车削加工切削力测量实验报告书(模版)2011[定稿].doc

车削加工切削力测量实验报告书 实验者姓名 实验者学号 实验小组 小组其它成员 课程名 制造技术基础 实验室 生产工程实验中心金属切削实验室 实验时间 车削加工切削力测量实验 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．实验目的与要求 掌握车削用量υc、f、ap，对切削力及变形的影响。 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。 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KC0628S 2、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 USB数采器 虚拟仪器 台式计算机 USB线 放大器微型车床 放大器 微型车床 测力刀架 测力刀架 图1 四．实验原理 3向切削力传感器结构与工作原理 3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： 图2 3向切削力传感器示意图 图3 3向切削力传感器原理图 △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。 五、实验方法和步骤 1. 测力装置的安装 （1）拆下原机床上的回转刀架。 （2）装上测力刀架，调节刀尖高度，使刀尖和机床中心等高。 （3）连接测力刀架和放大器、USB数据采集卡和台式计算机。 2. 检查系统 （1）启动计算机、打开测力刀架和运动控制器电源。 （2）在计算机上运行LabView切削力虚拟仪器。在刀尖处加一水平力，观察虚拟仪器显示的切削力波形及其数据的变化。 （3）数控车床上电，检查操控面板、主轴、拖板运动等各项功能是否正常。 3. 在数控操控面板上输入外圆加工程序，在没有工件的条件下试运行一次，确保程序、走刀轨迹无误。 4. 用三爪卡盘和顶尖装夹一根φ20×200左右的棒材，用较小的切削深度（ap0.3mm）和进给量光车外圆，消除棒材形状误差。 5. 在控制面板上，设置主轴转速、进给量、和切削深度，启动外圆车削，记录实验条件和主切削力Fy、背刀力Fx。 6.调节进给量和切削深度，重复上述至少记录10组外圆车削时的主切削力、背刀力数据。 7. 清理、复原系统 六、实验报告要求 1. 将测量数据记录在实验报告内，处理成曲线。 2. 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。 一．切削力测量记录表 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(rpm) 切削速度(m/min) 切削深度(mm) 进给量(mm/r) 主切削力Fz (N) 背向力Fx (N) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 二。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。