1、. . jz* 車削加工切削力測量實驗報告書學號姓名小組時間成績上海大學生產工程實驗中心2014-11 . . jz* 微型車床一實驗概述切削過程中，會產生一系列物理現象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。 對切削加工過程中的切削力、切削溫度進展實時測量，是研究切削機理的根本實驗手段和主要研究方法。通過對實測的切削力、進展分析處理， 可以推斷切削過程中的切削變形、刀具磨損、工件外表質量的變化機理。在此根底上，可進一步為切削用量優化，提高零件加工精度等提供實驗數據支持。通過本實驗可使同學熟悉制造技術工程中的根底實驗技術和方法，理解設計手冊中的設計參數的來由，在處理實際工程問題中能

2、合理應用經歷數據。二實驗目的與要求1.掌握車削用量c、f、ap，對切削力及變形的影響。2.了解刀具角度對切削力及變形的影響。3.理解切削力測量方法的根本原理、了解所使用的設備和儀器。4.理解切削力經歷公式推導的根本方法，掌握實驗數據處理方法。三實驗系統組成實驗系統由以下設備儀器組成1、微型數控車床kc0628s 2、車床測力刀架系統圖1 ，包括1車削測力刀架2動態應變儀3usb數據采集卡4臺式計算機臺式計算機usb線圖 1 四、實驗數據記錄與數據處理測力刀架放大器usb 數采器虛擬儀器. . jz* 1. 切削力測量記錄表1 2. 請按指數規律擬合主切削力或背刀力和切削深度、進給量的關系，建立

3、切削力的經歷公式。答： 請將數據處理過程寫于此處實驗條件工件材料工件直徑刀具構造材料規格前 角0后角0副 后角0主偏角r副偏角r刃傾角s外圓車刀序號轉速(rpm) 切 削 速 度(m/min) 切削深度(mm) 進給量(mm/r) 主切削力fc (n) 背向力 fp (n) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 . . jz* 附錄：車削加工切削力測量實驗指導書一. 實驗概述切削過程中，會產生一系列物理現象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。 對切削加工過程中的切削力、切削溫度進展實時測量，是研究切削機理的根本實驗手段和主要研究方法。通過

4、對實測的切削力、進展分析處理， 可以推斷切削過程中的切削變形、刀具磨損、工件外表質量的變化機理。在此根底上，可進一步為切削用量優化，提高零件加工精度等提供實驗數據支持。通過本實驗可使同學熟悉制造技術工程中的根底實驗技術和方法，理解設計手冊中的設計參數的來由，在處理實際工程問題中能合理應用經歷數據。二. 實驗目的與要求5.掌握車削用量c、f、ap，對切削力及變形的影響。6.了解刀具角度對切削力及變形的影響。7.理解切削力測量方法的根本原理、了解所使用的設備和儀器。8.理解切削力經歷公式推導的根本方法，掌握實驗數據處理方法。三. 實驗系統組成實驗系統由以下設備儀器組成1. 微型數控車床kc0628

5、s 2. 車床測力刀架系統圖1 ，包括：1車削測力刀架2動態應變儀3usb數據采集卡4臺式計算機3.三向切削圖 1 實驗系統. . jz* 力傳感器構造與工作原理三向切削力傳感器是一種以電阻式應變片為敏感元件的力傳感器。它具有八角扁環型構造上下環的彈性元件。八角扁環是用整體鋼材加工成八角狀構造，從而防止接觸面間的摩擦和螺釘夾緊的影響。在八角狀彈性元件的適當位置粘貼電阻應變片作為敏感元件。彈性元件受力變形后，導致電阻應變片變形，引起電阻應變片的電阻值變化，見圖2。其電阻變化率 r/r 與應變 l/l 有如下的線性關系：r/r=k0*l/l=k0*式中 ko為電阻應變片的應變靈敏系數，一般ko=2

6、.02.4 ；八角狀彈性元件的應變。由于應變片電阻的電阻變化率r/r 是很小的。 故此需外接電阻應變儀，將電阻應變片的微小變化量放大，進而轉變成電流電壓的變化量，形成電信號輸出。在電阻應變儀的輸出端連接計算機數據處理儀，對此信號進展實時采樣，a/d 轉換、形成數字數據流輸出，存儲，形成實驗數據的實時記錄文檔。圖 2 三向切削力傳感器示意圖四. 實驗原理1切削力測量車削工件時， 車刀安裝在三向切削力傳感器前端，可以將切削力傳遞給傳感器的八角扁環。切削力中的進給抗力分量ff使八角環受到切向推力，切深抗刀分量fp使八角狀環受到壓縮，主切削力分量fc使八角環上面受拉伸下面受壓縮。對于這種不同的受力情況

