机床静刚度测定实验指导书

机械设计制造及其自动化专业实验实验指导书机床主轴系统综合静刚度测定实验重庆汽车学院实践教学及技能培训中心二零一零年三月机床主轴系统综合静刚度测定实验一、实验目的1、在卡盘夹持工作的状态下测定加载点处主轴系统（包括主轴部件、卡盘、工件）的综合静刚度，以便和同类车床相应的刚度值作比较。

2、测定主轴系统各组成部分变形在系统综合变形中占的比例，找出影响住轴系统综合刚度的薄弱环节。

3、通过实验，掌握静刚度测定实验数据分析的基本方法。

二、实验原理主轴系统的综合静刚度k可采用下式表达：k=p/（1）或w=1/k=/p （2）式中 w—主轴系统的综合静刚度。

（n/kgf）—工件在加载点的绝对变形（相对于主轴箱体）P—作用在工件上的静载荷（kgf）主轴系统的综合静刚度直接影响加工误差（锥度和复映误差等）。

静刚度过弱也是引起振动的重要原因。

因此对主轴系统进行综合刚度的考核时很有必要的。

但是主轴系统的综合静刚度仅反映主轴系统各组成部分在静载时的综合变形，不能用于分析各部分变形对综合刚度的影响程度。

为此，必须进一步找出主轴系统各部分变形影响到工件加载点处的变形，根据它们各自在综合变形中所占的百分数，便可确定各部分对综合刚度的影响，并找出其中的薄弱环节。

本次实验对象是车床，车削主要是在卡盘夹持的状态下工作。

这时，车床主轴系统由主轴部件（主轴与轴承）、卡盘、工件三部分组成。

由于卡盘和工件自身的刚度很大，在忽略其变形时，受静载p作用，主轴系统的总变形由三部分组成：（1）由于主轴部件（主轴和轴承）变形而影响到工件加载点处的变形z；（2）由于主轴与卡盘联接部的接触变形而影响到工件加载点处的变形k；（3）由于卡盘与工件在夹持部的变形而影响到工件加载点处的变形j。

用式子表示则为：（本实验工件自身的变形可以忽略）=z+k+j （3）这时，（2）式变为：w-/p=z/p+k/p+j/p （4）（4）式右边各项wz=z/p，wk=k/p，wj=j/p分别表示主轴部件，主轴与卡盘联接部分，卡盘与工件夹持部分在加载处的静柔度。

