金屬切削原理與刀具實驗指導(dǎo)-實驗三選二

1、目 錄前言1實驗一 車刀幾何角度的測量2實驗二 刀具的選擇7實驗三 切削力的測量及經(jīng)驗公式的建立8前 言實驗是金屬切削原理與刀具課程中重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，用于鞏固和補(bǔ)充課堂講授的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。為了搞好實驗教學(xué)，對學(xué)生實驗做出如下要求：一、 預(yù)習(xí)實驗在上實驗課前，必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，了解實驗?zāi)康摹嶒炗脙x器設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、實驗操作步驟，復(fù)習(xí)與實驗有關(guān)的理論知識。二、 上實驗課1 按時上、下課，不得遲到、早退或曠課。2 上課時遵守學(xué)生實驗守則，按使用方法照章嚴(yán)格操作，嚴(yán)禁違章操作，并注意安全。3 上課時要注意觀察，認(rèn)真分析，準(zhǔn)確地記錄實驗原始數(shù)據(jù)。4 實驗結(jié)束后要及時

2、關(guān)掉電源，并對所用儀器設(shè)備進(jìn)行整理，恢復(fù)到原始狀態(tài)。5 經(jīng)指導(dǎo)老師允許后方可離開。三、 撰寫實驗報告1 實驗報告應(yīng)獨(dú)立完成，不得抄襲他人成果。2 實驗報告書寫要工整。按照金屬切削原理與刀具課程教學(xué)大綱的要求，編寫了此實驗指導(dǎo)書。實驗成績應(yīng)根據(jù)實驗預(yù)習(xí)、實驗操作及實驗報告綜合評定。完成全部實驗方能取得參加期末課程考試的資格。1第 頁實驗一 車刀幾何角度的測量一、實驗?zāi)康?、了解車刀量角儀的構(gòu)造和工作原理。2、掌握車刀幾何角度測量的基本方法。二、實驗設(shè)備和器具1、車刀量角儀一臺。2、直頭外圓車刀、45°彎頭刀、90°偏刀各一把。三、車刀量角儀的構(gòu)造和工作原理圖1.1所示為CLY

3、I型車刀量角儀。該量角儀能測量各類車刀任意剖面中的幾何角度。1支腳 2底盤 3導(dǎo)條 4定位塊 5工作臺 6工作臺指針 7小軸 8螺釘軸 9大指針 10銷軸 11螺釘 12大刻度盤 13滑體 14小指針 15小刻度盤16小螺釘 17旋鈕 18彎板 19大螺帽 20立柱圖1.1 CLY-I型車刀量角儀結(jié)構(gòu)圓形底盤2的周邊，刻有從0°起向順、逆時針兩個方向各90°的刻度，其上的工作臺5可以繞小軸7轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度由固連于工作臺5上的工作臺指針6指示出來。工作臺5上的定位塊4和導(dǎo)條3固定在一起，能在工作臺5的滑槽內(nèi)平行滑動。立柱20固定安裝在圓形底盤2上，其上有矩形螺紋。旋轉(zhuǎn)大螺帽

4、19，可使滑體13沿立柱20的鍵槽上、下滑動?；w13上用小螺釘16固定裝上一個小刻度盤15，在小刻度盤15的外面，用旋鈕17將彎板18的一端鎖緊在滑體13上。當(dāng)松開旋鈕17時，彎板18以旋鈕17為軸，可向順、逆時針兩個方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度用固定于彎板18上的小指針14在小刻度盤15上指示出來。在彎板18的另一端，用兩個螺釘11固定裝上一個扇形大刻度盤12，其上用螺釘軸8裝上一個大指針9。大指針9可繞螺釘軸8向順、逆時針兩個方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度由大刻度盤12指示出來，轉(zhuǎn)動的極限位置由銷軸10限制。當(dāng)工作臺指針6、大指針9和小指針14都處于0°時，大指針9的前面a和側(cè)面b分別垂直于工作

