金屬切削原理與刀具實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)-實(shí)驗(yàn)三選二

1、目 錄前言1實(shí)驗(yàn)一 車(chē)刀幾何角度的測(cè)量2實(shí)驗(yàn)二 刀具的選擇7實(shí)驗(yàn)三 切削力的測(cè)量及經(jīng)驗(yàn)公式的建立8前 言實(shí)驗(yàn)是金屬切削原理與刀具課程中重要的實(shí)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(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。為了搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)做出如下要求：一、 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)在上實(shí)驗(yàn)課前，必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟，復(fù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)。二、 上實(shí)驗(yàn)課1 按時(shí)上、下課，不得遲到、早退或曠課。2 上課時(shí)遵守學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)要注意觀察，認(rèn)真分析，準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要及時(shí)

2、關(guān)掉電源，并對(duì)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(kāi)。三、 撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)獨(dú)立完成，不得抄襲他人成果。2 實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)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(xiě)了此實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合評(píng)定。完成全部實(shí)驗(yàn)方能取得參加期末課程考試的資格。1第 頁(yè)實(shí)驗(yàn)一 車(chē)刀幾何角度的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解車(chē)刀量角儀的構(gòu)造和工作原理。2、掌握車(chē)刀幾何角度測(cè)量的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器具1、車(chē)刀量角儀一臺(tái)。2、直頭外圓車(chē)刀、45°彎頭刀、90°偏刀各一把。三、車(chē)刀量角儀的構(gòu)造和工作原理圖1.1所示為CLY

3、I型車(chē)刀量角儀。該量角儀能測(cè)量各類(lèi)車(chē)刀任意剖面中的幾何角度。1支腳 2底盤(pán) 3導(dǎo)條 4定位塊 5工作臺(tái) 6工作臺(tái)指針 7小軸 8螺釘軸 9大指針 10銷(xiāo)軸 11螺釘 12大刻度盤(pán) 13滑體 14小指針 15小刻度盤(pán)16小螺釘 17旋鈕 18彎板 19大螺帽 20立柱圖1.1 CLY-I型車(chē)刀量角儀結(jié)構(gòu)圓形底盤(pán)2的周邊，刻有從0°起向順、逆時(shí)針兩個(gè)方向各90°的刻度，其上的工作臺(tái)5可以繞小軸7轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度由固連于工作臺(tái)5上的工作臺(tái)指針6指示出來(lái)。工作臺(tái)5上的定位塊4和導(dǎo)條3固定在一起，能在工作臺(tái)5的滑槽內(nèi)平行滑動(dòng)。立柱20固定安裝在圓形底盤(pán)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(dòng)。滑體13上用小螺釘16固定裝上一個(gè)小刻度盤(pán)15，在小刻度盤(pán)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(kāi)旋鈕17時(shí)，彎板18以旋鈕17為軸，可向順、逆時(shí)針兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度用固定于彎板18上的小指針14在小刻度盤(pán)15上指示出來(lái)。在彎板18的另一端，用兩個(gè)螺釘11固定裝上一個(gè)扇形大刻度盤(pán)12，其上用螺釘軸8裝上一個(gè)大指針9。大指針9可繞螺釘軸8向順、逆時(shí)針兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度由大刻度盤(pán)12指示出來(lái)，轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置由銷(xiāo)軸10限制。當(dāng)工作臺(tái)指針6、大指針9和小指針14都處于0°時(shí)，大指針9的前面a和側(cè)面b分別垂直于工作

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

6、放在工作臺(tái)5上，這種狀態(tài)下的車(chē)刀量角儀位置稱(chēng)為測(cè)量車(chē)刀標(biāo)注角度的原始位置。2、主偏角kr的測(cè)量從圖1.2所示的原始位置起，按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)5（此時(shí)工作臺(tái)平面相當(dāng)于基面pr），使外圓車(chē)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(tái)指針6在底盤(pán)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(cè)量測(cè)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(shí)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(pán)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(cè)量參照測(cè)量主偏角kr的方法

