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车削力的测定及经验公式的建立一.实验目的1． 了解各种测力传感器的特点及测量原理，培养学生综合运用测试技术、计算机数据处理技术、切削原理等方面知识的能力，掌握切削力的测量方法。
2． 研究车削用量a p 、f 、υc 以及刀具前角γo 对切削力的影响规律。
3． 用测力仪直接测出车削力，用计算机将实验数据加以处理，建立车削力经验公式。
二.实验要求1．了解电阻式切削测力仪的工作原理，了解切削力测量系统的构成及各部分的作用。
2．记录实验数据，利用计算机对实验数据进行处理，建立起车削力的经验公式。
3．分析这次建立的车削力经验公式与教材上推荐的经验公式之间的差别，指出正确的东西和存在的问题。
4．根据实验数据，找出切削速度和刀具前角与切削力之间的关系，并分析这两个因素对切削力的影响规律。
三.测力系统的原理及构成实验中采用的仪器设备的连接方式见图1测力仪的种类很多，有机械测力仪，油压测力仪和电测力仪。
其中电测力仪还包括很多种形式，如电阻式、电压式、电容式、压电式和电磁式等。
目前电阻式和压电式测力仪用的较为普遍。
我们这次实验使用电阻式测力仪。
电阻式测力仪的工作原理见“测试技术”课的有关内容。
测力仪上粘贴电阻应变片的弹性元件有许多种，除简单的梁式外，还有筒式、薄板式、筋式、八角环式等多种。
目前常用的是双层八角环式车削测力仪。
电阻应变片一般常用规格是2×10或3×5，电阻值为120欧姆，贴片前必须对应变片进行精确的测定，选择电阻值非常接近的应变片（一般电阻差不超过0.1欧姆）组成一个桥路，这样便于电桥的平衡。
电桥输出端的电位差及由此而产生的电流都很微弱，难于直接测量，必须经过电阻应变仪放大，再经过A/D 转换成数字信号输入计算机。
图2是在车床上建立的测量切削力的系统。
测力仪的标定是找出车刀刀夹上受到的外力与计算机采集到的数字量之间的关系以便使计算机直接显示出车削力的实际数值，我们实验使用的测力仪，它的标定工作已由实验室完成，实验时可直接从计算机屏幕上记录切削力的具体数值（或用打印机把数据打印出来）。
实验目录实验一、车刀角度的测量。
实验二、（1）车削力的测定及经验公式的建立。
（2）用切削力动态测量显示系统和YDC-III89型压电式车削测力仪测量三向车削力。
附录：切削力动态测量显示系统和YDC-III89型压电式车削测力仪使用说明书。
实验注意事项一、实验前，学生必须预习实验指导书和教材（包括课堂笔记）上有关内容。
二、进人实验室要注意安全（女同学带工作帽）。
不得擅自开动机床或搬动其它设备手柄等。
三、使用与操作仪器要细心，损坏者按学校规定进行赔偿。
四、实验做完之后，应及时清理切屑，擦净机床，整理收拾工具仪器等。
五、实验完后应对实验数据进行整理、分析讨论，并认真填写实验报告交教师审阅。
六、实验缺课或不及格者，取消参加考试资格。
实验一车刀角度的测量一、实验目的1．熟悉车刀角度，学会一般车刀角度基准面的确定及角度的测量方法。
2．了解不同参考系内车刀角度的换算方法。
二、实验设备，工具和仪器。
1．车刀量角台（三种型式）。
量角台的构造如图1—1。
（1）台座、（2）立柱、（3）指度片、（4）刻度板、（5）螺钉、（6）夹固螺钉、（7）定位块。
2．各种车刀模型。
A型量γ0 、α0、αo·B型量λs C型量K r、K图1—1车刀量角台三、实验内容车刀标注角度的测量。
用车刀量角台测量外园车刀的γ0 、α0 、λs 、K r、K r·、αo·等角。
（a）量前角：如图1-2，将车刀放置在台座上，调整刻度板4和指度片3使指度片的B边位于车刀主剖面内并与前刀面贴合，则由刻度板上读出γ0。