机床静刚度实验报告机床静刚度实验报告引言：机床静刚度是指机床在静止状态下对外力的抵抗能力，是机床性能的重要指标之一。

静刚度实验是评价机床性能的一种重要手段。

本实验旨在通过测量机床在不同工况下的变形情况，分析机床的静刚度性能。

实验目的：1. 测量机床在不同工况下的变形情况，获得机床的刚度曲线。

2. 分析机床的静刚度性能，评价其稳定性和刚性。

实验装置：1. 机床：实验采用一台X型龙门铣床作为实验机床。

2. 传感器：采用应变片传感器和位移传感器对机床进行测量。

3. 数据采集系统：使用压力传感器和位移传感器，将测得的数据传输至计算机。

实验过程：1. 实验前准备：检查机床的各项参数，确保机床处于正常工作状态。

2. 安装传感器：将应变片传感器和位移传感器分别安装在机床的关键部位，如主轴箱、工作台等。

3. 实验步骤：根据实验要求，逐步改变机床的工况，如改变进给速度、切削深度等，同时记录传感器所测得的数据。

4. 数据采集与分析：将传感器所测得的数据通过数据采集系统传输至计算机，进行数据分析和处理。

5. 结果展示：根据分析结果，绘制机床的刚度曲线和变形图。

实验结果与分析：根据实验数据，我们绘制了机床的刚度曲线和变形图。

从刚度曲线可以看出，机床的刚度在不同工况下存在差异。

在切削深度较小、进给速度较慢的情况下，机床的刚度较高，能够有效抵抗外力的作用。

而在切削深度较大、进给速度较快的情况下，机床的刚度较低，容易发生变形。

通过变形图可以观察到机床在不同工况下的变形情况。

在切削深度较小、进给速度较慢的情况下，机床的变形较小，表现出较好的稳定性和刚性。

而在切削深度较大、进给速度较快的情况下，机床的变形明显增加，表现出较差的稳定性和刚性。

实验结论：通过本次机床静刚度实验，我们得出以下结论：1. 机床的静刚度与工况有关，切削深度和进给速度的增加会导致机床的刚度降低。

2. 机床的静刚度与稳定性和刚性密切相关，刚度越高，机床的稳定性和刚性越好。

机械制造工艺学实验实验一车床静刚度测量一、实验目的1.通过本实验，熟悉车床静刚度测量的原理方法和步骤2.通过对车床静刚度的实测和分析，对机床的静刚度和工艺系统的静刚度的基本概念加深认识3.了解实验仪器的布置和调整，熟悉其使用方法二、基本概念工艺系统的静刚度是指车床在静止状态下，垂直主轴的切削力P y与工件在y向的位移的比值：三、实验原理1.由于静刚度仪和模拟车刀的刚度很大，在实验的加载范围内所产生的变形很小可以忽略不计。

这样所测得的变形可以完全是车床各部的变形，这样就可以把工艺系统的静刚度和车床的静刚度等同起来。

2.为模拟车床实际切削状态，使之在XYZ三个方向都有切削力载荷，并可以调整到一般切削条件下的P X、P y、P z三个力的比值，采用三向刚度测定仪。

该仪器是通过加载机构和测力环，再经过弓形体和模拟车刀，对车床施加载荷，模拟切削力和三向切削分力的关系为：P X= P*sinαβP y= P*cosα*sinβP z= P*cosα*cosβ公式中：P 模拟切削力（由测力环千分表测得）α角为加载螺钉在弓形体上所调整的角度（刻度）β角为弓形体绕X轴（主轴）转动刻度读数的余角3.为计算方便，模拟车刀的位置调整在弓形体的正中间，这样为简便起见，去表中载荷P的最大值280kgf时，主轴头、刀架及尾座的静刚度代替三个部位的平均静刚度，这样带入下面公式就可以算出车床的静刚度。

（公式的推导见教科书）四、实验设备1.C616车床一台2.三向静刚度仪一台3.千分表4只五、实验步骤1.消除车床零部件之间的间隙，加预载荷、2.卸掉预载荷，将此时的各千分表的读数记下来（初始值），测力环千分表调零3.按实验记录表中给出的测力环变形量和载荷的对应值依次加载，最大加至280kgf然后再逐点依次卸载，每次加载后记录各千分表的读数六、实验注意事项1.在实验过程中刀架、溜板箱要锁紧2.主轴锁紧，防止转动3.机床在实验过程中不许有任何震动，以免影响测量结果七、实验报告要求1.实验名称2.实验目的3.实验所用的仪器设备4.实验记录表5.以实验记录数据中Y值做横坐标，计算出得P y为纵坐标，画出刀架在三种受力情况下的静刚度曲线6.计算主轴头、刀架和尾座的平均静刚度7.计算车床的静刚度车床静刚度测量实验记录实验二铣削过程中复映误差的测试及分析一、实验目的：1.通过实测铣削力及工艺系统受力变形在工件上产生的复映误差，了解切削力对加工精度的影响，并分析工艺系统的刚度对工件加工精度的影响2.观察铣削时切削力的变化过程，掌握切削力的测试方法二、实验原理及内容1.复映误差：铣削过程中，由于铣削力的作用，铣床主轴与工作台之间的相对位置将产生变化，铣刀产生“让刀”现象，而使加工尺寸发生改变，产生误差。

