金屬切削原理與刀具實驗指導(dǎo)實驗三選二

目 錄前言 127810/21前言試驗做出如下要求：一、預(yù)習試驗的構(gòu)造及工作原理、試驗操作步驟，復(fù)習與試驗有關(guān)的理論學問。二、上試驗課按時上、下課，不得遲到、早退或曠課。并留意安全。上課時要留意觀看，認真分析，準確地記錄試驗原始數(shù)據(jù)。狀態(tài)。三、撰寫試驗報告試驗報告應(yīng)獨立完成，不得抄襲他人成果。試驗報告書寫要工整。得參與期末課程考試的資格。試驗一車刀幾何角度的測量一、試驗?zāi)康?、了解車刀量角儀的構(gòu)造和工作原理。2、把握車刀幾何角度測量的根本方法。二、試驗設(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1.1所示為CLY－I1—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1.1CLY-I型車刀量角儀構(gòu)造209057565435的滑槽內(nèi)平行滑動。2021913沿20的鍵槽上、下滑動?；w131615，在小刻度盤15的外面，用旋鈕171813上。當松開旋鈕1718以旋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1814在151811固定裝上一個扇形大刻度盤1289981210限制。69140°9的前面a和側(cè)面b分別59的底面c5是依據(jù)被測角度的需要，轉(zhuǎn)開工作臺5，同時調(diào)整放在工作臺5上的車刀位置，再旋轉(zhuǎn)大螺側(cè)面b2的刻度盤上讀出工作129指示的被測角度數(shù)值。四、測量車刀標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注角度的方法。1、原始位置調(diào)整9、小指針14和6全部調(diào)整到零位，并把車刀按圖2.25上，這種狀態(tài)下的車刀量角儀位置稱為測量車刀標注角度的原始位置。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)開工作臺5〔此時工作臺平面相當于基面p，使外圓車刀主切削刃與大指針的前面a嚴密貼合，如圖1.3所示，則工作臺指針6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S的測量測量完主偏角kr9底面c〔a相當于切削平面ps，如圖1.4所示，則大指針9在大刻度盤12角S的數(shù)值。指針在零位左邊為＋S，指針在零位右邊為－S。4、副偏角kr的測量參照測量主偏角kr的方法，從原始位置起，按逆時針方向轉(zhuǎn)開工作臺5，使外圓車刀副切削刃與大指針的前面a1.56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o的測量前角o的測量，必需在測量完主偏角kr的數(shù)值之后才能進展。1.2所示的原始位置起，按逆時針方向轉(zhuǎn)開工作臺56指到底盤上90－kra〔此時大指針前面a相當于正交平面o，然后調(diào)整大螺帽1，使大指針底面c圖1.6o的角度數(shù)值。指針在零位右邊為＋o，指針在零位左邊為－o。6、后角o的測量在測量完前角o之后，向右平移車刀〔44側(cè)面靠緊19b與車刀后面嚴密貼合，如圖1.7o的角度數(shù)值。指針在零位左邊為＋o，指針在零位右邊為－o。7、副后角o的測量1.2所示的原始位置起，按順時針方向轉(zhuǎn)開工作臺56指到底盤上90－kra〔此時大指針前面a相當于副正交平面o1b則大指針在大刻度盤上所指示的刻度數(shù)值，就是副后角o的角度數(shù)值。指針在零位右邊為＋o，指針在零位左邊為－o，參照后角o1.7。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、試驗步驟11.1及車刀量角儀實物，生疏車刀量角儀和被測車刀的切削局部各要素，確定被測車刀的進給方向。2、利用車刀量角儀測量并記錄車刀的根本幾何角度。要求每組同學分別選取不同的車刀進展測量。七、試驗報告內(nèi)容按試驗報告一的要求，完成試驗報告。試驗二刀具的選擇一、試驗?zāi)康?、穩(wěn)固和加深對車刀幾何角度的標注坐標系平面與車刀幾何角度的根本概念的理解。2、把握典型車削、銑削零件加工的刀具選用方法。