机床静刚度的测定86697

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1、实验一机床静刚度一实验目的通过实验理解和掌握：1.机床（包括夹具）——工件——刀具所组成的工艺系统是一弹性系统；2.力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律；3.当载荷去除后，变形恢复不到起点，加载曲线与卸载曲线不重合；4.部件的实际刚度远比我们想象要小；5.通过测量计算机床的静刚度。二设备与仪器1.C616,CF6140车床；2.单向静刚度仪、三向静刚度仪。机床单向静刚度一实验原理如图1--1所是：在C616车床的顶尖间装上一根刚度很大的光轴Ⅰ，其受力后变形可忽略不计，螺旋加力器5固定在刀架上，在加力器6与光轴间装一测力

2、环7，在该环之内孔中固定安装一千分表3，当对如图所安装的测力环加力时，千分表3的指针就会转动，其转动量与外载荷的对应关系可在材料实验机上预先测出。本实验中测力环的变形与外载荷（0-1500N时）的对应关系见表1-1。实验时，将测力环抵在刚性轴的中点处，在刚性轴靠近主轴端装有千分表1，在刚性轴靠近尾架端装有千分表2，在刀架处装有千分表4，用扳手转动带有方头的加力螺杆5施一外载荷（），加载大小由千分表3的指针转动量所指示，千分表3的指针转动量与加载关系如表1—1所示，每次加载和卸载时，分别记录下千分表1,2,4的读数。为了说明机

3、床的静刚度与尾座套筒的伸出长度有关，实验时，可将套筒分别伸出5mm和10mm后各进行一次实验，可对实验结果进行比较。二实验步骤91.按图1—1把单向静刚度仪装在车床上，同时装好千分表。2.把测力环抵在刚性轴的中点处，使千分表3的指针指零，转动加力螺杆5预加载荷500N后卸载（即千分表3的指针旋转35微米），然后，重新调整千分表1,2,4，使其指针指零。3.安照表1—1所给出的测力环所受载荷与千分表指示数之间的对应关系，千分表3的指针每转动7微米，等于测力环每次加载100N，顺次加至1500N，把每次加载后千分表1,2,4的位

4、移数值记录到表1—3中。表1--1测力环所受载荷（kg）0102030405060708090100110120130140150千分表指示数（μm）07142128354249566370778491981054.加载至1500N时，千分表3的指针转过105小格，这时进行卸载，每次卸载100N，直至载荷为零，（千分表的指针每次逆转7小格，直至载荷为零），切把每次卸载后千分表1,2,4的位移数值记录到表1—3中。5.加载、卸载、记录要有专人负责，要严肃、认真。三单向静刚度的计算机床的静刚度是由机床各个部件刚的刚度决定的。实验

5、时把测力环抵在刚性轴的中点处，则机床的静刚度与床头、尾座、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示：=+（+）式中===式中、、为在其所受不同载荷的情况下，床头、尾座、刀架的对应位移值，该值可由千分表1、2、4中读出，即千分表3对应数值，==，则等于加载数值。四要求91．当测力环承受载荷1500N时，分别计算尾座套筒伸出长度5mm和105mm机床静刚度的具体数值。2．画出尾座套筒伸出长度为5mm时刀架的静刚度曲线图，其中横坐标为刀架水平位移量（μm），纵坐标为值。机床三向静刚度的测定一实验原理在上述的单向静刚度实验中，说明工艺系

6、统受力后会变形。因施加的载荷和测量的变形方向都是在Y方向，可以认为是模拟了切削过程中起决定性作用的力和位移，但是在切削过程中，部件的变形和单个零件的变形，不但和有关，而且和切削分力,的大小都有关系，Y方向的位移Y应是在,,的共同作用下发生的位移，才符合工艺系统刚度的定义。根据工艺系统刚度的定义，应用图1—2所示的三向静刚度测力仪才能够更精确地测定机床部件的静刚度。三向静刚度测力仪，是由半圆型角铁式框架1，其上每隔15o有一螺孔，加力螺杆2，测力环3内有千分表4，找正棒5和6，固定销7，活动销8，锁紧套9，螺钉12,模拟车刀1

7、3等组成。切削时所产生的切削力F，可以分为三个切削力Fx、Fy、Fz,如图91-3所示。图中：а为切削力与它在Y-Z平面内投影的夹角；β为切削力在Y-Z平面内的投影与切削分力Fz的夹角。根据几何关系知，各切削分力值为：Fx=FsinаFy=FcosаsinβFz=Fcosаcosβ在测量过程中，为了获得不同的а值，可以将手柄2旋在弓形体1上夹角间隔15°的不同螺孔中；为了获得不同的β角，可是弓形体1绕顶尖孔中心线转动不同的β值。锁紧套9时与车尾座套筒外径滑动配合的，当位置确定后，即将两个螺钉12旋紧。.模拟车刀是由刀杆13和

8、刀头14组成的，两者用螺钉15紧固，在刀头上有一个圆弧槽，圆弧槽的几何中心与安装在刀头前端的钢球中心相重合，刀杆则装在小刀架的压刀槽内。实验时，我们调整а=15°，β=30°，这时各切削分力之间的比由Fx=Fsinа,Fy=Fcosаsinβ，Fz=Fcosаcosβ得：Fx：Fy：Fz=