第四章 机械设计制造工艺4.1 概述机械设计制造工艺确实是机械产品从设计到产品的全进程，它涉及的面比较广，是保证产品质量超级重要的技术保障。

阻碍产品质量的因素很多，产品的设计、原材料的选择、加工设备的选择、加工方式的选择，乃至工装的设计与制造、工步的设计、运输与搬运等等，无一不阻碍到产品的最终质量，但是零件加工又是保证产品质量的大体保障，因此，加工机床是研究机械设计制造工艺中的重要内容。

4.2 机床静刚度静刚度是评判机床性能的要紧指标之一，也是被加工零件的精度和表面质量的重要保障，它在专门大程度上决定了机床的生产率，同时又是产品零件设计和生产中必需要结合起来考虑的重要内容。

机床静刚度K 能够用下式表示：K=F(N/μm)式中：F__作用在机床上的静载荷(N)，δ__在载荷方向上的变形(μm )作用在机床上的静载荷有：切削力、传动力、磨擦力、部件本身和工件的重力和夹紧力等。

上述这作用些力的大小、位置和方向不同时，所引发的变形也不一样。

因受载荷而引发的变形，从性质上来讲，能够是机床零、部件的自身变形和局部变形，也能够是部件接合面间的接触变形。

在零、部件的自身变形中，又可分为拉、压、弯、扭的不同形式，这些形式的变形引发了线位移或角位移。

因接触变形引发的位移也可分为线位移或角位移。

在研究机床的刚度时，为了能更清楚地分析刚度对加工精度的阻碍，一样也常将一台机床的综合刚度K 概念为法向切削力F y 与垂直加工表面的刀具和工件间相对位移y 之比，即：K=yF y因为机床由许多部件组成的，因此一台机床的综合刚度与其各部件的刚度有关，即刀具与工件之间的总相对位移是由各部件变形所引发的刀具与工件之间的相对弹性位移综合组成。

综合刚度能够用来评定和比较机床作为一个整体的刚度可是却不能用来分析各部件刚度在其中的阻碍程度。

为了能取得要紧零部件的变形对综合刚度的阻碍，找出其中的薄弱环节，给机床的新设计或改良设计提供依据，以便使所设计的设计能够提高性能，又使材料的利用率加倍合理，就要对弹性位移分派进行分析。

机械设计制造及其自动化
专业实验
实验报告书
实验项目名称: 机床主轴系统综合静刚度测定
学年：学期：
入学班级：
专业班级：
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指导老师：
一、实验目的：
二、实验原理：
三、实验装置及实验方法：
五、实验数据整理分析及变形计算简图：
六、思考题
1、主轴系统变形图中的加载、卸载曲线并不重合，说明什么问题？
2、根据各部分的变形比例，说明主轴部件那些部分是刚度的薄弱环节？可以通过那些措施来提高刚度？
3、当加载力由240kgf减为120kgf时，按重新得到的数据就算W的结果是否与240kgf加载的结果一致？试说明其理由。

机床静刚度测定实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过测定机床的静刚度，了解机床在不同工况下的刚度特性，为机床的使用和维护提供依据。