5、臺5的平面，而大指針9的底面c平行于工作臺5的平面。測量車刀角度時，就是根據(jù)被測角度的需要，轉(zhuǎn)動工作臺5，同時調(diào)整放在工作臺5上的車刀位置，再旋轉(zhuǎn)大螺帽19，使滑體13帶動大指針9上升或下降而處于適當(dāng)?shù)奈恢茫缓笥么笾羔?的前面a（或側(cè)面b、或底面c），與構(gòu)成被測角度的面或線緊密貼合，從圓形底盤2的刻度盤上讀出工作臺指針或從大刻度盤12上讀出大指針9指示的被測角度數(shù)值。四、測量車刀標(biāo)注角度的方法以外圓車刀為例，說明使用車刀量角儀測量車刀標(biāo)注角度的方法。1、原始位置調(diào)整用車刀量角儀測量車刀標(biāo)注角度之前，必須先把車刀量角儀的大指針9、小指針14和工作臺指針6全部調(diào)整到零位，并把車刀按圖2.2所示平

6、放在工作臺5上，這種狀態(tài)下的車刀量角儀位置稱為測量車刀標(biāo)注角度的原始位置。2、主偏角kr的測量從圖1.2所示的原始位置起，按順時針方向轉(zhuǎn)動工作臺5（此時工作臺平面相當(dāng)于基面pr），使外圓車刀主切削刃與大指針的前面a緊密貼合，如圖1.3所示，則工作臺指針6在底盤上所指示的刻度數(shù)值，就是主偏角kr的數(shù)值。3、刃傾角lS的測量測量完主偏角kr之后，使大指針9底面c和主切削刃緊密貼合（此時大指針前面a相當(dāng)于切削平面ps），如圖1.4所示，則大指針9在大刻度盤12上所指示的刻度數(shù)值，就是刃傾角lS的數(shù)值。指針在零位左邊為lS，指針在零位右邊為lS。4、副偏角kr¢的測量參照測量主偏角kr的方法

7、，從原始位置起，按逆時針方向轉(zhuǎn)動工作臺5，使外圓車刀副切削刃與大指針的前面a貼合，如圖1.5所示，則工作臺指針6在底盤上所指示的刻度數(shù)值，就是副偏角kr¢的角度數(shù)值。5、前角go的測量前角go的測量，必須在測量完主偏角kr的數(shù)值之后才能進(jìn)行。從圖1.2所示的原始位置起，按逆時針方向轉(zhuǎn)動工作臺5，使工作臺指針6指到底盤上90°kr的刻度數(shù)值處，這時主切削刃在基面上的投影恰好垂直于大指針前面a（此時大指針前面a相當(dāng)于正交平面po），然后調(diào)節(jié)大螺帽19，使大指針底面c與車刀前面緊密貼合，如圖1.6所示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是前角go的角度數(shù)值。指針在零位右邊為

8、go，指針在零位左邊為go。6、后角ao的測量在測量完前角go之后，向右平移車刀（這時定位塊4可能要移到車刀的左邊，但仍要保證車刀側(cè)面與定位塊4側(cè)面靠緊），并調(diào)節(jié)大螺帽19，使大指針側(cè)面b與車刀后面緊密貼合，如圖1.7所示，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是后角ao的角度數(shù)值。指針在零位左邊為ao，指針在零位右邊為ao。7、副后角ao¢的測量從圖1.2所示的原始位置起，按順時針方向轉(zhuǎn)動工作臺5，使工作臺指針6指到底盤上90°kr¢的刻度數(shù)值處，這時副切削刃在基面上的投影恰好垂直于大指針前面a（此時大指針前面a相當(dāng)于副正交平面po¢），然后調(diào)節(jié)大螺

9、帽19，使大指針測面b與車刀副后面緊密貼合，則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是副后角ao¢的角度數(shù)值。指針在零位右邊為ao¢，指針在零位左邊為ao¢，參照后角ao的測量和圖1.7。 圖1.2 原始位置調(diào)整 圖1.3 測量車刀主偏角 圖1.4 測量車刀刃傾角 圖1.5 測量車刀副偏角 圖1.6 測量車刀前角 圖1.7 測量車刀后角六、實驗步驟1、任選一把車刀，對照圖1.1及車刀量角儀實物，熟悉車刀量角儀和被測車刀的切削部分各要素，確定被測車刀的進(jìn)給方向。2、利用車刀量角儀測量并記錄車刀的基本幾何角度。要求每組同學(xué)分別選取不同的車刀進(jìn)行測量。七、實驗報告內(nèi)容按