如果指度片位于横向或纵向剖面，则可测得γf或γp 。
（b）量后角：如图1-3,调整刻度板和指度片使指度片A边位于主剖面内，并与后刀面贴合则由刻度板可测得α0。
同理指度片位于横向或纵向剖面内可测得αf或αp。
调整刻度片位于副剖面内，可测得αo〃。
（c）量刃倾角：如图1-4,调整指度片使之位于切削平面内并使其测量边与主切削刃贴合，则由刻度板读出λs。
一、实验目的1. 了解切削加工的基本原理和工艺过程。
2. 掌握切削加工的基本操作方法和刀具选择。
3. 掌握切削参数的合理选择，以提高加工效率和工件质量。
二、实验器材1. 数控车床：CK-400Q型一台2. 刀具：车刀一把3. 工件：铝棒工件一根4. 测量仪器：游标卡尺一把5. 毛刷一把三、实验步骤1. 工件安装（1）利用三爪卡盘钥匙拧开卡盘，送入工件的部分，留出适当的长度，再用钥匙拧紧卡盘，卡住工件，必要时可采用加力杆进行加力拧紧。
（2）取出工件，同样也是如此操作，按照上面的方法，可以将工件夹紧，完成工件的安装。
2. 刀具安装（1）数控车床的刀具安装跟普通车床的刀具安装类似，都是利用螺钉将刀具压紧在四方刀架上，卡住数控车床车刀至少要用两个螺钉，并轮流逐个拧紧，拧紧力量要适当。
3. 对刀操作（1）通过刀具试触切削工件样品棒料边缘，读入相应位置坐标，可以得出相应的X、Z轴的对刀零点。
（2）载入相应数据到控制面板，完成机床的工件坐标零点设置。
4. 数控系统操作面板的熟悉及操作（1）机床MDI操作：可以简单输入编程指令，运行机床，试看机床是否能够按照指令进行加工。
5. 切削加工（1）选择合适的切削参数，包括切削速度、切削深度、进给量等。
（2）启动数控车床，进行切削加工。
6. 测量与评价（1）使用游标卡尺测量加工后的工件尺寸，与设计尺寸进行对比，评估加工精度。
（2）观察加工表面质量，评估加工表面粗糙度。
四、实验结果与分析1. 工件加工尺寸与设计尺寸的对比根据实验数据，工件加工尺寸与设计尺寸的误差在允许范围内，说明加工精度较高。
2. 加工表面质量通过观察加工表面，发现表面粗糙度较小，加工表面质量较好。
3. 切削参数对加工效果的影响（1）切削速度：切削速度的提高可以降低切削温度，减少工件变形，提高加工效率，但过高的切削速度可能导致刀具磨损加剧。
（2）切削深度：切削深度的增加可以提高加工效率，但过大的切削深度可能导致工件变形和刀具磨损。
实验二 切削力的测量实验指导书切削力是影响机械加工质量的主要因素之一，其大小和稳定性很大程度上决定了零件表面质量和刀具的寿命。
本实验通过改变切削参数并测量车削加工中的切削力变化情况，建立车削力的经验公式，从而在已知切削参数时可以定量的计算出相应的切削力，便于进行工艺设计。
一、实验目的1.了解电阻式车削测力仪的工作原理、调整及标定方法。
2.研究切削用量（切削速度v c，进给量ƒ和背吃刀量a p）对车削力的影响规律。
3.通过对实验数据的处理，建立切削力的经验公式。
二、实验仪器设备1. CA6140型车床1台2.应变式车削测力仪1台3. DH3817动静态应变仪1台4.外圆车刀2把5.试件（中碳钢棒料）1件6.卡尺、钢板尺各1把7.双对数坐标纸三、实验原理1.筋板式车削测力仪（电阻式测力仪）工作原理测力仪有两种类型，一种是电感式，另一种是电阻式。
电感式测力仪工作原理如下：切削力作用在刀头上，刀头与弹性体连接如图2-1，2-2所示。
在弹性体受切削力的三个分力方向上分别安装三个电感线圈，线圈两端由电感测力仪电源箱提供一个固定的电压。
当刀尖受到切削力作用时，线圈的间隙变化将使线圈周围的磁场也发生变化，从而使通过线圈的磁通量变化，使线圈两端的电压发生变化。
测力仪电源箱内部装有三个电桥与测力仪的三个电感线圈相对应，每个电桥的接线图如图2-2所示。
