中南大學(xué)刀具實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、金屬切削原理與刀具 實(shí)驗(yàn)報(bào)告:學(xué)號(hào):0806110108班級(jí):機(jī)械1106班專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)習(xí).資料.指導(dǎo)教師：賀小濤教師實(shí)驗(yàn)一車刀角度的測(cè)量、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉車刀角度，學(xué)會(huì)一般車刀角度基準(zhǔn)面確實(shí)定及角度的測(cè)量方法。. 了解不同參考系車刀角度的換算方法。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，工具和儀器。.車刀量角臺(tái)三種型式量角臺(tái)的構(gòu)造如圖11。1臺(tái)座、2立柱、3指度片、4刻度板、5螺釘、6夾固螺釘、7定位塊.各種車刀模型。A型量、鈍、%B型量為 C型 量Kr、K圖11車刀量角臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)容車刀標(biāo)注角度的測(cè)量用車刀量角臺(tái)測(cè)量外國(guó)車刀的P、先、2s、 Kr、K、的等角。a)量前角： 如圖1-2，將車刀放置在臺(tái)座上

2、，調(diào)整刻度板4 和指度片 3 使指度片的B邊位于車刀主剖面并與前刀面貼合，那么由刻度板上讀出丫00如果指度片位于橫向或縱向剖面，那么可測(cè)得丫 f或節(jié)。b量后角：如圖1-3調(diào)整刻度板和指度片使指度片 A邊位于主剖面，并與后刀面貼合那么由刻度板可測(cè)得a 0o同理指度片位于橫向或縱向剖面可測(cè)得af或傳。調(diào)整刻度片位于副剖面，可測(cè)得a。c量刃傾角：如圖1-4,調(diào)整指度片使之位于切削平面并使其測(cè)量邊與主切削刃貼合，那么由刻度板讀出入s。d量主偏角、副偏角：如圖1-5，將車刀刀桿靠緊定位塊調(diào)整刻度板的指度片，使指度片測(cè)量邊分別與主、副切削刃貼合，由刻度板讀出Kr和Kr。圖12前角的測(cè)量圖13后角量曲的測(cè)量

3、圖14刃傾角的測(cè)量圖15主偏角Kr、副偏角Kr的測(cè)量實(shí)驗(yàn)記錄1.主剖面參考系的根本角度單位：度車刀編 號(hào)車刀名 稱刀桿尺 寸B H mm mm000KrKr為07外圓車刀9.10.558.115.45.24.509外圓車刀10.51.543.115.56.55.92.派生角度單位：度車刀編號(hào)車刀名稱刀尖角r楔角0余偏角r副前角丫 007外圓車刀106.576.431.99.209外圓車刀121.47846.910.97計(jì)算：3.在所測(cè)量刀具中選擇刃傾角最大的刀具，計(jì)算切深前角并，進(jìn)給前角Tf0解：在所測(cè)量的刀具中刃傾角最大的車刀為09號(hào)車刀，刃傾角為65由公式：tg、=tg vcos Kr +

4、tg 隨in Kr代入數(shù)據(jù)可以得到：p=arctg(tg10.5ocos43.1o+tg(6.5o)sin43.1o)=3.39o同理由公式：tg f=tg 節(jié)sin Kr -tg Zcos Kr代入數(shù)據(jù)可以得到Y(jié)=arctg(tg10.fsin43./f-tg(6.5)cos43.1)=12實(shí)驗(yàn)二 車削力的測(cè)定及經(jīng)歷公式的建立、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解切削力動(dòng)態(tài)測(cè)量顯示系統(tǒng)、 YDC-III89 型壓電式車削測(cè)力儀的工作原理和使用方法。 了解切削力產(chǎn)生過(guò)程。掌 握切削深度、進(jìn)給量等對(duì)切削力的影響規(guī)律通 過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，建立主切削力的經(jīng)歷公式、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，工具和儀器。.工件60, Q235棒料；. C

5、6140普通車床； YDC-III89 型壓電式車削測(cè)力儀含外遠(yuǎn)圓車刀；. SINOCER YE5850 電荷放大器；. PCI 9118DG/L多功能數(shù)據(jù)采集卡A/D轉(zhuǎn)換；.計(jì)算機(jī)；.切削力動(dòng)態(tài)測(cè)量顯示系統(tǒng)軟件。三、實(shí)驗(yàn)原理一測(cè)試系統(tǒng)框圖工件車刀測(cè)力儀電荷放大器A/D轉(zhuǎn)換器 計(jì)算機(jī)二YDC-III89型壓電式車削測(cè)力儀1.構(gòu)成由一個(gè)含外圓車刀的整體構(gòu)件與一個(gè)壓電石英晶體三維力傳感器構(gòu)成，如圖1圖L三向壓電式車削測(cè)力儀結(jié)布圖.外圓車刀 2.力傳感器該測(cè)力儀同一些必要的二次儀表組合在一起，可以完成切削力的靜、動(dòng)態(tài)測(cè) 試，可以準(zhǔn)確而容易地獲得金屬切削加工中最重要的參數(shù)，既三維切削力。全屬切削理論的