10、實驗報告一的要求，完成實驗報告。實驗二 刀具的選擇一、實驗?zāi)康?、鞏固和加深對車刀幾何角度的標(biāo)注坐標(biāo)系平面與車刀幾何角度的基本概念的理解。2、掌握典型車削、銑削零件加工的刀具選用方法。二、實驗設(shè)備和器具1、選刀題庫。2、刀具手冊。三、刀具的選擇方法刀具的選擇包括刀片的選擇和刀桿的選擇。實際選擇時應(yīng)考慮加工的表面特征、各個不同因素對加工表面質(zhì)量影響等因素，從刀具手冊中查出刀具的定貨號。四、實驗步驟根據(jù)指導(dǎo)教師的要求抽取選刀題庫中的題目，按題目要求從刀具手冊中選擇合適的刀具，記錄題目編號、填寫刀具準(zhǔn)備預(yù)調(diào)單。具體的選刀步驟如下：1、確定工序、刀具和夾緊系統(tǒng)確定工序指的是當(dāng)前擬選取的刀具是用于縱向車

11、削、仿形車削還是車端面等。根據(jù)工序選擇適合的刀具和夾緊系統(tǒng)。2、選擇刀片選擇刀片主要包括形狀、尺寸、槽型、工序類型、刀具材料牌號等。刀片形狀應(yīng)滿足主偏角要求和滿足刀具的可達(dá)性及通用性要求，例如刀具的副切削刃不能和已加工表面發(fā)生干涉。為滿足強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)性要求，應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角。選擇盡可能大的刀尖半徑，以獲得更堅固的切削刃；如果存在導(dǎo)致振動的趨勢，則選擇較小的刀尖半徑。3、選擇刀桿根據(jù)刀片選取適當(dāng)?shù)牡稐U。五、可轉(zhuǎn)位車刀的刀片型號硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的國家標(biāo)準(zhǔn)采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。為適應(yīng)我國國情，在國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的9個號位之后，加一短橫線，再用一個字母和一位數(shù)字表示刀片斷屑槽型式和寬度。因此我國可轉(zhuǎn)

12、位刀片的型號，共用10個號位來表示，參見圖2.1。按照規(guī)定，任何一個型號刀片都必須用前7個號位，后3個號位在必要時才使用。但對于車刀刀片，十號位屬于標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)注的部分。不論有無八、九兩個號位，十號位都必須用短橫線與前面號位隔開，并且其字母不得使用八、九兩個號位已使用過的字母。1、號位1表示刀片形狀，用一個英文字母代表邊數(shù)多的刀片，刀尖角大，刀楔的強(qiáng)度和散熱條件好，耐沖擊，并且切削刃多，因而壽命高，但切削刃較短，從而允許的背吃刀量就越小。總的說來，頂角越大刀片強(qiáng)度越高、散熱性能越強(qiáng)、切削力越大；頂角越小仿形加工能力越強(qiáng)；可用刃數(shù)越多刀片越經(jīng)濟(jì)。一般而言，正三邊形刀片和正四邊形刀片最常用，菱形刀片

13、用于仿形車床和數(shù)控車床，圓形刀片用于成形面加工。在數(shù)控機(jī)床上80° 的C型刀片最為常用，在美國C型刀片占大多數(shù)，在日本T型刀片雖常用，但C型刀片用量也極多。C型刀片與T型、S型相比，安裝與加工精度高，D型與V型菱形刀片，雖然安裝與加工精度也高，但C型刀尖頂角為80°，相對刀頭強(qiáng)度大、耐損傷、更易長期保持精度。刀片形狀的選用參見表2.1。表2.1 常用刀片形狀的選用刀片形狀應(yīng)用場合正三邊形T用于60°、90°、93°外圓、端面、內(nèi)孔車刀，但只適用于較小的切削用量正四邊形S通用性廣，可用于外圓、端面、內(nèi)孔、倒角車刀帶副偏角三角邊F用于90°