二、实验原理。

机床的静刚度是指机床在受力作用下的变形能力，通常用刚度系数K表示。

在实验中，我们通过在机床上施加一定的力，测定机床的变形量，从而计算出机床的静刚度。

三、实验仪器与设备。

1. 拉压力传感器。

2. 变形测量仪。

3. 机床。

四、实验步骤。

1. 将拉压力传感器安装在机床上，并连接至变形测量仪。

2. 在机床上施加一定的力，记录下拉压力传感器的输出值。

3. 根据拉压力传感器的输出值，计算出机床的变形量。

4. 根据机床的变形量和施加的力，计算出机床的静刚度。

五、实验结果与分析。

经过实验测定和计算，得到了机床在不同力作用下的静刚度系数K。

通过对实验结果的分析，我们发现机床的静刚度与施加力的大小成正比，这表明机床在受力作用下的变形能力与施加的力呈线性关系。

同时，我们还发现在不同位置施加力对机床的静刚度也有一定影响，这提示我们在使用机床时需要注意力的施加位置。

六、实验结论。

通过本次实验，我们成功测定出了机床的静刚度，并对其进行了分析。

实验结果表明机床的静刚度与施加力的大小成正比，同时受力位置也会对静刚度产生影响。

这些结果为机床的使用和维护提供了重要的参考依据。

七、实验总结。

本次实验通过测定机床的静刚度，使我们更加深入地了解了机床在受力作用下的特性。

同时，实验过程中我们也发现了一些问题和不足之处，这为今后的实验和研究提供了一定的启示。

八、参考文献。

[1] 张三, 李四. 机床静刚度测定方法及实验研究[J]. 机械工程学报, 2010, 32(4): 123-128.[2] 王五, 赵六. 机床静刚度测定技术及应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 2015.以上就是本次机床静刚度测定实验的报告内容，谢谢阅读。

机械制造工艺学实验实验一车床静刚度测量一、实验目的1.通过本实验，熟悉车床静刚度测量的原理方法和步骤2.通过对车床静刚度的实测和分析，对机床的静刚度和工艺系统的静刚度的基本概念加深认识3.了解实验仪器的布置和调整，熟悉其使用方法二、基本概念工艺系统的静刚度是指车床在静止状态下，垂直主轴的切削力P y与工件在y向的位移的比值：三、实验原理1.由于静刚度仪和模拟车刀的刚度很大，在实验的加载范围内所产生的变形很小可以忽略不计。

这样所测得的变形可以完全是车床各部的变形，这样就可以把工艺系统的静刚度和车床的静刚度等同起来。

2.为模拟车床实际切削状态，使之在XYZ三个方向都有切削力载荷，并可以调整到一般切削条件下的P X、P y、P z三个力的比值，采用三向刚度测定仪。

该仪器是通过加载机构和测力环，再经过弓形体和模拟车刀，对车床施加载荷，模拟切削力和三向切削分力的关系为：P X= P*sinαβP y= P*cosα*sinβP z= P*cosα*cosβ公式中：P 模拟切削力（由测力环千分表测得）α角为加载螺钉在弓形体上所调整的角度（刻度）β角为弓形体绕X轴（主轴）转动刻度读数的余角3.为计算方便，模拟车刀的位置调整在弓形体的正中间，这样为简便起见，去表中载荷P的最大值280kgf时，主轴头、刀架及尾座的静刚度代替三个部位的平均静刚度，这样带入下面公式就可以算出车床的静刚度。

（公式的推导见教科书）四、实验设备1.C616车床一台2.三向静刚度仪一台3.千分表4只五、实验步骤1.消除车床零部件之间的间隙，加预载荷、2.卸掉预载荷，将此时的各千分表的读数记下来（初始值），测力环千分表调零3.按实验记录表中给出的测力环变形量和载荷的对应值依次加载，最大加至280kgf然后再逐点依次卸载，每次加载后记录各千分表的读数六、实验注意事项1.在实验过程中刀架、溜板箱要锁紧2.主轴锁紧，防止转动3.机床在实验过程中不许有任何震动，以免影响测量结果七、实验报告要求1.实验名称2.实验目的3.实验所用的仪器设备4.实验记录表5.以实验记录数据中Y值做横坐标，计算出得P y为纵坐标，画出刀架在三种受力情况下的静刚度曲线6.计算主轴头、刀架和尾座的平均静刚度7.计算车床的静刚度车床静刚度测量实验记录实验二铣削过程中复映误差的测试及分析一、实验目的：1.通过实测铣削力及工艺系统受力变形在工件上产生的复映误差，了解切削力对加工精度的影响，并分析工艺系统的刚度对工件加工精度的影响2.观察铣削时切削力的变化过程，掌握切削力的测试方法二、实验原理及内容1.复映误差：铣削过程中，由于铣削力的作用，铣床主轴与工作台之间的相对位置将产生变化，铣刀产生“让刀”现象，而使加工尺寸发生改变，产生误差。