7、，在八角環上適當地布置應變片,就可在相互極小干擾的情況下分別測出各個切削分力。2 實驗系 統 調整1首先將試件夾固在 車 床夾盤上，并用 尾 座上的頂尖頂牢 。 卸下原四方刀架 ， 裝上三向切削力 傳 感器。2將測量 fc、ff、fp的 3組應變片均圖 3 外圓車削過程切削力示意圖. . jz* 按全橋接線，分別接到三個電橋盒上。3連接應變儀單元、計算機數據處理儀單元。4應變儀平衡調節：1翻開 yd-15 型穩壓電源開關，指示燈亮，觀察面板上電壓表，指針應定在24 伏上。2從 yd-15 型應變儀的第一槽路開場，逐個觀察輸出表是否指零。如果不指零，可調節“低阻基零電位器，同時用萬用表測量電壓輸

8、出接線叉上的輸出電壓值。如果不指零可調節“電壓基零電位器為之滿足。一般正常情況下，該項已調好。3將衰減開關依次轉動到“100、 “30、“10、 “3、 “1檔逐次調零， 同時轉換 “預靜開關預和靜位置，分別調節 “r和“c，調節到輸出指示表在靜和預都指零，此時電橋已經平衡。5調整計算機數據處理儀單元1 根據測量信號的大小選擇應變儀上的“標定應變尺度， 選擇數據處理儀的測量顯示界面上“標定功能按鈕，記錄下定標數據記錄值。2將應變儀“輸出開關扳到“測量位置，選擇數據處理儀的測量顯示界面上“測量功能按鈕， 數據應指示為零，并不應有變化，否那么證明電橋不平衡，應重新調整應變儀使之平衡。3根據測量信號

9、的頻率選擇采樣頻率。五實驗方法和步驟1. 測力裝置的安裝1拆下原機床上的回轉刀架。2裝上測力刀架，調節刀尖高度，使刀尖和機床中心等高。3連接測力刀架和放大器、usb數據采集卡和臺式計算機。2. 檢查系統1啟動計算機、翻開測力刀架和運動控制器電源。2在計算機上運行labview 切削力虛擬儀器。在刀尖處加一水平力，觀察虛擬儀器顯示的切削力波形及其數據的變化。3數控車床上電，檢查操控面板、主軸、拖板運動等各項功能是否正常。3. 在數控操控面板上輸入外圓加工程序，在沒有工件的條件下試運行一次，確保程序、走刀軌跡無誤。4. 用三爪卡盤和頂尖裝夾一根20200 左右的棒材， 用較小的切削深度ap0.3m

10、m 和進給量光車外圓，消除棒材形狀誤差。5. 在控制面板上，設置主軸轉速、進給量、和切削深度，啟動外圓車削，記錄實驗條件和主切削力fc、背刀力fp。6. 調節進給量和切削深度，重復上述至少記錄10 組外圓車削時的主切削力、背刀力數據。7. 清理、復原系統六實驗數據記錄與數據處理1切削速度c對主切削力fc的影響在刀具幾何角度和切削用量f 、ap一定的條件下，只改變車床主軸轉速如n=12.5 、圖 4 應變片連接示意圖. . jz* 15、 20、25、32、40、50、 63、80、100、125、150、200、250、320 ，測出一系列相應的 fc值，填入實驗報告的表1 中， 并在直角坐標

11、紙上，按力和速度之關系畫出fc-c的曲線圖。2切削深度ap對切削力的影響在刀具幾何角度和切削用量c、f一定的條件下，只改變切深ap如 1、1.5 、2、2.5mm ，將所測得的切削力值填入實驗報告的1 表中。3進給量f 對切削力的影響在刀具幾何角度和切削用量c、ap一定的條件下，只改變進給量f如 0.1 、0.2 、0.3 、0.4 ，將所測得的切削力值填入實驗報告的表1 中。七. 實驗報告內容1實驗條件車刀幾何角度、試件材料、試件直徑、實驗切削用量2實驗結果記錄1切削速度c對主切削力fc的影響實驗結果記錄，并在直角坐標紙上，按力和速度之關系畫出fc-c的曲線圖。2切削深度ap對切削力的影響實驗結果記錄3進給量f 對切削力fc的影響實驗結果記錄3實驗數據處理，建立切削力的經歷公式用雙對數坐標法作圖法，也可用最小二乘法計算法用雙對數坐標建立切削力的經歷公式*fcpxcapfca式 1*fcycffcf式 2兩邊取對數*pccafplgflgcxlga*ccfflgflgcylgf實驗數據推導切削力指數公式這是直線方程y=b+ax 。lgcap和 lgcf為直線的截距b。xfc 和 yfc為直線的斜率a。當ap=1 或 f=1 時，可得 lgfc= lgcap和 lgfc=