《金屬切削原理與刀具》實(shí)驗(yàn).ppt

1、金屬切削原理與刀具 實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo),河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 2011年9月,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量 實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析 實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及耐用度實(shí)驗(yàn),實(shí) 驗(yàn) 項(xiàng) 目,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉車刀切削部分的構(gòu)造要素，根據(jù)車刀幾何角度的定義測(cè)量車刀的幾何角度。 了解車刀量角儀的結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)使用車刀量角儀測(cè)量車刀幾何角度的方法。 二、實(shí)驗(yàn)要求 加深理解刀具標(biāo)注角度的參考系，各坐標(biāo)平面的位置（靜態(tài)的）。 根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制車刀幾何角度圖。 進(jìn)一步熟悉各剖面之間的角度關(guān)系。,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量,三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量,車刀量角儀,車刀一套,四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟 校準(zhǔn)車刀測(cè)角儀的原始位置

2、理解正交平面參考系各參考平面的位置 借助刀桿比劃出車刀上的相應(yīng)角度 基面Pr內(nèi)角度的測(cè)量 正交平面Po內(nèi)角度的測(cè)量 切削平面Ps內(nèi)角度的測(cè)量 車刀角度測(cè)量視頻,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量,五、繪制外圓車刀和切斷刀的工作圖 首先畫出車刀的正視圖 畫出車刀俯視圖 過車刀主刃上選定點(diǎn)畫出主剖面 過車刀副刀刃上選定點(diǎn)畫出副剖圖 畫出切削平面S向視圖 標(biāo)注車刀主刀刃四個(gè)基本角度o、o、Kr、 s和副切削刃的基本角度Kr、o，標(biāo)注刀桿尺寸及車刀主要技術(shù)要求等 此外，必要時(shí)應(yīng)畫出局部放大圖,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量,六、車刀幾何角度參考圖,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量,外圓車刀幾何角度圖,實(shí)驗(yàn)一：車刀幾何角度測(cè)量

3、,切斷刀幾何角度圖,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解SDC-CJ4F精密通用切削測(cè)力儀的組成、工作原理、調(diào)整及標(biāo)定方法。 研究切削速度v、切削深度 ap和進(jìn)給量對(duì)切削力的影響規(guī)律。 掌握單因素法測(cè)量切削力，了解正交實(shí)驗(yàn)法。 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，建立主切削力（或軸向力）的經(jīng)驗(yàn)公式： 同理，可建立進(jìn)給力（軸向力）、背向力（徑向力）或切削扭矩的經(jīng)驗(yàn)公式：,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 車床（鉆床或銑床） 1臺(tái) SDC-CJ4F精密通用切削測(cè)力儀(由應(yīng)變式切削力傳感器、數(shù)據(jù)放大器、數(shù)據(jù)采集卡 、計(jì)算機(jī)等組成) 1臺(tái) 外圓車刀（或鉆頭、銑刀） 1把 試件（中碳鋼棒料或板料）

4、1件 卡尺 1把 雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,三、實(shí)驗(yàn)原理 電阻式測(cè)力儀的基本原理是通過電阻應(yīng)變式傳感器將切削力的大小轉(zhuǎn)換成電壓的大小，然后再經(jīng)過標(biāo)定換算成對(duì)應(yīng)的切削力值。 切削時(shí)，切削力經(jīng)工件或刀具轉(zhuǎn)遞給測(cè)力儀的傳感器，從而使傳感器中的應(yīng)變片發(fā)生變形，從而電阻值也隨之變化。,測(cè)力儀傳感器,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,電阻的變化通過傳感器中的電橋表現(xiàn)為電橋電壓的變化。但是由于電阻變化很小，所以傳感器輸出電壓的變化也很小，將輸出電信號(hào)接入經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變放大器放大，并經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換、處理以后，可直接顯示切削力的數(shù)值。,測(cè)力儀總體構(gòu)成圖,車削力測(cè)試現(xiàn)場(chǎng),實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,四、實(shí)驗(yàn)步

5、驟 （一）準(zhǔn)備工作 安裝工件、刀具，連接測(cè)力儀，并記錄刀具幾何角度。熟悉機(jī)床的操縱手柄及操作方法，注意安全操作。 確定實(shí)驗(yàn)條件 （二）切削實(shí)驗(yàn) 用單因素法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即在固定其它因素，只改變一個(gè)因素的條件下，測(cè)量出切削力，并將實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告表中。然后，按照教材中所述方法建立切削力的指數(shù)公式。,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,五、車削加工的切削力特征 （一）切削力的時(shí)域特征,切削力時(shí)域波形圖 （vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp，通道2是進(jìn)給力Ff，通道3是主切削力Fz）,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,（二）切削力的頻域特征,切削力功率譜 （vc

6、=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,（三）切削分力對(duì)比,切削分力對(duì)比 （vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）,實(shí)驗(yàn)二：切削力測(cè)定與分析,六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 圖解法 最小二乘法,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉金屬切削刀具的常見磨損形式。 了解刀具的主要磨損原因。 初步掌握刀具耐用度方程的建立方法。 了解金屬切削刀具的常見磨損形式。 二、實(shí)驗(yàn)要求 加深理解刀具磨損的主要形式，并對(duì)明顯的磨損原因進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。 了解刀具的磨損過程，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立刀具耐用度

7、方程。,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 車床 1臺(tái) YT15硬質(zhì)合金外圓車刀 數(shù)把 正火、調(diào)質(zhì)、淬火態(tài)45#鋼棒料 各1根 卡尺 1把 光學(xué)顯微鏡 1臺(tái) 高倍率體視顯微鏡或掃描電鏡 1臺(tái),實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),四、實(shí)驗(yàn)步驟 準(zhǔn)備工作 (1) 熟悉CA6140機(jī)床的操縱手柄及操作方法，注意安全操作。按照要求安裝工件和車刀，并對(duì)準(zhǔn)工件中心高。 (2) 確定實(shí)驗(yàn)條件。 切削實(shí)驗(yàn) (1) 測(cè)定相同實(shí)驗(yàn)條件下切削不同工件材料的刀具耐用度。,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),(2) 固定和ap，依次改變c，進(jìn)行切削，測(cè)定不同速度下的刀具耐用度，并畫出不同切削速度下的刀具磨損曲線

8、和在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的c-T曲線，建立實(shí)驗(yàn)條件下的刀具耐用度公式(泰勒公式)： (3) 進(jìn)行不同c、ap下的切削實(shí)驗(yàn)，定期觀察刀具的磨損形貌，辨別磨損形式、分析其磨損原因。 注：實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法請(qǐng)參照教材和實(shí)驗(yàn)二所述。,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),刀具耐用度方程建立方法,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),刀具耐用度快速實(shí)驗(yàn)法 以VB為函數(shù)的磨損方程法,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),附：刀具耐用度快速實(shí)驗(yàn)法 以VB為函數(shù)的磨損方程法,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),附：刀具耐用度快速實(shí)驗(yàn)法 以VB為函數(shù)的磨損方程法,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),附：刀具耐用度快速實(shí)驗(yàn)法 以VB為函數(shù)的磨損方程法,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),刀具耐用度的其他快速實(shí)驗(yàn)法,四、常見的刀具失效形式 常見磨損形式,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),刀具的磨損形式,實(shí)驗(yàn)三：刀具磨損及刀具耐用度實(shí)驗(yàn),后刀面