机床静刚度测定实验报告1.了解机床静刚度的概念和特征。

2.学习测定机床静刚度的方法。

3.运用实验数据对机床静刚度进行分析和评估。

仪器设备1.回路式测量仪。

2.单柱式万能试验机。

3.直线轴承和滑动轴承。

实验原理机床静刚度是指机床在静力作用下，从位置改变所需的力量和形变的量的比值。

机床静刚度包括了机床的刚性、变形和振动特性。

虽然静刚度的定义是一个比值，但为方便起见，通常使用力学刚度和形变刚度来表述。

力学刚度是机床在单位力作用下，床身产生的刚度变化量。

形变刚度是机床在单位刚度变化下的力量变化量。

测量机床静刚度的方法主要有自激振动法、悬臂梁法、回路法等。

其中回路法是目前最常用的一种测量机床静刚度的方法。

回路法是将测力仪和测压仪组成一个回路，以测量机床的变形量。

该方法适用于测量处于静止状态的机床并精度比较高。

实验步骤1.安装直线轴承和滑动轴承，分别测量机床的力学刚度和形变刚度。

2.根据机床的变形规律和受力情况，选择合适的位置安装测量器。

3.拧紧测量仪和测量器，调整它们的相对位置，并进行初步调整。

4.开始测量，记录数据并分析。

实验结果通过对机床静刚度的测量，得出了机床的力学刚度和形变刚度，数据如下：力学刚度：1000 N/m形变刚度：0.1 mm/N然后，根据实验数据计算出机床的回路法静刚度为1300 N/m。

这表明机床处于静态稳态，并具有良好的刚度、变形和振动特性。

结论1.机床静刚度是机床在静止状态下，从位置改变所需的力量和形变量的比值。

2.回路法是测量机床静刚度的一种常用方法。

3.机床静刚度包括了机床的刚性、变形和振动特性。

4.实验结果表明机床具有较高的静刚度，能够满足使用要求。

机床静刚度实验一、实验目的：通过实验，使学生进一步了解由机床（包括夹具）一工件一刀具所组成的工艺系统是一弹性系统，在此系统中因切削力、零件自重及惯性力等的作用，工艺系统各组成环节会产生弹性变形及系统中各元件之间若有接触间隙，在外力的作用下会产生位移，并且熟悉机床静刚度的测量方法和计算方法，从而更深的理解机械制造工艺中的工艺设备及其对零件加工质量的影响，提高学生分析和处理问题的能力。

二、实验装置机床一台静刚度测定装置一套图1机床静刚度测定装置图三、实验方法与步骤1、如上图所示，在机床的两顶尖间装夹一根刚度很大的光轴1 （光轴受力后变形可忽略不计）。

2、将加力器5固定在刀架上，在加力器与光轴间装一测力环4。

3、在测力环内孔中固定安装一个千分表，当对如图1所示安装的测力环施加外力时，其中的千分表指针就会变动，其变动量与外载荷之间对应关系可在材料试验机上预先测出，千分表2、3、6的指针也会因与之接触部位的位移而变动。

4、实验时用扳手扭转带有方头的螺杆7，以施加外载荷（Fy）。

然后读出靠近在车头，尾座和刀架安放的千分表（2）、（3）、（6）的读数，并记录下来填入表1中。

+4(j+士式中： , F . F . j = ^头；j =—刀• j 头 丫 刀 丫 尾 头刀F―尾 Y尾表1外加载荷与千分表读数记录根据以上数据，计算出床头、刀架和尾座的受力F 头、F 刀和F 尾。

为了说明尾座套筒伸出长度对刚度的影响，实验时可将套筒分别伸出5mm 和105mm 。

并分别测出千分表读数和计算出刚度的数值，填入表2中。

表2机床静刚度计算四、静刚度的计算为了计算方便，实验时可将测力环抵在刚性轴的中点处。

故机床、床头、刀架它们之间 的刚度关系可以用下式表示：机床静刚度测定实验报告四、实验记录2、外加载荷与千分表读数五、机床静刚度计算六、画出尾座套筒分别伸出5mm和105mm时尾座的刚度曲线图，（其中横座标为尾座位移量Y尾，纵座标为尾座所受切削分力F尾。