14、;外圓、端面、內(nèi)孔車刀，除加工工藝系統(tǒng)剛性差者均宜采用凸三邊形W用于90°外圓、端面、內(nèi)孔車刀，除加工工藝系統(tǒng)剛性差者均宜采用圓形R用于車削曲面、成形面、精車菱形V、D用于數(shù)控車床（2）號位2表示刀片后角，用一個英文字母代表后角共有10種型號。最常用的是N型（0°），一般用于粗、半精車；C（7°）、P（11°）型刀片一般用于半精車、精車、仿形加工和加工內(nèi)孔。在實際使用中，后角為零的刀片被廣泛使用。但加工中，實際后角不可為零，因此車刀刀桿上刀槽的形狀必須使刀片裝上后形成后角，這樣必然造成刀片后部上抬，前角成為負(fù)值，前角為負(fù)值的刀片刀刃強(qiáng)度大，但鋒利性差，各

15、種各樣斷屑槽的開發(fā)，可彌補(bǔ)這個缺點(diǎn)，從而使后角為零的刀片得到極為廣泛的使用。圖2.1 可轉(zhuǎn)位車刀刀片標(biāo)記方法示例后角為零的刀片，上下面積、結(jié)構(gòu)、形狀可做得完全相等。此時上下面均可作為前刀面使用，使實際可用刀刃數(shù)增大一倍，如菱形刀片可使用4個刀刃，T型、S型分別可使用6個到8個刀刃，經(jīng)濟(jì)性好。后角為正值的刀片可形成較大的前角，大多用于被加工體剛性低時，或內(nèi)圓鏜孔、加工鋁材、鋼材與仿形加工等。（3）號位3表示刀片尺寸公差等級，用一個英文字母代表這是為了保證刀片安裝在刀槽中和刀片轉(zhuǎn)位后的定位精度。可轉(zhuǎn)位刀片有16種精度，其中6種精度適用于車刀，代號為H、E、G、M、N、U。H最高，U最低。在刀片精度

16、等級中，M級是最常用的，是較經(jīng)濟(jì)低廉的，應(yīng)優(yōu)先選用，A級到G級刀片經(jīng)過研磨，精度較高。刀片精度要求較高時，常選用G級。小型精密刀具的刀片可達(dá)E級或更高。（4）號位4表示刀片固定方式及有無斷屑槽，用一個英文字母代表刀片固定方式的選擇實際上就是對車刀刀片夾緊結(jié)構(gòu)的選擇。這一項主要表示刀片有孔還是無孔，無孔的只能用壓板夾固，有孔的可用螺釘或孔內(nèi)杠桿等夾固。一般雙面刀片上下面均有斷屑槽，上下面刀刃均可用，經(jīng)濟(jì)性好，但適用于較輕負(fù)荷，單面刀片可適用于較重負(fù)荷。無斷屑槽刀片適用于鑄鐵粗加工，因刃部強(qiáng)度大，支撐面大，即使在嚴(yán)酷條件下也可穩(wěn)定切削。（5）號位5表示切削刃長度，用兩位數(shù)字代表選取舍去小數(shù)值部分的

17、刀片切削刃長度作為代號。例如代號16表示刀刃（整數(shù)部分）長度為16 mm。切削刃長度應(yīng)根據(jù)背吃刀量ap進(jìn)行選擇。一般通槽形的刀片切削刃長度應(yīng) ³ 1.5倍的背吃刀量，封閉槽形的刀片切削刃長度應(yīng) ³ 2倍的背吃刀量。（6）號位6表示刀片厚度，主切削刃到刀片定位底面的距離，用兩位數(shù)字代表選取舍去小數(shù)值部分的刀片厚度作為代號。例如代號03表示刀片（整數(shù)部分）厚度為3 mm。刀片厚度大，可承受切削負(fù)荷大。刀片厚度應(yīng)根據(jù)背吃刀量ap 和進(jìn)給量f 進(jìn)行選擇，主要保證刀片有足夠的強(qiáng)度來承受切削力。（7）號位7表示刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑用省去小數(shù)點(diǎn)的圓角半徑毫米數(shù)表示，如刀片圓弧半徑為0