其中U为电桥电源，V为电感线圈产生的变化电压，接于桥臂两端。
在一个桥臂上装有可调电位器。
测量前调节可变电位器，使电桥达到平衡。
当外部电压发生变化时，电源箱上的三个微安表就会测出这个变化，电流的大小反映出切削力的大小。
4个筋板作为弹性元件，在上面、下面或者侧面，共粘贴着8片电阻应变片（应变计），可以组成三个电桥（考虑应变仪只有8个通道。
若应变仪通道增加，可适当增加应变片的数量），分别测量F z ，F y ，F x 。
（1）电阻式测力仪的基本原理电阻式测力仪的基本原理是将切削力的大小转换成电压的大小来进行测量的一种仪器。
机械制造工程学实验指导书实验报告王庆明许虹肖民李英刘正道陆科杰编写班级：姓名：学号：华东理工大学机械与动力工程学院机械制造及其自动化教研室实验一切削力实验1 实验目的通过测量车削力，使学生掌握切削过程中切削力测量的基本方法，了解切削力的特性、影响因素以及对刀具、工件和切削过程的影响效应。
2 实验设备、工件与刀具1．KBJM6132数控车床2．YDC-Ⅲ89A三向压电车削测力仪。
3．PCI-9118DG数据采集卡4．DIN-50S接口板及附件5．圆柱工件、外圆车刀、3 实验原理切削力就是在切削过程中作用在刀具与工件上的力。
它直接影响着切削热的产生，并进一步影响着刀具的磨损、耐用度、加工精度和已加工表面质量。
在生产中，切削力又是计算切削功率、设计和使用机床、刀具、夹具的必要依据。
在切削实验和生产中，可以用测力仪测量。
目前最常用的测力仪是电阻式测力仪和压电式测力仪，本实验采用后者方式。
3.1.车削压电式测力仪YDC-Ⅲ89A 三向压电车削测力仪外型如图所示。
图1 YDC-Ⅲ89A 三向压电车削测力仪该测力仪同一些必要的二次仪表组合在一起，可以完成切削力的静、动态测试，从而使人们可以准确而容易地获得金属切削加工中最重要的参数，既三维切削力。
现在，金属切削理论的研究已由过去的静态测量发展到动态测量，对测力仪有了更高的要求。
YDC-Ⅲ89A 压电式车削测力仪能以其高刚度、高灵敏度、高固有频率能很好地满足静、动态测试的要求，可测出任意方向力的三个相互正交的分量（Fx、Fy、Fz）。
3.2压电石英晶体三维力传感器原理压电测力仪的工作原理是利用某些材料（石英晶体或压电陶瓷等）的压电效应。
在受力时，它们的表面将产生电荷，电荷的多少与所施加的压力成正比而与压电晶体的大小无关。
用电荷放大器转换成相应的电压参数，从而可测出力的大小。
图2为单一压电传感器的原理图。
压力F通过小球1及金属薄片2传给压电晶体3。
在压电晶体之间有电极4，由压力产生的负电荷集中在电极上，由绝缘的导体5导出。
切削力的测定实验一切削力的测定（综合性实验）一、实验目的1．了解切削测力仪的工作原理和测力方法和实验系统；2．掌握背吃刀量a、进给量f和切削速度c V对切削力的影响规律；p3．通过实验数据的处理，建立切削力的经验公式。
二、实验仪器设备1．CA6140车床；2．测力传感器：HUR-1603M；3．数显箱、计算机（安装切削力实验系统软件）及数据线；4．工件；三、实验原理三向切削力的检测原理，是使用三向车削测力传感器检测三向应变，三向应变作为模拟信号，输出到切削力实验仪器内进行高倍率放大，再经A/D板又一次放大之后，转换为数字量送入计算机的。
测力系统首先应该通过三向电标定，以确定各通道的增益倍数。
然后，再通过机械标定，确定测力传感器某一方向加载力值与三个测力方向响应的线性关系。
经过这两次标定，形成一个稳定的检测系统之后，才能进行切削力实验。
测量切削力的主要工具是测力仪，测力仪的种类很多。
有机械测力仪、油压测力仪和电测力仪。
机械和油压测力仪比较稳定、耐用。
而电测力仪的测量精度和灵敏度较高。