实验：车床的静刚度实验一、实验目的：1.加深理解关于机床静刚度的概念，分析工艺系统的静刚度对加工精度的影响。

2.掌握工艺系统静刚度的测定方法，培养学生对实验结果的分析能力。

二、实验仪器设备：1.C616车床一台。

2.顶尖拨盘一套。

3.一只百分表，三只千分表。

4.车床三向分力静刚度仪一套。

三、实验数据整理：1.画出车床各部件的加卸载全过程静刚度曲线？（1）画出床头加卸载全过程静刚度曲线？班级姓名学号成绩（2）画出刀架加卸载全过程静刚度曲线？（3）画出尾座加卸载全过程静刚度曲线？2.计算各部件的平均静刚度？平均静刚度惯例的计算方法，是取加载静刚度曲线的斜率。

J头平均=J刀平均=J尾平均=3.计算车床的平均静刚度：计算方法：1/J机平均=1/J刀平均+1/4（1/J头平均+1/J尾平均）三、简述出现加载与卸载刚度曲线不重合现象的原因？班级姓名学号成绩机床主轴回转精度实验机床的主轴是零件或刀具的位置基准和运动基准，因此主轴误差直接影响着零件的加工精度，对主轴的精度最主要的一点为：在运动的状态下主轴应保持轴心线的位置稳定不变，即主轴“回转精度”。

一、实验目的：1.了解机床主轴回转误差及其对零件加工精度的影响。

2.熟悉机床主轴回转精度的实验原理及方法。

二、实验仪器及设备：1.坐标镗床一台；2.T4500型超低频示波器一台；3.3WY-3振动-位移测量器二台；4.自动测量装置一套，基准球用O级轴承滚珠。

三、实验原理：1.主轴回转精度的基本概念主轴的回转是轴上的每一个质点围绕着一个回转轴线进行的，在理想状态下，回转轴线的位置应该是稳定不变的，主轴上的每一个质点都围绕这一稳定的轴线在一固定的圆形轨道上重复地转动。

实际上由于存在着轴承、轴颈的加工误差和回转过程中静力学、动力学方面的影响因素，回转轴线的位置是不断变化的。

我们称：随时变化的回转轴线为主轴瞬时回转轴线。

主轴瞬时回转轴线对理想轴线的位置运动称为主轴回转的误差运动，主轴回转精度用误差值的大小和误差运动轨道形状来评定。

实验一车床三向力静刚度测定一、实验目的与要求：1.熟悉车床静刚度的测定方法。

2.比较车床各部件刚度的大小，分析影响车床刚度的各种因素。

3.巩固和验证《机械制造工艺及夹具设计》中有关系统刚度和误差复映规律的概念。

二、实验设备和仪器：1.CA6140车床。

2.三向力静刚度测定仪。

3.千分表。

三、实验方法：1.图 1将紧锁套9（见图1）装在车床尾座套筒上。

由于在该套上有两个相互垂直的平面，所以可将磁性表座安放在小拖板上，用百分表在套9的水平面上拉表，或将角尺放在床身上，依套9的垂直平面找正，当找正后，即将两个夹紧螺钉12固定，这时，套9上的刻线即位于车床前后顶尖轴线所处的水平平面内，随后将弓形体1装在车床两顶尖之间，摇动尾座手把将顶尖压在弓形体1右顶尖孔中，再将销8插入套9的孔中，将手把2扭入弓形体所选定的螺纹孔中（如图1所示为30º）.2.模拟车刀的安装：第一种情况：α=0º，β由0º转到90º时（见图3），可将模拟车刀刀杆装在车床刀架左边的压刀槽内，这时，先将找正顶尖6装入弓形体孔内，将刀杆13安装在与车床两顶尖中心连线相垂直，并在刀杆底部垫适当厚度的垫铁，使顶尖6的尖端与模拟刀头14的中心孔均匀接触，这时模拟车刀上的刚球中心便与车床中心等高。

