车削加工切削力测量实验报告书（附指导书）

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1、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

2、求1.掌握车削用量υc、f、ap，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KC0628S2、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数采器虚拟仪器台式计算机USB线放大器微型车床测力刀架图1四、实验数据记录与数据处理1.切削力测量记录表1实验条件工件材料工件直径刀具结构材料规格前角后角副后角主偏角副偏角刃倾角外圆车刀序号转速

3、(rpm)切削速度(m/min)切削深度(mm)进给量(mm/r)主切削力Fc(N)背向力Fp(N)123456789101112131415162.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

4、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、ap，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KC0628S2.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

5、）台式计算机图1实验系统3.三向切削力传感器结构与工作原理三向切削力传感器是一种以电阻式应变片为敏感元件的力传感器。它具有八角扁环型结构（上下环）的弹性元件。八角扁环是用整体钢材加工成八角状结构，从而避免接触面间的摩擦和螺钉夹紧的影响。在八角状弹性元件的适当位置粘贴电阻应变片作为敏感元件。弹性元件受力变形后，导致电阻应变片变形，引起电阻应变片的电阻值变化，见图2。其电阻变化率△R/R与应变△L/L有如下的线性关系：△R/R=K0*△L/L=K0*ε式中Ko为电阻应变片的应变灵敏系数，一般Ko=2.0~2.4；ε—八角状弹性元件的应变。由于应变片电阻的电阻变化率△R/R是很小的。故此需

6、外接电阻应变仪，将电阻应变片的微小变化量放大，进而转变成电流（电压）的变化量，形成电信号输出。在电阻应变仪的输出端连接计算机数据处理仪，对此信号进行实时采样，A/D转换、形成数字数据流输出，存储，形成实验数据的实时记录文档。图2三向切削力传感器示意图四.实验原理1．切削力测量车削工件时，车刀安装在三向切削力传感器前端，可以将切削力传递给传感器的八角扁环。切削力中的进给抗力分量Ff使八角环受到切向推力，切深抗刀分量Fp使八角状环受到压缩，主切削力分量Fc使八角环上面受拉伸下面受压缩。对于这种不同的受力情况，在八角环上适当地布置应变片,就可在相互极小干扰的情况下分别测出各个切削分力。图3

7、外圆车削过程切削力示意图2．实验系统调整1）首先将试件夹固在车床夹盘上，并用尾座上的顶尖顶牢。卸下原四方刀架，装上三向切削力传感器。2）将测量Fc、Ff、Fp的3组应变片均按全桥接线，分别接到三个电桥盒上。3）连接应变仪单元、计算机数据处理仪单元。4）应变仪平衡调节：（1）打开YD-15型稳压电源开关，指示灯亮，观察面板上电压表，指针应定在24伏上。图4应变片连接示意图（2）从YD-15型应变仪的第一槽路开始，逐个观察输出表是否指零。如果不指零，可调节“低