7、，從原始位置起，按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)5，使外圓車(chē)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(tái)指針6在底盤(pán)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(cè)量前角go的測(cè)量，必須在測(cè)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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)5，使工作臺(tái)指針6指到底盤(pán)上90°kr的刻度數(shù)值處，這時(shí)主切削刃在基面上的投影恰好垂直于大指針前面a（此時(shí)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(chē)刀前面緊密貼合，如圖1.6所示，則大指針在大刻度盤(pán)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(cè)量在測(cè)量完前角go之后，向右平移車(chē)刀（這時(shí)定位塊4可能要移到車(chē)刀的左邊，但仍要保證車(chē)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(chē)刀后面緊密貼合，如圖1.7所示，則大指針在大刻度盤(pán)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(cè)量從圖1.2所示的原始位置起，按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)5，使工作臺(tái)指針6指到底盤(pán)上90°kr¢的刻度數(shù)值處，這時(shí)副切削刃在基面上的投影恰好垂直于大指針前面a（此時(shí)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(cè)面b與車(chē)刀副后面緊密貼合，則大指針在大刻度盤(pán)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(cè)量和圖1.7。 圖1.2 原始位置調(diào)整 圖1.3 測(cè)量車(chē)刀主偏角 圖1.4 測(cè)量車(chē)刀刃傾角 圖1.5 測(cè)量車(chē)刀副偏角 圖1.6 測(cè)量車(chē)刀前角 圖1.7 測(cè)量車(chē)刀后角六、實(shí)驗(yàn)步驟1、任選一把車(chē)刀，對(duì)照?qǐng)D1.1及車(chē)刀量角儀實(shí)物，熟悉車(chē)刀量角儀和被測(cè)車(chē)刀的切削部分各要素，確定被測(cè)車(chē)刀的進(jìn)給方向。2、利用車(chē)刀量角儀測(cè)量并記錄車(chē)刀的基本幾何角度。要求每組同學(xué)分別選取不同的車(chē)刀進(jìn)行測(cè)量。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容按

10、實(shí)驗(yàn)報(bào)告一的要求，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二 刀具的選擇一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、鞏固和加深對(duì)車(chē)刀幾何角度的標(biāo)注坐標(biāo)系平面與車(chē)刀幾何角度的基本概念的理解。2、掌握典型車(chē)削、銑削零件加工的刀具選用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器具1、選刀題庫(kù)。2、刀具手冊(cè)。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(shí)際選擇時(shí)應(yīng)考慮加工的表面特征、各個(gè)不同因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響等因素，從刀具手冊(cè)中查出刀具的定貨號(hào)。四、實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)指導(dǎo)教師的要求抽取選刀題庫(kù)中的題目，按題目要求從刀具手冊(cè)中選擇合適的刀具，記錄題目編號(hào)、填寫(xiě)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(chē)

11、削、仿形車(chē)削還是車(chē)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(lèi)型、刀具材料牌號(hào)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(jiān)固的切削刃；如果存在導(dǎo)致振動(dòng)的趨勢(shì)，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(chē)刀的刀片型號(hào)硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為適應(yīng)我國(guó)國(guó)情，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的9個(gè)號(hào)位之后，加一短橫線，再用一個(gè)字母和一位數(shù)字表示刀片斷屑槽型式和寬度。因此我國(guó)可轉(zhuǎn)

12、位刀片的型號(hào)，共用10個(gè)號(hào)位來(lái)表示，參見(jiàn)圖2.1。按照規(guī)定，任何一個(gè)型號(hào)刀片都必須用前7個(gè)號(hào)位，后3個(gè)號(hào)位在必要時(shí)才使用。但對(duì)于車(chē)刀刀片，十號(hào)位屬于標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)注的部分。不論有無(wú)八、九兩個(gè)號(hào)位，十號(hào)位都必須用短橫線與前面號(hào)位隔開(kāi)，并且其字母不得使用八、九兩個(gè)號(hào)位已使用過(guò)的字母。1、號(hào)位1表示刀片形狀，用一個(gè)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?？偟恼f(shuō)來(lái)，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(chē)床和數(shù)控車(chē)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(guó)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(duì)刀頭強(qiáng)度大、耐損傷、更易長(zhǎng)期保持精度。刀片形狀的選用參見(jiàn)表2.1。表2.1 常用刀片形狀的選用刀片形狀應(yīng)用場(chǎng)合正三邊形T用于60°、90°、93°外圓、端面、內(nèi)孔車(chē)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(chē)刀帶副偏角三角邊F用于90°