二、試驗設(shè)備和器具1、選刀題庫。2、刀具手冊。三、刀具的選擇方法同因素對加工外表質(zhì)量影響等因素，從刀具手冊中查出刀具的定貨號。四、試驗步驟依據(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適宜的刀具，記錄題目編號、填寫刀具預(yù)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)確定工序指的是當前擬選取的刀具是用于縱向車削、仿形車削還是車端面等。依據(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外形、尺寸、槽型、工序類型、刀具材料牌號等。刀片外形應(yīng)滿足主偏角要求和滿足刀具的可達性及通用性要求能和已加工外表發(fā)生干預(yù)。為滿足強度以及經(jīng)濟性要求，應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角。較小的刀尖半徑。3、選擇刀桿依據(jù)刀片選取適當?shù)牡稐U。五、可轉(zhuǎn)位車刀的刀片型號硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的國家標準承受ISO國際標準。為適應(yīng)我國國情，在國際標準規(guī)定的9我國可轉(zhuǎn)位刀片的型號，共用10個號位來表示，參見圖2.1。依據(jù)規(guī)定，任何一個型號刀片73標注的局部。不管有無八、九兩個號位，十號位都必需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。11表示刀片外形，用一個英文字母代表邊數(shù)多的刀片，刀尖角大，刀楔的強度和散熱條件好，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，頂角越大刀片強度越高、散熱性能越強、切削力越大；頂角越小仿形加工力量越強；可用刃數(shù)越多刀片越經(jīng)濟。一般而言，正三邊形刀片和正四邊形刀片最常用，菱形刀片用于仿形車床和數(shù)控車床，80C型刀片最為常用，在美國C型刀片占大TC型刀片用量也極多。CT型、S型相比，安型與VC型刀尖頂角為80，相對刀頭強度大、耐損傷、更易長期保持精度。2.1。刀片外形應(yīng)用場合T用于刀片外形應(yīng)用場合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S通用性廣，可用于外圓、端面、內(nèi)孔、倒角車刀F用于90外圓、端面、內(nèi)孔車刀，除加工工藝系統(tǒng)剛性差者均宜承受W用于90外圓、端面、內(nèi)孔車刀，除加工工藝系統(tǒng)剛性差者均宜承受R用于車削曲面、成形面、精車V、D用于數(shù)控車床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C7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，實際后角不行為零，因此車刀刀桿上刀槽的外形必需使刀片裝上后形成后角前角為負值的刀片刀刃強度大，但銳利性差，各種各樣斷屑槽的開發(fā)，可彌補這個缺點，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)位車刀刀片標記方法例如后角為零的刀片，上下面積、構(gòu)造、外形可做得完全相等。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68時，或內(nèi)圓鏜孔、加工鋁材、鋼材與仿形加工等。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?？赊D(zhuǎn)位刀片有16種精度，6種精度適用于車刀，代號為H、E、G、M、N、U。H最高，U最低。在刀片精度等級中，M級是最常用的，是較經(jīng)濟低廉的，應(yīng)優(yōu)先選用，AG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。小型周密刀具的刀片可達E級或更高。