电测力仪根据其使用的传感器不同，又可分为电容式、电感式、压电式、电阻式和电磁式等。
目前电阻式和压电式用得最多。
图1－1 由应变片组成的电桥电阻式测力仪的工作原理：在测力仪的弹性元件上粘贴具有一定电阻值的电阻应变片，然后将电阻应变片联接电桥。
设电桥各臂的电阻分别是R 1、R 2、R 3和R 4，如果R 1/R 2=R 3/R 4，则电桥平衡，即2、4两点间的电位差为零，即应变电压输出为零。
在切削力的作用下，电阻应变片随着弹性元件发生弹性变形，从而改变它们的电阻。
如图1－1所示。
电阻应变片R 1和R 4在弹性张力作用下，其长度增大，截面积缩小，于是电阻增大。
R 2和R 3在弹性压力作用下，其长度缩短，截面积加大，于是电阻减小，电桥的平衡条件受到破坏。
2、4两点间产生电位差，输出应变电压。
通过高精度线性放大区将输出电压放大，并显示和记录下来。
一、实验目的1. 了解车削加工的基本原理和方法，掌握车削加工的基本操作步骤。
2. 熟悉车床的结构和性能，学会使用车床进行简单零件的加工。
3. 培养实际操作技能，提高动手能力和工程实践能力。
二、实验设备1. 车床：C6150型卧式车床一台。
2. 刀具：车刀、内孔刀、外圆刀、螺纹刀等。
3. 工件：钢棒、铝棒、铜棒等。
4. 测量工具：卡尺、千分尺、量角器等。
三、实验内容1. 车削加工的基本原理车削加工是利用车床将工件旋转，刀具在工件上作旋转运动，从而完成切削加工的一种方法。
车削加工主要包括外圆车削、内孔车削、端面车削、螺纹车削等。
2. 车床的基本操作（1）开机前准备1）检查车床各部位是否完好，润滑系统是否正常。
2）安装工件：将工件安装在卡盘上，调整卡盘与工件的位置，确保工件夹紧牢固。
3）安装刀具：根据加工要求，选择合适的刀具，将刀具安装在刀架上，确保刀具安装牢固。
（2）开机运行1）打开机床电源，启动主轴电机，使主轴旋转。
2）调整切削参数：根据工件材料、加工要求，调整切削速度、进给量、切削深度等。
3）试切：进行试切，观察工件加工情况，调整切削参数。
（3）加工过程1）外圆车削：将刀具对准工件外圆，开始切削。
切削过程中，保持刀具与工件外圆的距离，避免刀具划伤工件。
2）内孔车削：将刀具对准工件内孔，开始切削。
切削过程中，保持刀具与工件内孔的距离，避免刀具划伤工件。
3）端面车削：将刀具对准工件端面，开始切削。
切削过程中，保持刀具与工件端面的距离，避免刀具划伤工件。
4）螺纹车削：将刀具对准工件螺纹，开始切削。
切削过程中，保持刀具与工件螺纹的距离，避免刀具划伤工件。
3. 车削加工质量分析（1）尺寸精度：通过测量工件尺寸，判断加工精度是否符合要求。
（2）表面粗糙度：通过测量工件表面粗糙度，判断加工表面质量是否符合要求。
（3）形状误差：通过测量工件形状误差，判断加工形状是否符合要求。
四、实验结果与分析1. 实验结果（1）外圆车削：加工出的工件外圆尺寸符合要求，表面粗糙度达到Ra1.6。
车削加工切削力测量实验报告书学号姓名小组时间成绩上海大学生产工程实验中心2014-11一．实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
二．实验目的与要求1. 掌握车削用量υc 、f 、a p ，对切削力及变形的影响。
2. 了解刀具角度对切削力及变形的影响。
3. 理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。
4. 理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。