14、;外圓、端面、內(nèi)孔車(chē)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(chē)刀，除加工工藝系統(tǒng)剛性差者均宜采用圓形R用于車(chē)削曲面、成形面、精車(chē)菱形V、D用于數(shù)控車(chē)床（2）號(hào)位2表示刀片后角，用一個(gè)英文字母代表后角共有10種型號(hào)。最常用的是N型（0°），一般用于粗、半精車(chē)；C（7°）、P（11°）型刀片一般用于半精車(chē)、精車(chē)、仿形加工和加工內(nèi)孔。在實(shí)際使用中，后角為零的刀片被廣泛使用。但加工中，實(shí)際后角不可為零，因此車(chē)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(kāi)發(fā)，可彌補(bǔ)這個(gè)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(chē)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(shí)上下面均可作為前刀面使用，使實(shí)際可用刀刃數(shù)增大一倍，如菱形刀片可使用4個(gè)刀刃，T型、S型分別可使用6個(gè)到8個(gè)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(shí)，或內(nèi)圓鏜孔、加工鋁材、鋼材與仿形加工等。（3）號(hào)位3表示刀片尺寸公差等級(jí)，用一個(gè)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，其中6種精度適用于車(chē)刀，代號(hào)為H、E、G、M、N、U。H最高，U最低。在刀片精度

16、等級(jí)中，M級(jí)是最常用的，是較經(jīng)濟(jì)低廉的，應(yīng)優(yōu)先選用，A級(jí)到G級(jí)刀片經(jīng)過(guò)研磨，精度較高。刀片精度要求較高時(shí)，常選用G級(jí)。小型精密刀具的刀片可達(dá)E級(jí)或更高。（4）號(hào)位4表示刀片固定方式及有無(wú)斷屑槽，用一個(gè)英文字母代表刀片固定方式的選擇實(shí)際上就是對(duì)車(chē)刀刀片夾緊結(jié)構(gòu)的選擇。這一項(xiàng)主要表示刀片有孔還是無(wú)孔，無(wú)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(wú)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(hào)位5表示切削刃長(zhǎng)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(zhǎng)度作為代號(hào)。例如代號(hào)16表示刀刃（整數(shù)部分）長(zhǎng)度為16 mm。切削刃長(zhǎng)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(zhǎng)度應(yīng) ³ 1.5倍的背吃刀量，封閉槽形的刀片切削刃長(zhǎng)度應(yīng) ³ 2倍的背吃刀量。（6）號(hào)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(hào)。例如代號(hào)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(lái)承受切削力。（7）號(hào)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(hào)為03，刀片圓弧半徑為1.2 mm，則代號(hào)為12。若為尖角或圓形刀片，則代號(hào)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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(shí)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(chǎng)合槽型代號(hào)槽型特點(diǎn)及適用場(chǎng)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(chē)削與內(nèi)孔車(chē)削0.150.61.06.0K 槽前窄后寬，斷屑范圍較寬，主要用于半精車(chē)和精車(chē)。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(chē)、半精車(chē)和粗車(chē)。0.051.20.510.0W 三級(jí)斷屑槽型，斷屑范圍較寬，粗、精車(chē)都能斷屑，但切削力較

20、大。主要用于半精車(chē)和精車(chē)，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(wú)反屑面，前面成內(nèi)孔下凹的盆形，前角較小。用于車(chē)削鑄鐵等脆性材料。0.150.61.06.0M 兩級(jí)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(chē)削。0.20.61.56.0（8）號(hào)位8表示刃口形式，用一個(gè)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(duì)切削刃強(qiáng)度和壽命有明顯的影響。車(chē)削用的可轉(zhuǎn)位刀片，基本上是倒圓刀刃。（9）號(hào)位9表示切削方向，用一個(gè)英文字母代表R為右切，L為左切，N為左、右均能切。（10）號(hào)位10表示斷屑槽型與槽寬，分別用一個(gè)英文字母及一個(gè)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(hào)為0；槽寬為3.5 mm，代號(hào)為3。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，斷屑槽可分為開(kāi)口式和封閉式兩大類(lèi)。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(chǎng)合，且左切、右切兩種刀片不能混用；后者槽不開(kāi)通，左、右切削刃可以通用，但切削力較大。典型的斷屑槽類(lèi)型、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合參見(jiàn)表2.2。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容