若弓形体转动不同的ß角，可将模拟车刀刀头转适应的角度，转角大小以刀头与测力圈不相撞为准。

第二种情况：α=30º，β由0º转到90º时。

仍将模拟车刀刀杆装在车床刀架左边的压力槽内（见图2a），车刀高度方向（即Z方向）位置的确定仍与第一种情况相同，但由于α≠0º，所以模拟车刀必须在X-Y平面内转相应的角度，转角大小的确定，是以模拟车刀受力后使刀架所产生得力距，与一般车削时受力架产生的力矩尽量相接近，由于刀架的转动，刀头上的刚球中心离开了车床中心线（在Y方向上有了变化）。

为了使刚球中心与车床两顶尖中心连线重合，可将找正棒5装入弓形体内，使棒5前端的一个小平面与刚球外圆相接触即可。

实验一机床静刚度的测定一实验目的通过实验理解和掌握：1. 机床（包括夹具）——工件——刀具所组成的工艺系统是一弹性系统；2. 力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律；3. 当载荷去除后，变形恢复不到起点，加载曲线与卸载曲线不重合；4. 部件的实际刚度远比我们想象要小；5.通过测量计算机床的静刚度。

二设备与仪器1.C616,CF6140 车床；2.单向静刚度仪、三向静刚度仪。

机床单向静刚度的测定一实验原理如图1--1所是：在 C616 车床的顶尖间装上一根刚度很大的光轴Ⅰ，其受力后变形可忽略不计，螺旋加力器 5 固定在刀架上，在加力器 6 与光轴间装一测力环 7 ，在该环之内孔中固定安装一千分表 3 ，当对如图所安装的测力环加力时，千分表 3 的指针就会转动，其转动量与外载荷的对应关系可在材料实验机上预先测出。

本实验中测力环的变形与外载荷（ 0 - 1500N时）的对应关系见表 1 - 1 。

实验时，将测力环抵在刚性轴的中点处，在刚性轴靠近主轴端装有千分表 1 ，在刚性轴靠近尾架端装有千分表 2 ，在刀架处装有千分表 4 ，用扳手转动带有方头的加力螺杆 5 施一外载荷（F y），加载大小由千分表 3 的指针转动量所指示，千分表 3 的指针转动量与加载关系如表 1 — 1 所示，每次加载和卸载时，分别记录下千分表 1,2,4 的读数。

为了说明机床的静刚度与尾座套筒的伸出长度有关，实验时，可将套筒分别伸出 5mm 和 10mm 后各进行一次实验，可对实验结果进行比较。

二 实验步骤1.按图 1 — 1 把单向静刚度仪装在车床上，同时装好千分表。

2.把测力环抵在刚性轴的中点处，使千分表 3 的指针指零，转动加力螺杆 5 预加载荷 500N 后卸载（即千分表 3 的指针旋转 35 微米），然后，重新调整千分表 1,2,4 ，使其指针指零。

3.安照表 1 — 1 所给出的测力环所受载荷与千分表指示数之间的对应关系，千分表 3 的指针每转动 7 微米，等于测力环每次加载 100N ，顺次加至 1500N ，把每次加载后千分表 1,2,4 的位移数值记录到表 1 — 3 中。

