中南大學(xué)刀具實驗報告

1、金屬切削原理與刀具 實驗報告:學(xué)號:0806110108班級:機械1106班專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)習(xí).資料.指導(dǎo)教師：賀小濤教師實驗一車刀角度的測量、實驗?zāi)康?熟悉車刀角度，學(xué)會一般車刀角度基準面確實定及角度的測量方法。. 了解不同參考系車刀角度的換算方法。、實驗設(shè)備，工具和儀器。.車刀量角臺三種型式量角臺的構(gòu)造如圖11。1臺座、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車刀量角臺三、實驗容車刀標注角度的測量用車刀量角臺測量外國車刀的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得a 0o同理指度片位于橫向或縱向剖面可測得af或傳。調(diào)整刻度片位于副剖面，可測得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前角的測量圖13后角量曲的測量

3、圖14刃傾角的測量圖15主偏角Kr、副偏角Kr的測量實驗記錄1.主剖面參考系的根本角度單位：度車刀編 號車刀名 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計算：3.在所測量刀具中選擇刃傾角最大的刀具，計算切深前角并，進給前角Tf0解：在所測量的刀具中刃傾角最大的車刀為09號車刀，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實驗二 車削力的測定及經(jīng)歷公式的建立、實驗?zāi)康?了解切削力動態(tài)測量顯示系統(tǒng)、 YDC-III89 型壓電式車削測力儀的工作原理和使用方法。 了解切削力產(chǎn)生過程。掌 握切削深度、進給量等對切削力的影響規(guī)律通 過對實驗數(shù)據(jù)的處理，建立主切削力的經(jīng)歷公式、實驗設(shè)備，工具和儀器。.工件60, Q235棒料；. C

5、6140普通車床； YDC-III89 型壓電式車削測力儀含外遠圓車刀；. 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；.計算機；.切削力動態(tài)測量顯示系統(tǒng)軟件。三、實驗原理一測試系統(tǒng)框圖工件車刀測力儀電荷放大器A/D轉(zhuǎn)換器 計算機二YDC-III89型壓電式車削測力儀1.構(gòu)成由一個含外圓車刀的整體構(gòu)件與一個壓電石英晶體三維力傳感器構(gòu)成，如圖1圖L三向壓電式車削測力儀結(jié)布圖.外圓車刀 2.力傳感器該測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、動態(tài)測 試，可以準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、研究已由過去的靜態(tài)測量開展到動態(tài)測量，對測力儀有了更高的要求。Y DC-11189A壓電式車削測力儀能以其高剛度、高靈敏度、高固有頻率 能很好地滿足靜、動態(tài)測試的要求，可測出任意方向力的三個相互正交的分量 (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這種傳感器有三對不同切型的石英晶片裝入殼體構(gòu)成。其中一對采用具縱向壓電效應(yīng)的切片，只能測量垂直儀的Z向力；而另外兩對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X, Y向的分力。這樣空間任何方向的力作用在傳感器上時，傳感器便能自動地

7、將力分解為空間相互正交的三個分2傳感器的特點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,因此整個傳感器的剛度相當(dāng)于一個實心鑄鐵塊的剛度b、靈敏度高。因為壓電傳感器屬于“無位移型傳感器，理論上電荷量只與應(yīng)力有關(guān)，而與位移無關(guān)，這樣系統(tǒng)的剛性可以大些，而對靈敏度沒有太大的影響。c、線性好，而且一般情況下幾乎沒有滯后現(xiàn)象。d、頻率響應(yīng)寬。特別適合動態(tài)測量，X, Y兩向固有頻率均在5 kHz以上，而Z向固有須率可達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。時間老化低，無熱釋電現(xiàn)象，對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)。出廠時以標定好。F、調(diào)整、使用方便。壓電系統(tǒng)沒有絕對零點，可以選定任意給定的狀態(tài)作為零點。在準靜態(tài)測量中，力的動態(tài)局部比穩(wěn)態(tài)局部小很多。假設(shè)希望將動態(tài)局部放大或只顯示動態(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。這一點對自適應(yīng)控制和用概率論方法進展數(shù)據(jù)處理十分有意義。 3測力儀靜、動態(tài)標定.靜態(tài)標定：目的是為了得到靜標曲線，以便求得各項靈敏度、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，時間老化低，無熱釋電現(xiàn)象，對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)，出廠時已標定好。實驗時將三臺電荷放大器的的傳感靈敏度旋