18、.3 mm，則代號為03，刀片圓弧半徑為1.2 mm，則代號為12。若為尖角或圓形刀片，則代號為00。一般刀尖圓弧半徑小的用于背吃刀量小的精加工、細(xì)長軸加工與機(jī)床剛性差的情況。而刀尖圓弧半徑大的用于需要刀刃強(qiáng)度大的斷續(xù)切削、大直徑工件粗加工與機(jī)床剛度好的加工。刀尖圓弧半徑的大小還影響表面粗糙度。Sandvik刀具的推薦值：一般粗加工時T-MAX P（上壓式夾緊）型刀片刀尖圓弧半徑選0.8 mm，CoroTurn（螺釘夾緊）107 / 111型刀片刀尖圓弧半徑選0.4 mm。一般半精加工時T-MAX P型刀片刀尖圓弧半徑選0.8 mm，CoroTurn 107 / 111型刀片刀尖圓弧半徑選0.

19、8 mm。一般精加工時T-MAX P型刀片刀尖圓弧半徑選1.2 mm，CoroTurn 107 / 111型刀片刀尖圓弧半徑選0.8 mm。表2.2 常用斷屑槽特點(diǎn)與適用場合槽型代號槽型特點(diǎn)及適用場合切削用量f / (mm/r)ap / mmA槽寬前、后相等。斷屑范圍比較窄。用于切削用量變化不大的外圓，端面車削與內(nèi)孔車削0.150.61.06.0K 槽前窄后寬，斷屑范圍較寬，主要用于半精車和精車。0.10.60.56.0V 槽前后等寬，切削刃強(qiáng)度較好，斷屑范圍較寬。用于外圓、端面、內(nèi)孔的精車、半精車和粗車。0.051.20.510.0W 三級斷屑槽型，斷屑范圍較寬，粗、精車都能斷屑，但切削力較

20、大。主要用于半精車和精車，要求系統(tǒng)剛性好。0.080.60.50.6C 加大刃傾角，切削徑向力小。用于系統(tǒng)剛性較差的情況。0.080.51.05.0B 圓弧變截面全封閉式槽形，斷屑范圍廣。用于硬材料，各種材料半精加工、精加工以及耐熱鋼的半精加工。0.10.61.06.0G 無反屑面，前面成內(nèi)孔下凹的盆形，前角較小。用于車削鑄鐵等脆性材料。0.150.61.06.0M 兩級封閉式斷屑槽，刀尖角為82°，用于背吃刀量變化較大的仿形車削。0.20.61.56.0（8）號位8表示刃口形式，用一個英文字母代表刃口形式有尖銳刀刃（F）、倒圓刀刃（E）、倒棱刀刃（T）、倒棱又倒圓刀刃（S）。刃口形

21、式對切削刃強(qiáng)度和壽命有明顯的影響。車削用的可轉(zhuǎn)位刀片，基本上是倒圓刀刃。（9）號位9表示切削方向，用一個英文字母代表R為右切，L為左切，N為左、右均能切。（10）號位10表示斷屑槽型與槽寬，分別用一個英文字母及一個阿拉伯?dāng)?shù)字代表斷屑槽槽寬用舍去小數(shù)位部分的槽寬毫米數(shù)表示。例如，槽寬為0.8 mm，代號為0；槽寬為3.5 mm，代號為3。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，斷屑槽可分為開口式和封閉式兩大類。前者保證主切削刃獲得大前角，但斷屑范圍窄，多用于切削用量變化不大的場合，且左切、右切兩種刀片不能混用；后者槽不開通，左、右切削刃可以通用，但切削力較大。典型的斷屑槽類型、特點(diǎn)及適用場合參見表2.2。六、實驗報告內(nèi)容

