软件开发工具语言及汇编语言编制而成。
工艺参数下，进行粗车和精车，比较加工后的表面粗糙度大小。采用热处理工艺改善材料的
切削性能。所用材料为 10、15Cr、45 和 T10 圆棒钢，原始状态为退火态，65Mn（调质），
圆棒直径为 50mm,长 200mm。
(三) 实验设备及仪器
1．普通车床
2．粗糙度样板
3．硬质合金车刀
4．箱式电阻炉
(四) 实验步骤
(六) 思考题 1． 材料的塑性对加工表面的粗糙度有何影响？为什么？