9、鈕分別調(diào)至標定結(jié)果中的數(shù)值。動態(tài)標定：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YDC-III89 型壓電式車削測力儀使用說明書1。三 SINOCER YE5850 電荷放大器；是將測力儀的電荷信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞敵龅年P(guān)鍵設(shè)備，能夠測量動態(tài)信號和準靜態(tài)信號。對于不同測試對象應(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）和大的時間常數(shù)106S。詳見電荷放大器使用說明書 2四 PCI 9118DG/L 多功能數(shù)據(jù)采集卡測試系統(tǒng)利用該采集卡可進展低速

10、信號和高速信號采集。.低速信號采集對于常規(guī)車削、鉆削，一般主軸的轉(zhuǎn)速比較低，可選用此功能；對于定性試驗或靜態(tài)剛度試驗也可以選用這種信號采集方式，由于采集速率低且采樣頻率不準確，所得的數(shù)據(jù)不適合進展頻域分析時頻變換。.高速信號采集對于切削速度比較高，轉(zhuǎn)速比較高的切削情況，可以選擇高速測量方式，由于采用采集卡自帶的 CPU， 與系統(tǒng)時鐘等無關(guān)， 采集速度取決于卡的采集能力， 對于9118，單通道測試時，最高采集速度可達330KHZ ，如果是三通道，實際最快的采集頻率為 110 KH Z。信號采集操作步驟詳見切削力動態(tài)測量顯示系統(tǒng)軟件使用說明書 3四、實驗一準備工作安裝工件、測力儀，刀具對準工件中心

11、高。按測量系統(tǒng)框圖連線，參見切削力動態(tài)測量系統(tǒng)硬件連接指南4。熟悉機床操作手柄及操作指南。確定實驗條件。二切削實驗用單因數(shù)法進展實驗，即在固定其他因數(shù)，只改變一個因數(shù)的條件，測出切削力。.固定v、fv取100m/min左右，f在0.140.56mm/r圍取一個數(shù)值,依次改變比在0.52.5mm圍取5個數(shù)值進展切削，對應(yīng)每一個 ap,傳感器會采集到三組 三個方向分力的實驗數(shù)據(jù)。.固定v、av取100m/min左右，%在12.5mm圍取一個數(shù)值,依次改變f根 據(jù)機床進給量表，在0.10.6mm圍取5個數(shù)值進展切削，對應(yīng)每一個 f,傳感器 會采集到三組三個方向分力的實驗數(shù)據(jù)。.其他還可改變v、第等實

12、驗三實驗記錄.固定v、f ,改變實驗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，不同實驗小組在教師指導(dǎo)下，在表中選定一個數(shù)值進展實驗.固定v、4,改變f實驗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，不同實驗小組在教師指導(dǎo)下，在表中選定一個數(shù)值進展實驗四數(shù)據(jù)處理對應(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，可進展圖形處理，顯示、打印、保存圖形。實驗1的Fx,Fy,Fz數(shù)據(jù)圖實驗2的Fx,Fy,Fz數(shù)據(jù)圖實驗數(shù)據(jù)處理:實驗一 v100m/min , f 為 0.28改變 ap國-0.3000.180.300.40I

14、gFz2.442.782.963.073.18實驗一 ap和FZ關(guān)系IgFZ域性（1患實驗二 v100m/min, 4 為 0.18,改變 f實驗數(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