6、研究已由過(guò)去的靜態(tài)測(cè)量開(kāi)展到動(dòng)態(tài)測(cè)量，對(duì)測(cè)力儀有了更高的要求。Y DC-11189A壓電式車削測(cè)力儀能以其高剛度、高靈敏度、高固有頻率 能很好地滿足靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試的要求，可測(cè)出任意方向力的三個(gè)相互正交的分量 (FX,Fy,Fz)。.壓電石英晶體三維力傳感器原理圖2年電石英品二:維力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1根本原理壓電石英晶體三維力傳感器的構(gòu)造如圖 2這種傳感器有三對(duì)不同切型的石英晶片裝入殼體構(gòu)成。其中一對(duì)采用具縱向壓電效應(yīng)的切片，只能測(cè)量垂直儀的Z向力；而另外兩對(duì)晶片由于采用具有切向效應(yīng)的切型，且相互靈敏度方向成90放置，因此可測(cè)X, Y向的分力。這樣空間任何方向的力作用在傳感器上時(shí)，傳感器便能自動(dòng)地

7、將力分解為空間相互正交的三個(gè)分2傳感器的特點(diǎn)a、剛性好。石英的彈性系數(shù) E=8000kg/ mm2,而通常石英晶片厚只有約lmm,因此整個(gè)傳感器的剛度相當(dāng)于一個(gè)實(shí)心鑄鐵塊的剛度b、靈敏度高。因?yàn)閴弘妭鞲衅鲗儆凇盁o(wú)位移型傳感器，理論上電荷量只與應(yīng)力有關(guān)，而與位移無(wú)關(guān)，這樣系統(tǒng)的剛性可以大些，而對(duì)靈敏度沒(méi)有太大的影響。c、線性好，而且一般情況下幾乎沒(méi)有滯后現(xiàn)象。d、頻率響應(yīng)寬。特別適合動(dòng)態(tài)測(cè)量，X, Y兩向固有頻率均在5 kHz以上，而Z向固有須率可達(dá)25KHz 以上，假設(shè)裝在適宜構(gòu)造中，頻響還可提高。e、穩(wěn)定性好。時(shí)間老化低，無(wú)熱釋電現(xiàn)象，對(duì)溫度敏感性比電阻電感傳感器要小得多，因此靈敏度根本保持

8、為常數(shù)。出廠時(shí)以標(biāo)定好。F、調(diào)整、使用方便。壓電系統(tǒng)沒(méi)有絕對(duì)零點(diǎn)，可以選定任意給定的狀態(tài)作為零點(diǎn)。在準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量中，力的動(dòng)態(tài)局部比穩(wěn)態(tài)局部小很多。假設(shè)希望將動(dòng)態(tài)局部放大或只顯示動(dòng)態(tài)局部，只需將電荷放大器清零，并且將靈敏度換到高檔即可，而不管靜態(tài)局部的大小。這一點(diǎn)對(duì)自適應(yīng)控制和用概率論方法進(jìn)展數(shù)據(jù)處理十分有意義。 3測(cè)力儀靜、動(dòng)態(tài)標(biāo)定.靜態(tài)標(biāo)定：目的是為了得到靜標(biāo)曲線，以便求得各項(xiàng)靈敏度、線性誤差、重復(fù)性誤差、向間干擾等靜態(tài)性能參數(shù)。由于該傳感器穩(wěn)定性好，時(shí)間老化低，無(wú)熱釋電現(xiàn)象，對(duì)溫度敏感性比電阻電感傳感器要小得多，因此靈敏度根本保持為常數(shù)，出廠時(shí)已標(biāo)定好。實(shí)驗(yàn)時(shí)將三臺(tái)電荷放大器的的傳感靈敏度旋

9、鈕分別調(diào)至標(biāo)定結(jié)果中的數(shù)值。動(dòng)態(tài)標(biāo)定：目前主要有激振法和鋼球沖擊法兩種，主要是用于求得頻率響應(yīng)曲線和固有頻率。詳見(jiàn)YDC-III89 型壓電式車削測(cè)力儀使用說(shuō)明書1。三 SINOCER YE5850 電荷放大器；是將測(cè)力儀的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出的關(guān)鍵設(shè)備，能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)和準(zhǔn)靜態(tài)信號(hào)。對(duì)于不同測(cè)試對(duì)象應(yīng)合理選擇電荷放大器的靈敏度數(shù)值。為了保持靜態(tài)分量的穩(wěn)定性， 特別為了靜標(biāo)需要， 要求電荷放大器必須具有極高的輸入阻抗 1013Q 、極低的下限頻率（10-6Hz）和大的時(shí)間常數(shù)106S。詳見(jiàn)電荷放大器使用說(shuō)明書 2四 PCI 9118DG/L 多功能數(shù)據(jù)采集卡測(cè)試系統(tǒng)利用該采集卡可進(jìn)展低速