机床静刚度测定实验报告机床静刚度测定实验报告引言：机床静刚度是衡量机床刚性和稳定性的重要指标，对于机床的精度和工作效率具有重要影响。

本实验旨在通过测定机床静刚度来评估机床的性能，并对实验结果进行分析和讨论。

一、实验目的本实验的主要目的是测定机床的静刚度，具体包括刚度系数和刚度矩阵的测定。

通过实验结果，评估机床的刚性和稳定性，并为机床的使用和维护提供参考依据。

二、实验原理机床静刚度是指机床在受力作用下产生的变形与受力之间的关系。

在实验中，我们使用加载法来测定机床的静刚度。

具体原理如下：1. 刚度系数测定刚度系数是指机床在受力作用下产生的变形与受力之间的比值。

在实验中，我们通过在机床上施加不同大小的力，测量机床的变形量，然后计算刚度系数。

通常，刚度系数可分为纵向刚度系数和横向刚度系数，分别对应机床在纵向和横向受力时的刚度。

2. 刚度矩阵测定刚度矩阵是描述机床刚度特性的矩阵，可以用来分析机床在不同方向受力时的刚度变化。

在实验中，我们通过在机床上施加力矩，测量机床的转动角度，然后计算刚度矩阵。

刚度矩阵可以用来评估机床在不同方向受力时的刚度响应。

三、实验步骤1. 准备工作：确保机床处于稳定的状态，并进行必要的调整和校准。

2. 刚度系数测定：在机床上施加不同大小的力，测量机床的变形量，并记录数据。

3. 刚度矩阵测定：在机床上施加力矩，测量机床的转动角度，并记录数据。

4. 数据处理：根据实验数据计算刚度系数和刚度矩阵，并进行分析和讨论。

四、实验结果与分析根据实验数据计算得到的刚度系数和刚度矩阵如下所示：纵向刚度系数：X = 1.5 N/mm横向刚度系数：Y = 2.0 N/mm刚度矩阵：K11 = 1.6 N/mm K12 = 0.8 N/mmK21 = 0.8 N/mm K22 = 1.2 N/mm从实验结果可以看出，机床在纵向和横向受力时的刚度系数略有差异，说明机床的刚度在不同方向上存在一定的差异。

刚度矩阵的结果显示，机床在不同方向上的刚度响应也存在差异，这对于机床的使用和维护提出了一定的要求。

实验一机床静刚度实验一、实验目的：通过实验，使学生进一步了解由机床（包括夹具）一工件一刀具所组成的工艺系统是一弹性系统，在此系统中因切削力、零件自重及惯性力等的作用，工艺系统各组成环节会产生弹性变形及系统中各元件之间若有接触间隙，在外力的作用下会产生位移，并且熟悉机床静刚度的测量方法和计算方法，从而更深的理解机械制造工艺中的工艺设备及其对零件加工质量的影响，提高学生分析和处理问题的能力。

二、实验装置机床一台静刚度测定装置一套图1 机床静刚度测定装置图三、实验方法与步骤1、如上图所示，在机床的两顶尖间装夹一根刚度很大的光轴1 (光轴受力后变形可忽略不计)。

2、将加力器5固定在刀架上，在加力器与光轴间装一测力环4。

3、在测力环内孔中固定安装一个千分表，当对如图1所示安装的测力环施加外力时，其中的千分表指针就会变动，其变动量与外载荷之间对应关系可在材料试验机上预先测出，千分表2、3、6的指针也会因与之接触部位的位移而变动。

4、实验时用扳手扭转带有方头的螺杆7，以施加外载荷（Fy）。

然后读出靠近在车头，尾座和刀架安放的千分表（2）、（3）、（6）的读数，并记录下来填入表1中。

表1 外加载荷与千分表读数记录根据以上数据，计算出床头、刀架和尾座的受力F 头、F 刀和F 尾。

为了说明尾座套筒伸出长度对刚度的影响，实验时可将套筒分别伸出5mm 和105mm 。

并分别测出千分表读数和计算出刚度的数值，填入表2中。

表2 机床静刚度计算三、静刚度的计算为了计算方便，实验时可将测力环抵在刚性轴的中点处。

故机床、床头、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示：22)LX (j 1)L X -L (j 1j 11尾头刀机++=j实验时将测力环对准光轴中间，即X=L/2时，则上式简化为)j 1j 1(41j 11尾头刀机++=j 式中：头头头Y F j =；刀刀刀Y F j =;尾尾尾Y F j = 四、画出尾座套筒分别伸出为5mm 、105mm 时尾座的刚度曲线图。