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構(gòu)造的選擇還是無孔，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)濟性好，但適用于較輕負荷，單面刀片可適用于較重負荷。無斷屑槽刀片適用于鑄鐵粗加工，因刃部強度大，支撐面大，即使在嚴酷條件下也可穩(wěn)定切削。5表示切削刃長度，用兩位數(shù)字代表選取舍去小數(shù)值局部的刀片切削刃長度作為代號。例如代號16表示刀刃〔整數(shù)局部〕長度為16mm。切削刃長度應(yīng)依據(jù)背吃刀量ap進展選擇。一般通槽形的刀片切削刃長度應(yīng)1.5倍的背吃刀量，封閉槽形的刀片切削刃長度應(yīng)2倍的背吃刀量。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)值局部的刀片厚度作為代號。例如代號03表示刀片〔整數(shù)局部〕厚度為3mm。刀片厚度大，可承受切削負荷大。刀片厚度應(yīng)依據(jù)背吃刀量ap和進給量f進展選擇，主要保證刀片有足夠的強度來承受切削力。7表示刀尖圓弧半徑0.3mm，則代號031.2mm12。假設(shè)為尖角或圓形刀片，則代號為00。刀尖圓弧半徑大的用于需要刀刃強度大的斷續(xù)切削、大直徑工件粗加工與機床剛度好的加工。刀尖圓弧半徑的大小還影響外表粗糙度。Sandvik刀具的推舉值：一般粗加工時T-MAXP〔上壓式夾緊〕型刀片刀尖圓弧半徑選0.8mm，CoroTurn〔螺釘夾緊〕107/1110.4mm。一般半精加工時T-MAXP型刀片刀尖圓弧半徑選0.8mCoroTurn107/111型刀片刀尖圓弧半徑選0.8m一般精加工時T-MAXP1.2mm，CoroTurn107/111型刀片刀尖圓弧0.8mm。切削用量槽型代號槽型特點及適用場合f切削用量槽型代號槽型特點及適用場合f/(mm/r)ap/mm槽寬前、后相等。斷屑范圍比較窄。用于切削用量變化不大的A 1.0~6.0外圓，端面車削與內(nèi)孔車削K槽前窄后寬，斷屑范圍較寬，主要用于半精車和精車。0.1~0.60.5~6.0槽前后等寬，切削刃強度較好，斷屑范圍較寬。用于外圓、端V 0.5~10.0面、內(nèi)孔的精車、半精車和粗車。三級斷屑槽型，斷屑范圍較寬，粗、精車都能斷屑，但切削力W 0.5~0.6較大。主要用于半精車和精車，要求系統(tǒng)剛性好。C加大刃傾角，切削徑向力小。用于系統(tǒng)剛性較差的狀況。0.08~0.51.0~5.0圓弧變截面全封閉式槽形，斷屑范圍廣。用于硬材料，各種材B 1.0~6.0料半精加工、精加工以及耐熱鋼的半精加工。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G 1.0~6.0等脆性材料。82M 0.2~0.61.5~6.0形車削。8表示刃口形式，用一個英文字母代表刃口形式有鋒利刀刃〔、倒圓刀刃〔E、倒棱刀刃〔T、倒棱又倒圓刀刃〔S口形式對切削刃強度和壽命有明顯的影響。車削用的可轉(zhuǎn)位刀片，根本上是倒圓刀刃。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。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數(shù)字代表斷屑槽槽寬用舍去小數(shù)位局部的槽寬毫米數(shù)表示。例如，槽寬為0.8mm，代號為0；槽3.5mm3。依據(jù)構(gòu)造特點，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、特點及適用場合參見表2.2。六、試驗報告內(nèi)容按試驗報告二的要求，完成試驗報告。試驗三切削力的測量及閱歷公式的建立一、試驗?zāi)康?、了解切削測力儀的工作原理、測力方法和試驗系統(tǒng)。p 2afvp 3、通過試驗數(shù)據(jù)的處理，建立切削力的閱歷公式。二、試驗設(shè)備和器具1、設(shè)備：一般車床CA6140A。2、儀器：切削測力儀。3、工具：硬質(zhì)合金車刀、游標卡尺、坐標紙。4、試件：鋁棒料三、試驗及標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)變號，輸出到切削力試驗儀器內(nèi)進展高倍率放大，再經(jīng)A/D板又一次放大之后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字械標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)過這兩次標定，形成一個穩(wěn)定的檢測系統(tǒng)之后，才能進展切削力試驗。