22、按實(shí)驗(yàn)報(bào)告二的要求，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)三 切削力的測(cè)量及經(jīng)驗(yàn)公式的建立一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解切削測(cè)力儀的工作原理、測(cè)力方法和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。2、掌握車(chē)削過(guò)程中背吃刀量ap、進(jìn)給量f和切削速度vc對(duì)切削力的影響規(guī)律。3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，建立切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器具1、設(shè)備：普通車(chē)床CA6140A。2、儀器：切削測(cè)力儀。3、工具：硬質(zhì)合金車(chē)刀、游標(biāo)卡尺、坐標(biāo)紙。4、試件：鋁棒料三、實(shí)驗(yàn)及標(biāo)定原理三向切削力的檢測(cè)原理是使用三向車(chē)削測(cè)力傳感器檢測(cè)三向應(yīng)變，三向應(yīng)變作為模擬信號(hào)，輸出到切削力實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)。測(cè)力系統(tǒng)首先應(yīng)該通過(guò)三向電標(biāo)

23、定以確定各通道的增益倍數(shù)，然后再通過(guò)機(jī)械標(biāo)定確定測(cè)力傳感器某一方向加載力值與三個(gè)測(cè)力方向響應(yīng)的線性關(guān)系。經(jīng)過(guò)這兩次標(biāo)定，形成一個(gè)穩(wěn)定的檢測(cè)系統(tǒng)之后，才能進(jìn)行切削力實(shí)驗(yàn)。測(cè)量切削力的主要工具是測(cè)力儀。測(cè)力儀的種類(lèi)很多，例如機(jī)械測(cè)力儀、油壓測(cè)力儀和電測(cè)力儀。機(jī)械和油壓測(cè)力儀比較穩(wěn)定、耐用；而電測(cè)力儀的測(cè)量精度和靈敏度較高。電測(cè)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(cè)力儀的工作原理：在測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)高精度線性放大區(qū)將輸出電壓放大，并顯示和記錄下來(lái)。輸出應(yīng)變電壓與切削力的大小成正比，經(jīng)過(guò)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(cè)力時(shí)，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(cè)力儀的彈性元件不像圖3.1所示的那樣簡(jiǎn)單，粘貼的電阻應(yīng)變片也比較多，由于要同時(shí)測(cè)量三個(gè)方向的分力，因而測(cè)力儀結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)力環(huán)做基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)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(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)定）還確定了三向力之間的相互響應(yīng)關(guān)系，在測(cè)力過(guò)程中，通過(guò)計(jì)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的目的有兩個(gè)：一是求出某向輸出（數(shù)字）與該向載荷（測(cè)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(duì)另外兩向之間的影響系數(shù)，從而通過(guò)計(jì)算來(lái)消除向間影響而獲得實(shí)際的三向力。若Fx、Fy、Fz力同時(shí)作用于測(cè)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(duì)Fi的相關(guān)系數(shù)。解析方程3.1，相對(duì)三向輸入與輸出，在已知Dx、Dy、Dz的條件下，可求出三個(gè)給定方向的排除了向間干擾的力值Fx、Fy、Fz。四、實(shí)驗(yàn)方法1、準(zhǔn)備工作（1）安裝工件、測(cè)力儀，注意刀尖對(duì)準(zhǔn)車(chē)床中心高。（2）用三根軟管導(dǎo)線將測(cè)力儀和數(shù)顯箱連接起來(lái)（注意X-X、Y-Y、Z-Z相聯(lián)，不可接錯(cuò)），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(xiàng)。（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(shí)驗(yàn)條件。2、切削實(shí)驗(yàn)步驟概述本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)方法是單因素法。在實(shí)驗(yàn)之前已經(jīng)對(duì)測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行了三通道增益標(biāo)定、機(jī)械標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需經(jīng)常進(jìn)行三通道零位調(diào)整，之后再通過(guò)數(shù)字顯示觀察輸出情況，若輸出穩(wěn)定就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在顯示器面板上點(diǎn)擊“切削力實(shí)驗(yàn)”圖標(biāo)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在切削力實(shí)驗(yàn)向?qū)Ы缑嫔?，可以點(diǎn)擊激活亮顯了的項(xiàng)目，調(diào)出相應(yīng)的界面和程序運(yùn)行。對(duì)于需要將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的項(xiàng)目“測(cè)力傳感器標(biāo)定”和“切削力實(shí)驗(yàn)”，在點(diǎn)擊其軟按鈕之前，應(yīng)先在“要進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)必須在此輸入實(shí)驗(yàn)編號(hào)”欄目?jī)?nèi)，給出實(shí)驗(yàn)編號(hào)，點(diǎn)擊確定軟按鈕，激活所有項(xiàng)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三通道的零位調(diào)整零位控制是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中非常重要的一個(gè)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(huì)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(shí)，雖然顯示的數(shù)值僅為2800N，但實(shí)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(shí)時(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行控制，參見(jiàn)圖