22、按實驗報告二的要求，完成實驗報告。實驗三 切削力的測量及經(jīng)驗公式的建立一、實驗?zāi)康?、了解切削測力儀的工作原理、測力方法和實驗系統(tǒng)。2、掌握車削過程中背吃刀量ap、進(jìn)給量f和切削速度vc對切削力的影響規(guī)律。3、通過實驗數(shù)據(jù)的處理，建立切削力的經(jīng)驗公式。二、實驗設(shè)備和器具1、設(shè)備：普通車床CA6140A。2、儀器：切削測力儀。3、工具：硬質(zhì)合金車刀、游標(biāo)卡尺、坐標(biāo)紙。4、試件：鋁棒料三、實驗及標(biāo)定原理三向切削力的檢測原理是使用三向車削測力傳感器檢測三向應(yīng)變，三向應(yīng)變作為模擬信號，輸出到切削力實驗儀器內(nèi)進(jìn)行高倍率放大，再經(jīng)A/D板又一次放大之后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入計算機(jī)。測力系統(tǒng)首先應(yīng)該通過三向電標(biāo)

23、定以確定各通道的增益倍數(shù)，然后再通過機(jī)械標(biāo)定確定測力傳感器某一方向加載力值與三個測力方向響應(yīng)的線性關(guān)系。經(jīng)過這兩次標(biāo)定，形成一個穩(wěn)定的檢測系統(tǒng)之后，才能進(jìn)行切削力實驗。測量切削力的主要工具是測力儀。測力儀的種類很多，例如機(jī)械測力儀、油壓測力儀和電測力儀。機(jī)械和油壓測力儀比較穩(wěn)定、耐用；而電測力儀的測量精度和靈敏度較高。電測力儀根據(jù)其使用的傳感器不同，又可分為電容式、電感式、壓電式、電阻式和電磁式等。目前電阻式和壓電式用得最多。電阻式測力儀的工作原理：在測力儀的彈性元件上粘貼具有一定電阻值的電阻應(yīng)變片，然后將電阻應(yīng)變片聯(lián)接電橋。設(shè)電橋各臂的電阻分別是R1、R2、R3和R4，如果R1/R2=R3/

24、R4，則電橋平衡，2、4兩點(diǎn)間的電位差為零，即應(yīng)變電壓輸出為零。在切削力的作用下，電阻應(yīng)變片隨著彈性元件發(fā)生彈性變形，從而改變它們的電阻。如圖3.1所示，電阻應(yīng)變片R1和R4在彈性張力作用下，其長度增大、截面積縮小，電阻增大；電阻應(yīng)變片R2和R3在彈性壓力作用下，其長度縮短、截面積增大，電阻減小，這導(dǎo)致電橋的平衡條件受到破壞，2、4兩點(diǎn)間產(chǎn)生電位差，輸出應(yīng)變電壓。通過高精度線性放大區(qū)將輸出電壓放大，并顯示和記錄下來。輸出應(yīng)變電壓與切削力的大小成正比，經(jīng)過標(biāo)定，可得到輸出應(yīng)變電壓和切削力之間的線性關(guān)系曲線（即標(biāo)定曲線）。測力時，只要知道輸出應(yīng)變電壓，便能從標(biāo)定曲線上查出切削力的數(shù)值。 圖3.1

25、由應(yīng)變片組成的電橋?qū)嶋H使用的測力儀的彈性元件不像圖3.1所示的那樣簡單，粘貼的電阻應(yīng)變片也比較多，由于要同時測量三個方向的分力，因而測力儀結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的測力環(huán)做基準(zhǔn)進(jìn)行測力儀三受力方向的機(jī)械標(biāo)定，可獲得較高的精確度。機(jī)械標(biāo)定（以下簡稱標(biāo)定）還確定了三向力之間的相互響應(yīng)關(guān)系，在測力過程中，通過計算消除了各向之間的相互干擾，因而可獲得較高的準(zhǔn)確度。標(biāo)定切削力實驗系統(tǒng)的目的有兩個：一是求出某向輸出（數(shù)字）與該向載荷（測力環(huán)所施加的力值）之間的響應(yīng)系數(shù)；二是求出該向載荷對另外兩向之間的影響系數(shù)，從而通過計算來消除向間影響而獲得實際的三向力。若Fx、Fy、Fz力同時作用于測力傳感器，設(shè)