電測力儀。機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。電測力儀依據(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肯定電阻值的電阻應(yīng)變片，/ = /R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R、R、R和R，假設(shè)RR R ，/ = /R1 2 3 4 1 2 3 41則電橋平衡，2、4兩點間的電位差為零，即應(yīng)變電壓輸出為零。在切削力的作用下，電阻3.1所示，電阻應(yīng)變片R1RRR在彈4 2 3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24兩點間產(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，并顯示和記間的線性關(guān)系曲線〔即標定曲線。測力時，只要知道輸出應(yīng)變電壓，便能從標定曲線上查出切削力的數(shù)值。圖3.1 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由于要同時測量三個方向的分力，因而測力儀構(gòu)造也較簡單。使用符合國家標準的測力環(huán)做基準進展測力儀三受力方向的機械標定確度。機械標定〔以下簡稱標定〕還確定了三向力之間的相互響應(yīng)關(guān)系，在測力過程中，通過計算消退了各向之間的相互干擾，因而可獲得較高的準確度。標定切削力試驗系統(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)所施加的力值算來消退向間影響而獲得實際的三向力。Fx、Fy、Fz力同時作用于測力傳感器，設(shè)三向分力方向的輸出分別為Dx、Dy、Dz。由Dx、Dy、DzFx、Fy、Fz力之間存在如下關(guān)系： mijFjDi 〔i和j—x、y、z方向〕 〔3.1〕i,jx,y,zx mijDiFi3.1DDx D的條件下，可求出三個給定方向的排解了向間干擾的力值F、F、F。z x y z四、試驗方法1、預(yù)備工作安裝工件、測力儀，留意刀尖對準車床中心高。用三根軟管導(dǎo)線將測力儀和數(shù)顯箱連接起來〔留意X-X、Y-Y、Z-Z相聯(lián)，不行接錯，接通電源。生疏機床操作手柄及操作方法，留意安全事項。生疏數(shù)顯箱的使用和讀數(shù)，并將讀數(shù)調(diào)零。確定試驗條件。2、切削試驗步驟概述，假設(shè)輸出穩(wěn)定就可以進展試驗。在顯示器面板上點擊“切削力試驗”圖標，進入試驗系統(tǒng)。在切削力試驗向?qū)Ы缑嫔希蓪戇M數(shù)據(jù)庫的工程——“測力傳感器標定”和“切削力試驗“要進展試驗必需在此輸入試驗編號”欄目內(nèi)，給出試驗編號，點擊[確定]軟按鈕，激活全部工程。之后再點擊需要的軟按鈕，調(diào)出相應(yīng)程序運行。切削力試驗系統(tǒng)三通道的零位調(diào)整零位掌握是試驗過程中格外重要的一個環(huán)節(jié)。假設(shè)零位偏高，則A/D板采集的高端的2002800N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，假設(shè)切向力再增大，但采集的數(shù)3000N0，例如為-30A/D30N0，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)整界面三向力的數(shù)字顯示3.3。圖3.3 三向力數(shù)字顯示界面切削力試驗方式向?qū)г谇邢髁υ囼炏驅(qū)Ы缑鎯?nèi)，點擊[切削力試驗方式向?qū)軟按鈕，調(diào)出切削力試驗方式向?qū)Ы缑?，解決試驗條件設(shè)置與試驗方式選擇等試驗中的重要問題，參見圖3.4。圖3.4 切削力試驗方式向?qū)Ы缑妗拜斎肭邢鳁l件”欄目內(nèi)，可依據(jù)實際狀況輸入切削條件根底參數(shù)，例如刀具幾何參數(shù)、車床型號、刀片材料、工件狀況。