三．实验系统组成实验系统由下列设备仪器组成 1、微型数控车床KC0628S 2、车床测力刀架系统（图1），包括 （1）车削测力刀架 （2）动态应变仪 （3）USB 数据采集卡 （4）台式计算机USB 线图1四、实验数据记录与数据处理1. 切削力测量记录表12. 请按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。
答：（请将数据处理过程写于此处）附录：车削加工切削力测量实验指导书一. 实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
实验二车削力的测定及经验公式的建立实验内容
实验二是关于车削力的测定及经验公式的建立，实验的目的是在给定
的切削参数下，测定进给量和切削力的关系，建立经验公式并计算削削力
系数。
实验原理是利用一组力传感器探测加工过程中产生的力，并使用计
算机进行数据采集和处理，最终获得加工过程中的力-进给量和位移-时间
曲线。
实验装置
本实验使用的是XY201车削机，它是一台半自动的车削机，可以实现
精确定位和高速切削。
本实验使用的加工刀具是RCM系列双曲面刃式T型
车刀，最大切削行程为200mm，主轴转速为1000rpm，切削深度0.2mm。
刀具安装在车削机上，用双联传动带动主轴转动，实现定位和加工。
此外，实验使用了一组力传感器，探测刀具在加工过程中产生的力，并将收集到
的信号发送到计算机上，以获取力-进给量和位移-时间曲线。
实验过程
（1）实验准备工作：首先根据实验要求确定切削参数，调整车削机
的送给量，将力传感器安装在车削机上，将力传感器的信号连接到电脑，
启动车削机，将车刀以圆周的方式移动。
（2）实验测定：根据车削机的设定，控制进给量，每次变化0.1mm，记录力传感器的信号，获取力-进给量和位移-时间曲线。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过切削测试，了解不同切削参数对切削过程的影响，分析切削过程中产生的切削力、切削温度、切削速度、切削深度等参数的变化规律，为切削工艺的优化提供理论依据。
二、实验原理切削实验是在切削过程中，通过测量切削力、切削温度、切削速度、切削深度等参数，分析切削过程中的各种因素对切削效果的影响。
实验原理如下：1. 切削力：切削力是切削过程中产生的阻力，与切削速度、切削深度、刀具几何参数等因素有关。
2. 切削温度：切削温度是切削过程中产生的热量，与切削速度、切削深度、刀具材料、工件材料等因素有关。
3. 切削速度：切削速度是切削过程中工件表面与刀具相对运动的速度，与切削力、切削温度、切削深度等因素有关。
4. 切削深度：切削深度是切削过程中工件表面与刀具之间的距离，与切削力、切削温度、切削速度等因素有关。
三、实验内容1. 实验材料：选用碳素结构钢（Q235）作为工件材料，高速钢（W6Mo5Cr4V2）作为刀具材料。
2. 实验设备：C620-1型车床、传感器、数据采集系统、温度计等。
3. 实验步骤：（1）将工件安装在车床上，调整刀具位置，使刀具与工件接触。
（2）启动数据采集系统，记录切削力、切削温度、切削速度、切削深度等参数。
（3）改变切削速度、切削深度、刀具几何参数等参数，重复步骤（2）。
（4）分析实验数据，总结切削过程中的变化规律。
四、实验结果与分析1. 切削力与切削速度的关系：实验结果表明，切削力随切削速度的增加而增大。
这是因为在高速切削过程中，切削刃的磨损加剧，导致切削力增大。
2. 切削力与切削深度的关系：实验结果表明，切削力随切削深度的增加而增大。
这是因为切削深度越大，切削刃所承受的切削阻力越大，从而导致切削力增大。
3. 切削温度与切削速度的关系：实验结果表明，切削温度随切削速度的增加而增大。
这是因为切削速度越高，切削过程中的热量越多，导致切削温度升高。