26、三向分力方向的輸出分別為Dx、Dy、Dz。由于各向分力間存在相互干擾，因此，輸出Dx、Dy、Dz與Fx、Fy、Fz力之間存在如下關(guān)系： （i和j x、y、z方向）（3.1）式中mij表示Di對Fi的相關(guān)系數(shù)。解析方程3.1，相對三向輸入與輸出，在已知Dx、Dy、Dz的條件下，可求出三個給定方向的排除了向間干擾的力值Fx、Fy、Fz。四、實驗方法1、準(zhǔn)備工作（1）安裝工件、測力儀，注意刀尖對準(zhǔn)車床中心高。（2）用三根軟管導(dǎo)線將測力儀和數(shù)顯箱連接起來（注意X-X、Y-Y、Z-Z相聯(lián)，不可接錯），接通電源。（3）熟悉機(jī)床操作手柄及操作方法，注意安全事項。（4）熟悉數(shù)顯箱的使用和讀數(shù)，并將讀數(shù)調(diào)零。（

27、5）確定實驗條件。2、切削實驗步驟概述本實驗所采用的實驗方法是單因素法。在實驗之前已經(jīng)對測力系統(tǒng)進(jìn)行了三通道增益標(biāo)定、機(jī)械標(biāo)定。實驗過程中還需經(jīng)常進(jìn)行三通道零位調(diào)整，之后再通過數(shù)字顯示觀察輸出情況，若輸出穩(wěn)定就可以進(jìn)行實驗。在顯示器面板上點(diǎn)擊“切削力實驗”圖標(biāo)，進(jìn)入實驗系統(tǒng)。在切削力實驗向?qū)Ы缑嫔希梢渣c(diǎn)擊激活亮顯了的項目，調(diào)出相應(yīng)的界面和程序運(yùn)行。對于需要將實驗過程中的實時數(shù)據(jù)寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫的項目“測力傳感器標(biāo)定”和“切削力實驗”，在點(diǎn)擊其軟按鈕之前，應(yīng)先在“要進(jìn)行新實驗必須在此輸入實驗編號”欄目內(nèi)，給出實驗編號，點(diǎn)擊確定軟按鈕，激活所有項目。之后再點(diǎn)擊需要的軟按鈕，調(diào)出相應(yīng)程序運(yùn)行。（1）切削

28、力實驗系統(tǒng)三通道的零位調(diào)整零位控制是實驗過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。如果零位偏高，則A/D板采集的高端的數(shù)據(jù)就會受到限制，例如切向力的零位數(shù)為200，則當(dāng)切向切削力數(shù)據(jù)為2800N時，雖然顯示的數(shù)值僅為2800N，但實際采集的數(shù)值已經(jīng)為3000N了，若切向力再增大，但采集的數(shù)據(jù)依然為3000N不變，這就產(chǎn)生了采集誤差。反之如果零位數(shù)值小于0，例如為-30，則A/D板采集的小于30N的數(shù)據(jù)都將為0，也就產(chǎn)生了采集誤差。界面如圖3.2所示。圖3.2 系統(tǒng)三通道的零位調(diào)整界面（2）三向力的數(shù)字顯示在三向力數(shù)字顯示界面內(nèi)，可以實時的觀察到切削力的變化情況以及變化規(guī)律，從而更好的對實驗過程進(jìn)行控制，參見圖

29、3.3。圖3.3 三向力數(shù)字顯示界面（3）切削力實驗方式向?qū)г谇邢髁嶒炏驅(qū)Ы缑鎯?nèi)，點(diǎn)擊切削力實驗方式向?qū)к洶粹o，調(diào)出切削力實驗方式向?qū)Ы缑妫鉀Q實驗條件設(shè)置與實驗方式選擇等實驗中的重要問題，參見圖3.4。圖3.4 切削力實驗方式向?qū)Ы缑孢x擇測力傳感器型號，同時顯示其三方向測力范圍。在“輸入切削條件”欄目內(nèi)，可根據(jù)實際情況輸入切削條件基礎(chǔ)參數(shù)，例如刀具幾何參數(shù)、車床型號、刀片材料、工件狀況。接下來直接點(diǎn)擊改變背吃刀量、改變進(jìn)給量、改變切削速度軟按鈕即可進(jìn)行相對應(yīng)的實驗。3、單因素實驗步驟（1）改變背吃刀量單因素切削力實驗背吃刀量是影響三向切削力的最主要因素，在改變背吃刀量單因素切削力實驗程序輔