接下來直接點擊[轉(zhuǎn)變背吃刀量][轉(zhuǎn)變進給量][轉(zhuǎn)變切削速度]軟按鈕即可進展相對應(yīng)的試驗。3、單因素試驗步驟轉(zhuǎn)變背吃刀量單因素切削力試驗下，進展只轉(zhuǎn)變背吃刀量，而不轉(zhuǎn)變切削速度和進給量的切削力試驗，操作過程大致如下：在切削力試驗方式向?qū)Ы缑?，點選[轉(zhuǎn)變背吃刀量]軟按鈕，調(diào)出單因素試驗方式中轉(zhuǎn)變背吃刀量的關(guān)心試驗界面，參見圖3.5。圖3.5 轉(zhuǎn)變背吃刀量單因素切削力試驗界面在“點序”欄內(nèi)，點選試驗點序號〔兩位數(shù)，一般從1開頭。假設(shè)要刪除該點序的試驗[刪除此點數(shù)據(jù)][清空記錄]軟按鈕。設(shè)置切削用量，需要確定以下參數(shù)：在“不轉(zhuǎn)變的切削用量”欄目內(nèi)，輸入進給量和切削速度。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，并用鼠標點擊一下“切削速度”數(shù)字標牌，程序就會自動計算并顯示出切削速度；在“轉(zhuǎn)變的切削用量”欄目內(nèi)，點選或輸入背吃刀量數(shù)值。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。點擊[清零]軟按鈕，調(diào)零位調(diào)整界面，按其調(diào)整說明進展零位調(diào)整。啟動車床進展切削，待切削穩(wěn)定后，按下[開頭數(shù)據(jù)采集]軟按鈕，界面上會自動顯將自動停頓采樣，同時操作者馬上停頓切削！切削力關(guān)系曲線圖上畫三個點，再用直線將其與上三試驗點連起來，獲得通過各試驗點的ap-Fc〔蘭色線、ap-Ff〔紅色線、ap-Fp〔綠色線〕關(guān)系連線。點選“試驗點序號”，使其數(shù)值加1，即進入下一點的切削試驗。同時，必需轉(zhuǎn)變背吃刀量。然后重復(fù)、〕直至獲得足夠多〔應(yīng)不少于3個點〕的試驗數(shù)據(jù)。ff當采集完數(shù)據(jù)時，按下[求單因素試驗式]軟按鈕，程序?qū)船F(xiàn)有的幾個試驗點數(shù)據(jù)ap-Fc、ap-F、ap-Fpap-Fc、ap-F、ap-Fp擬合曲線圖。ff按下[保存單因素試驗式]軟按鈕，將已經(jīng)獲得的轉(zhuǎn)變背吃刀量單因素試驗公式中的系數(shù)和指數(shù)寫入數(shù)據(jù)庫保存。[求單因素綜合公式]軟按鈕，程序指數(shù)為零。點擊[返回試驗向?qū)軟按鈕，返回切削力試驗方式向?qū)Ы缑妗＾D(zhuǎn)變進給量單因素切削力試驗轉(zhuǎn)變進給量單因素切削力試驗的試驗方法和轉(zhuǎn)變背吃刀量單因素切削力試驗的試驗方法一樣，只需將相對應(yīng)的轉(zhuǎn)變背吃刀量修改為轉(zhuǎn)變進給量即可進展。轉(zhuǎn)變切削速度單因素切削力試驗轉(zhuǎn)變切削速度單因素切削力試驗的試驗方法和轉(zhuǎn)變背吃刀量單因素切削力試驗的試驗方法一樣，只需將相對應(yīng)的轉(zhuǎn)變背吃刀量修改為轉(zhuǎn)變切削速度即可進展。單因素切削力試驗綜合公式在三個試驗進展完畢之后，返回求取單因素切削力試驗綜合公式界面。點擊[求單因素綜合公式]軟按鈕，程序?qū)岩延械娜蚯邢髁我蛩卦囼灩竭M展綜合，計算出相應(yīng)的綜合公式，并將這三個綜合公式寫進數(shù)據(jù)庫。五、試驗數(shù)據(jù)的處理及閱歷公式的建立理以獲得相應(yīng)的切削力閱歷公式。常用的方法為圖解法。其步驟如下：1、依據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在雙對數(shù)坐標紙上作出lgFc－lgap、lgFc－lgf、lgFc－lgvc的關(guān)系曲3.6所示：lgFc－lgap lgFc－lgf lgFc－lgvc圖3.6 lgFc－lgap、lgFc－lgf、lgFc－lgvc的關(guān)系線圖圖中直線可分別表示為：lgFclgFclgFc

lgCaplgCflgCvc

x lgaFc py lgfFcn lgvFc c

〔3.2〕〔3.3〕〔3.4〕分別對式3.