29、3.3。圖3.3 三向力數(shù)字顯示界面（3）切削力實(shí)驗(yàn)方式向?qū)г谇邢髁?shí)驗(yàn)向?qū)Ы缑鎯?nèi)，點(diǎn)擊切削力實(shí)驗(yàn)方式向?qū)к洶粹o，調(diào)出切削力實(shí)驗(yàn)方式向?qū)Ы缑?，解決實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置與實(shí)驗(yàn)方式選擇等實(shí)驗(yàn)中的重要問(wèn)題，參見(jiàn)圖3.4。圖3.4 切削力實(shí)驗(yàn)方式向?qū)Ы缑孢x擇測(cè)力傳感器型號(hào)，同時(shí)顯示其三方向測(cè)力范圍。在“輸入切削條件”欄目?jī)?nèi)，可根據(jù)實(shí)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(chē)床型號(hào)、刀片材料、工件狀況。接下來(lái)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(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。3、單因素實(shí)驗(yàn)步驟（1）改變背吃刀量單因素切削力實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，操作過(guò)程大致如下：1）在切削力實(shí)驗(yàn)方式向?qū)Ы缑妫c(diǎn)選改變背吃刀量軟按鈕，調(diào)出單因素實(shí)驗(yàn)方式中改變背吃刀量的輔助實(shí)驗(yàn)界面，參見(jiàn)圖3.5。圖3.5 改變背吃刀量單因素切削力實(shí)驗(yàn)界面2）在“點(diǎn)序”欄內(nèi)，點(diǎn)選實(shí)驗(yàn)點(diǎn)序號(hào)（兩位數(shù)，一般從1開(kāi)始）。如果要?jiǎng)h除該點(diǎn)序的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)點(diǎn)擊刪除此點(diǎn)數(shù)據(jù)軟按鈕。如果要?jiǎng)h除以前的所有實(shí)驗(yàn)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?jī)?nèi)，輸入進(jìn)給量和切削速度。對(duì)于切削速度，只須輸入工件加工直徑及車(chē)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(huì)自動(dòng)計(jì)算并顯示出切削速度；n 在“改變的切削用量”欄目?jī)?nèi)，點(diǎn)選或輸入背吃刀量數(shù)值。4）確定采樣時(shí)間，并且按設(shè)定的切削用量調(diào)整車(chē)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(shuō)明進(jìn)行零位調(diào)整。6）啟動(dòng)車(chē)床進(jìn)行切削，待切削穩(wěn)定后，按下開(kāi)始數(shù)據(jù)采集軟按鈕，界面上會(huì)自動(dòng)顯示采樣進(jìn)程時(shí)間，以及不斷變換著的三向切削力的數(shù)值和圖線。經(jīng)過(guò)采樣規(guī)定時(shí)間后，程序?qū)⒆詣?dòng)停止采樣，同時(shí)操作者立即停止切削！結(jié)束采樣后，系統(tǒng)將計(jì)算出這一實(shí)驗(yàn)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(huà)三個(gè)點(diǎn)，再用直線將其與上三實(shí)驗(yàn)點(diǎn)連起來(lái)，獲得通過(guò)各實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)點(diǎn)序號(hào)”，使其數(shù)值加1，即進(jìn)入下一點(diǎn)的切削實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，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(gè)點(diǎn)）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。8）當(dāng)采集完數(shù)據(jù)時(shí)，按下求單因素實(shí)驗(yàn)式軟按鈕，程序?qū)船F(xiàn)有的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立ap-Fc、ap-Ff、ap-Fp關(guān)系實(shí)驗(yàn)公式，畫(huà)ap-Fc、ap-Ff、ap-Fp擬合曲線圖。9）按下保存單因素實(shí)驗(yàn)式軟按鈕，將已經(jīng)獲得的改變背吃刀量單因素實(shí)驗(yàn)公式中的系數(shù)和指數(shù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)保存。10）在界面的右下角，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)公式，已經(jīng)很清楚地顯示了這三個(gè)單因素實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況。如果已經(jīng)完成了兩個(gè)單因素實(shí)驗(yàn)，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?shí)驗(yàn)公式進(jìn)行綜合，計(jì)算出相應(yīng)的綜合公式，并將這三個(gè)綜合公式寫(xiě)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于還沒(méi)有完成單因素實(shí)驗(yàn)的那個(gè)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(shí)驗(yàn)向?qū)к洶粹o，返回切削力實(shí)