機床靜剛度的測定86697

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1、實驗一機床靜剛度一實驗目的通過實驗理解和掌握：1.機床（包括夾具）——工件——刀具所組成的工藝系統(tǒng)是一彈性系統(tǒng)；2.力和變形的關系不是直線關系，不符合虎克定律；3.當載荷去除后，變形恢復不到起點，加載曲線與卸載曲線不重合；4.部件的實際剛度遠比我們想象要??；5.通過測量計算機床的靜剛度。二設備與儀器1.C616,CF6140車床；2.單向靜剛度儀、三向靜剛度儀。機床單向靜剛度一實驗原理如圖1--1所是：在C616車床的頂尖間裝上一根剛度很大的光軸Ⅰ，其受力后變形可忽略不計，螺旋加力器5固定在刀架上，在加力器6與光軸間裝一測力

2、環(huán)7，在該環(huán)之內(nèi)孔中固定安裝一千分表3，當對如圖所安裝的測力環(huán)加力時，千分表3的指針就會轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動量與外載荷的對應關系可在材料實驗機上預先測出。本實驗中測力環(huán)的變形與外載荷（0-1500N時）的對應關系見表1-1。實驗時，將測力環(huán)抵在剛性軸的中點處，在剛性軸靠近主軸端裝有千分表1，在剛性軸靠近尾架端裝有千分表2，在刀架處裝有千分表4，用扳手轉(zhuǎn)動帶有方頭的加力螺桿5施一外載荷（），加載大小由千分表3的指針轉(zhuǎn)動量所指示，千分表3的指針轉(zhuǎn)動量與加載關系如表1—1所示，每次加載和卸載時，分別記錄下千分表1,2,4的讀數(shù)。為了說明機

3、床的靜剛度與尾座套筒的伸出長度有關，實驗時，可將套筒分別伸出5mm和10mm后各進行一次實驗，可對實驗結果進行比較。二實驗步驟91.按圖1—1把單向靜剛度儀裝在車床上，同時裝好千分表。2.把測力環(huán)抵在剛性軸的中點處，使千分表3的指針指零，轉(zhuǎn)動加力螺桿5預加載荷500N后卸載（即千分表3的指針旋轉(zhuǎn)35微米），然后，重新調(diào)整千分表1,2,4，使其指針指零。3.安照表1—1所給出的測力環(huán)所受載荷與千分表指示數(shù)之間的對應關系，千分表3的指針每轉(zhuǎn)動7微米，等于測力環(huán)每次加載100N，順次加至1500N，把每次加載后千分表1,2,4的位

4、移數(shù)值記錄到表1—3中。表1--1測力環(huán)所受載荷（kg）0102030405060708090100110120130140150千分表指示數(shù)（μm）07142128354249566370778491981054.加載至1500N時，千分表3的指針轉(zhuǎn)過105小格，這時進行卸載，每次卸載100N，直至載荷為零，（千分表的指針每次逆轉(zhuǎn)7小格，直至載荷為零），切把每次卸載后千分表1,2,4的位移數(shù)值記錄到表1—3中。5.加載、卸載、記錄要有專人負責，要嚴肅、認真。三單向靜剛度的計算機床的靜剛度是由機床各個部件剛的剛度決定的。實驗

5、時把測力環(huán)抵在剛性軸的中點處，則機床的靜剛度與床頭、尾座、刀架它們之間的剛度關系可以用下式表示：=+（+）式中===式中、、為在其所受不同載荷的情況下，床頭、尾座、刀架的對應位移值，該值可由千分表1、2、4中讀出，即千分表3對應數(shù)值，==，則等于加載數(shù)值。四要求91．當測力環(huán)承受載荷1500N時，分別計算尾座套筒伸出長度5mm和105mm機床靜剛度的具體數(shù)值。2．畫出尾座套筒伸出長度為5mm時刀架的靜剛度曲線圖，其中橫坐標為刀架水平位移量（μm），縱坐標為值。機床三向靜剛度的測定一實驗原理在上述的單向靜剛度實驗中，說明工藝系

6、統(tǒng)受力后會變形。因施加的載荷和測量的變形方向都是在Y方向，可以認為是模擬了切削過程中起決定性作用的力和位移，但是在切削過程中，部件的變形和單個零件的變形，不但和有關，而且和切削分力,的大小都有關系，Y方向的位移Y應是在,,的共同作用下發(fā)生的位移，才符合工藝系統(tǒng)剛度的定義。根據(jù)工藝系統(tǒng)剛度的定義，應用圖1—2所示的三向靜剛度測力儀才能夠更精確地測定機床部件的靜剛度。三向靜剛度測力儀，是由半圓型角鐵式框架1，其上每隔15o有一螺孔，加力螺桿2，測力環(huán)3內(nèi)有千分表4，找正棒5和6，固定銷7，活動銷8，鎖緊套9，螺釘12,模擬車刀1

7、3等組成。切削時所產(chǎn)生的切削力F，可以分為三個切削力Fx、Fy、Fz,如圖91-3所示。圖中：а為切削力與它在Y-Z平面內(nèi)投影的夾角；β為切削力在Y-Z平面內(nèi)的投影與切削分力Fz的夾角。根據(jù)幾何關系知，各切削分力值為：Fx=FsinаFy=FcosаsinβFz=Fcosаcosβ在測量過程中，為了獲得不同的а值，可以將手柄2旋在弓形體1上夾角間隔15°的不同螺孔中；為了獲得不同的β角，可是弓形體1繞頂尖孔中心線轉(zhuǎn)動不同的β值。鎖緊套9時與車尾座套筒外徑滑動配合的，當位置確定后，即將兩個螺釘12旋緊。.模擬車刀是由刀桿13和

8、刀頭14組成的，兩者用螺釘15緊固，在刀頭上有一個圓弧槽，圓弧槽的幾何中心與安裝在刀頭前端的鋼球中心相重合，刀桿則裝在小刀架的壓刀槽內(nèi)。實驗時，我們調(diào)整а=15°，β=30°，這時各切削分力之間的比由Fx=Fsinа,Fy=Fcosаsinβ，F(xiàn)z=Fcosаcosβ得：Fx：Fy：Fz=