車削加工切削力測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告書（附指導(dǎo)書）

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1、車削加工切削力測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告書學(xué)號(hào)姓名小組時(shí)間成績(jī)上海大學(xué)生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)中心2014-11一．實(shí)驗(yàn)概述切削過程中，會(huì)產(chǎn)生一系列物理現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。對(duì)切削加工過程中的切削力、切削溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，是研究切削機(jī)理的基本實(shí)驗(yàn)手段和主要研究方法。通過對(duì)實(shí)測(cè)的切削力、進(jìn)行分析處理，可以推斷切削過程中的切削變形、刀具磨損、工件表面質(zhì)量的變化機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步為切削用量?jī)?yōu)化，提高零件加工精度等提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。通過本實(shí)驗(yàn)可使同學(xué)熟悉制造技術(shù)工程中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，理解設(shè)計(jì)手冊(cè)中的設(shè)計(jì)參數(shù)的來由，在處理實(shí)際工程問題中能合理應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要

2、求1.掌握車削用量υc、f、ap，對(duì)切削力及變形的影響。2.了解刀具角度對(duì)切削力及變形的影響。3.理解切削力測(cè)量方法的基本原理、了解所使用的設(shè)備和儀器。4.理解切削力經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)的基本方法，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。三．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由下列設(shè)備儀器組成1、微型數(shù)控車床KC0628S2、車床測(cè)力刀架系統(tǒng)（圖1），包括（1）車削測(cè)力刀架（2）動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀（3）USB數(shù)據(jù)采集卡（4）臺(tái)式計(jì)算機(jī)USB數(shù)采器虛擬儀器臺(tái)式計(jì)算機(jī)USB線放大器微型車床測(cè)力刀架圖1四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理1.切削力測(cè)量記錄表1實(shí)驗(yàn)條件工件材料工件直徑刀具結(jié)構(gòu)材料規(guī)格前角后角副后角主偏角副偏角刃傾角外圓車刀序號(hào)轉(zhuǎn)速

3、(rpm)切削速度(m/min)切削深度(mm)進(jìn)給量(mm/r)主切削力Fc(N)背向力Fp(N)123456789101112131415162.請(qǐng)按指數(shù)規(guī)律擬合主切削力或背刀力和切削深度、進(jìn)給量的關(guān)系，建立切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。答：（請(qǐng)將數(shù)據(jù)處理過程寫于此處）附錄：車削加工切削力測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一.實(shí)驗(yàn)概述切削過程中，會(huì)產(chǎn)生一系列物理現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。對(duì)切削加工過程中的切削力、切削溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，是研究切削機(jī)理的基本實(shí)驗(yàn)手段和主要研究方法。通過對(duì)實(shí)測(cè)的切削力、進(jìn)行分析處理，可以推斷切削過程中的切削變形、刀具磨損、工件表面質(zhì)量的變化機(jī)理。在此基礎(chǔ)

4、上，可進(jìn)一步為切削用量?jī)?yōu)化，提高零件加工精度等提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。通過本實(shí)驗(yàn)可使同學(xué)熟悉制造技術(shù)工程中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，理解設(shè)計(jì)手冊(cè)中的設(shè)計(jì)參數(shù)的來由，在處理實(shí)際工程問題中能合理應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1.掌握車削用量υc、f、ap，對(duì)切削力及變形的影響。2.了解刀具角度對(duì)切削力及變形的影響。3.理解切削力測(cè)量方法的基本原理、了解所使用的設(shè)備和儀器。4.理解切削力經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)的基本方法，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。三.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由下列設(shè)備儀器組成1.微型數(shù)控車床KC0628S2.車床測(cè)力刀架系統(tǒng)（圖1），包括：（1）車削測(cè)力刀架（2）動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀（3）USB數(shù)據(jù)采集卡（4

5、）臺(tái)式計(jì)算機(jī)圖1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)3.三向切削力傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理三向切削力傳感器是一種以電阻式應(yīng)變片為敏感元件的力傳感器。它具有八角扁環(huán)型結(jié)構(gòu)（上下環(huán)）的彈性元件。八角扁環(huán)是用整體鋼材加工成八角狀結(jié)構(gòu)，從而避免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(dāng)位置粘貼電阻應(yīng)變片作為敏感元件。彈性元件受力變形后，導(dǎo)致電阻應(yīng)變片變形，引起電阻應(yīng)變片的電阻值變化，見圖2。其電阻變化率△R/R與應(yīng)變△L/L有如下的線性關(guān)系：△R/R=K0*△L/L=K0*ε式中Ko為電阻應(yīng)變片的應(yīng)變靈敏系數(shù)，一般Ko=2.0~2.4；ε—八角狀彈性元件的應(yīng)變。由于應(yīng)變片電阻的電阻變化率△R/R是很小的。故此需

6、外接電阻應(yīng)變儀，將電阻應(yīng)變片的微小變化量放大，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成電流（電壓）的變化量，形成電信號(hào)輸出。在電阻應(yīng)變儀的輸出端連接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理儀，對(duì)此信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，A/D轉(zhuǎn)換、形成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流輸出，存儲(chǔ)，形成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄文檔。圖2三向切削力傳感器示意圖四.實(shí)驗(yàn)原理1．切削力測(cè)量車削工件時(shí)，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(huán)。切削力中的進(jìn)給抗力分量Ff使八角環(huán)受到切向推力，切深抗刀分量Fp使八角狀環(huán)受到壓縮，主切削力分量Fc使八角環(huán)上面受拉伸下面受壓縮。對(duì)于這種不同的受力情況，在八角環(huán)上適當(dāng)?shù)夭贾脩?yīng)變片,就可在相互極小干擾的情況下分別測(cè)出各個(gè)切削分力。圖3

7、外圓車削過程切削力示意圖2．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)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(cè)量Fc、Ff、Fp的3組應(yīng)變片均按全橋接線，分別接到三個(gè)電橋盒上。3）連接應(yīng)變儀單元、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理儀單元。4）應(yīng)變儀平衡調(diào)節(jié)：（1）打開YD-15型穩(wěn)壓電源開關(guān)，指示燈亮，觀察面板上電壓表，指針應(yīng)定在24伏上。圖4應(yīng)變片連接示意圖（2）從YD-15型應(yīng)變儀的第一槽路開始，逐個(gè)觀察輸出表是否指零。如果不指零，可調(diào)節(jié)“低