10、信號(hào)和高速信號(hào)采集。.低速信號(hào)采集對(duì)于常規(guī)車削、鉆削，一般主軸的轉(zhuǎn)速比較低，可選用此功能；對(duì)于定性試驗(yàn)或靜態(tài)剛度試驗(yàn)也可以選用這種信號(hào)采集方式，由于采集速率低且采樣頻率不準(zhǔn)確，所得的數(shù)據(jù)不適合進(jìn)展頻域分析時(shí)頻變換。.高速信號(hào)采集對(duì)于切削速度比較高，轉(zhuǎn)速比較高的切削情況，可以選擇高速測(cè)量方式，由于采用采集卡自帶的 CPU， 與系統(tǒng)時(shí)鐘等無(wú)關(guān)， 采集速度取決于卡的采集能力， 對(duì)于9118，單通道測(cè)試時(shí)，最高采集速度可達(dá)330KHZ ，如果是三通道，實(shí)際最快的采集頻率為 110 KH Z。信號(hào)采集操作步驟詳見(jiàn)切削力動(dòng)態(tài)測(cè)量顯示系統(tǒng)軟件使用說(shuō)明書 3四、實(shí)驗(yàn)一準(zhǔn)備工作安裝工件、測(cè)力儀，刀具對(duì)準(zhǔn)工件中心

11、高。按測(cè)量系統(tǒng)框圖連線，參見(jiàn)切削力動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)硬件連接指南4。熟悉機(jī)床操作手柄及操作指南。確定實(shí)驗(yàn)條件。二切削實(shí)驗(yàn)用單因數(shù)法進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，即在固定其他因數(shù)，只改變一個(gè)因數(shù)的條件，測(cè)出切削力。.固定v、fv取100m/min左右，f在0.140.56mm/r圍取一個(gè)數(shù)值,依次改變比在0.52.5mm圍取5個(gè)數(shù)值進(jìn)展切削，對(duì)應(yīng)每一個(gè) ap,傳感器會(huì)采集到三組 三個(gè)方向分力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。.固定v、av取100m/min左右，%在12.5mm圍取一個(gè)數(shù)值,依次改變f根 據(jù)機(jī)床進(jìn)給量表，在0.10.6mm圍取5個(gè)數(shù)值進(jìn)展切削，對(duì)應(yīng)每一個(gè) f,傳感器 會(huì)采集到三組三個(gè)方向分力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。.其他還可改變v、第等實(shí)

12、驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)記錄.固定v、f ,改變實(shí)驗(yàn)1切削用量切削力vf和路徑/文件名FxFyFz100m/min0.280.585.006.87273.070.281.0225.9046.70608.910.281.5382.8794.20915.570.282.0469.10170.631175.300.282.5641.70287.261520.16f為固定值，不同實(shí)驗(yàn)小組在教師指導(dǎo)下，在表中選定一個(gè)數(shù)值進(jìn)展實(shí)驗(yàn).固定v、4,改變f實(shí)驗(yàn)2切削用量切削力vapf路徑/文件名FxFyFz100m/min1.80.10210.21130.65490.591.80.14305.37140.37682.721.8

13、0.20420.36146.51847.141.80.28485.91158.471127.661.80.40541.54200.131456.38ap為固定值，不同實(shí)驗(yàn)小組在教師指導(dǎo)下，在表中選定一個(gè)數(shù)值進(jìn)展實(shí)驗(yàn)四數(shù)據(jù)處理對(duì)應(yīng)每組切削用量參數(shù)，系統(tǒng)采集到一組數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能，將其轉(zhuǎn)換成Excel文件，再求出算術(shù)平均值，填入上面表中相應(yīng)位置。五圖形處理利用系統(tǒng)的圖形處理功能，可進(jìn)展圖形處理，顯示、打印、保存圖形。實(shí)驗(yàn)1的Fx,Fy,Fz數(shù)據(jù)圖實(shí)驗(yàn)2的Fx,Fy,Fz數(shù)據(jù)圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:實(shí)驗(yàn)一 v100m/min , f 為 0.28改變 ap國(guó)-0.3000.180.300.40I

14、gFz2.442.782.963.073.18實(shí)驗(yàn)一 ap和FZ關(guān)系IgFZ域性（1患實(shí)驗(yàn)二 v100m/min, 4 為 0.18,改變 f實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理lgf-1-0.85-0.69-0.55-0.39lgFZ2.692.832.933.053.16六經(jīng)歷公式建立主切削力Fz Cf f yFzFz CapapxFz型式:Fz CFzapXFzfyFz求出系數(shù)Cf、Ca、Cfz ,指數(shù)，、FzyFzp.由 igFz=igCf+yFgf ：由函數(shù)圖像可知 yFz =0.7626,所以：Cf=10A3.4628=2902.68.由 igFz=igCap+xFzigap：由函數(shù)圖像可知 XFz=1.0485所以：Cap=10A2.7644=581.30.由 Fz=CfzcpxFzfyFz取馬=1.8, f=0.1