30、助下，進(jìn)行只改變背吃刀量，而不改變切削速度和進(jìn)給量的切削力實驗，操作過程大致如下：1）在切削力實驗方式向?qū)Ы缑?，點(diǎn)選改變背吃刀量軟按鈕，調(diào)出單因素實驗方式中改變背吃刀量的輔助實驗界面，參見圖3.5。圖3.5 改變背吃刀量單因素切削力實驗界面2）在“點(diǎn)序”欄內(nèi)，點(diǎn)選實驗點(diǎn)序號（兩位數(shù)，一般從1開始）。如果要刪除該點(diǎn)序的實驗數(shù)據(jù)，請點(diǎn)擊刪除此點(diǎn)數(shù)據(jù)軟按鈕。如果要刪除以前的所有實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)點(diǎn)擊清空記錄軟按鈕。3）設(shè)置切削用量，需要確定以下參數(shù)：n 在“不改變的切削用量”欄目內(nèi)，輸入進(jìn)給量和切削速度。對于切削速度，只須輸入工件加工直徑及車床能夠?qū)崿F(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速，并用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下“切削速度”數(shù)字標(biāo)牌，程序

31、就會自動計算并顯示出切削速度；n 在“改變的切削用量”欄目內(nèi)，點(diǎn)選或輸入背吃刀量數(shù)值。4）確定采樣時間，并且按設(shè)定的切削用量調(diào)整車床和刀具。5）點(diǎn)擊清零軟按鈕，調(diào)零位調(diào)整界面，按其調(diào)整說明進(jìn)行零位調(diào)整。6）啟動車床進(jìn)行切削，待切削穩(wěn)定后，按下開始數(shù)據(jù)采集軟按鈕，界面上會自動顯示采樣進(jìn)程時間，以及不斷變換著的三向切削力的數(shù)值和圖線。經(jīng)過采樣規(guī)定時間后，程序?qū)⒆詣油Ｖ共蓸?，同時操作者立即停止切削！結(jié)束采樣后，系統(tǒng)將計算出這一實驗點(diǎn)三向切削力的平均值，并在切削背吃刀量與三向切削力關(guān)系曲線圖上畫三個點(diǎn)，再用直線將其與上三實驗點(diǎn)連起來，獲得通過各實驗點(diǎn)的ap-Fc（蘭色線）、ap-Ff（紅色線）、ap-

32、Fp（綠色線）關(guān)系連線。7）點(diǎn)選“實驗點(diǎn)序號”，使其數(shù)值加1，即進(jìn)入下一點(diǎn)的切削實驗。同時，必須改變背吃刀量。然后重復(fù)5）、6）直至獲得足夠多（應(yīng)不少于3個點(diǎn)）的實驗數(shù)據(jù)。8）當(dāng)采集完數(shù)據(jù)時，按下求單因素實驗式軟按鈕，程序?qū)船F(xiàn)有的幾個實驗點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立ap-Fc、ap-Ff、ap-Fp關(guān)系實驗公式，畫ap-Fc、ap-Ff、ap-Fp擬合曲線圖。9）按下保存單因素實驗式軟按鈕，將已經(jīng)獲得的改變背吃刀量單因素實驗公式中的系數(shù)和指數(shù)寫入數(shù)據(jù)庫保存。10）在界面的右下角，通過單因素實驗公式，已經(jīng)很清楚地顯示了這三個單因素實驗的進(jìn)展情況。如果已經(jīng)完成了兩個單因素實驗，還可點(diǎn)擊求單因素綜合公式軟按鈕，程序?qū)岩延械娜蚯邢髁我蛩貙嶒灩竭M(jìn)行綜合，計算出相應(yīng)的綜合公式，并將這三個綜合公式寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫。對于還沒有完成單因素實驗的那個切削用量，在綜合公式中，程序規(guī)定其指數(shù)為零。11）點(diǎn)擊返回實驗向?qū)к洶粹o，返回切削力實