4. 切削温度与切削深度的关系：实验结果表明，切削温度随切削深度的增加而增大。
机械制造工程原理实验指导书中北大学实验一车刀几何角度的测量一.实验目的1．认识车刀的类型及用途；2．了解车刀刃磨过程。
掌握测量车刀几何角度的方法及所用仪器。
3．弄清楚车刀几何角度的含义及其在图纸上的表示方法。
二．测量工具1．量角台、重锤式量角器，钢板尺。
2．各种车刀模型。
三．实验步骤及要求1．观察所给各种车刀的结构，了解它的用途。
认出主副切削刃。
并用粗线表示在实验报告的简图上。
2．用所给各量具量出所给车刀的各角度。
填入实验报告中。
3．绘简图表示出弯头车刀(横向进给时)的各基准面，剖面以及工件和刀具的各表面等，并将测得的各角度标注在图上。
图1-1 车刀量角台图1-2 大指针工作面1.支脚2.底盘3.工作台4.定位块5.大指针6.刻度盘7.小螺钉8.小刻度板9.弯板10.螺母11.支栓四．车刀量角台的结构和使用量角台的结构如图(1-1)，使用车刀量角台测量角度时，须令所有的指针对零，称此为车刀的原始位置。
测量时，车刀的主副切削刃分别和大指针的各表面(如图1-2所示a、b、c、d等面)接触并密合。
在底盘2和刻度板6上即可读出所测角度数值。
1．测量车刀主偏角r图1-3为测量外圆车刀主偏角r κ的示意图。
测量前，先把量角台调到原始位置。
然后把被测的车刀放在量角台的工作台3上，并使车刀的侧面紧紧地靠在定位块4的定位面上，再移动定位块4，使车刀处于适当的位置，然后旋转车刀量角台（图1-1）中的大螺母10，使刻度板上的大指针5上下移动，也处于适当位置，这时即可按顺时针的方向转动工作台3，使车刀的主切削刃与大指针5的a 面密合，则固连于工作台3侧面的指针2在底盘1上所指出的刻度值即为主偏角r κ的大小。
2．测刃倾角s λ图1-4为测量外圆车刀刃倾角的示意图。
测量外圆车刀的刃倾角s λ时，同样可参考图1-3进行测量。
即在测完主偏角之后，旋转车刀量角台（图1-1）中大螺母10，使刻度板6上的大指针5上升，再适当的移动定位块4，使主切削刃与大指针5的d 面（底面）密合，大指针5在刻度板6上所指的数值即为刃倾角s λ的度数。
专业班级姓名学号专业班级姓名学号实验日期实验地点 40号楼一楼实验室成绩实验名称切削力测量实验实验目的本次切削力测量实验的目的在于巩固和深化《机械制造技术基础》课堂所学的有关切削力的理论知识，正确认识切削力直接影响切削热、刀具磨损与使用寿命、加工精度和已加工表面质量等问题。
因此，研究切削力的规律，对于分析切削过程和生产实际是十分重要的。
本次实验在实验老师的指导下，达到如下实验目的：1、了解三向切削力实验的原理和方法；2、进行切削力单因素实验，了解背吃刀量、进给量和切削速度三大切削用量对切削力的影响规律，获得三向切削力实验公式；3、了解在计算机辅助下的、利用三向测力仪进行切削力实验的软、硬件系统构成，以及三向切削测力仪标定的原理和方法。
实验基本原理切削力是机械切削加工中的一个关键因素，它直接影响着机床、夹具等工艺装备的工作状态（功率、变形、振动等），影响着工件的加工精度、生产效率和生产成本等。
切削力的来源有两个：一是切削层金属、切屑和工件表层金属的弹塑性变形所产生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。
影响切削力的因素很多，工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具磨损状况、切削液的种类和性能、刀具材料等都对切削力有较大的影响。
实验基本步骤1、实验指导教师讲解实验的目的和要求；强调实验的纪律、进行安全教育。
2、车床及工件的准备：将圆钢棒材（工件）安装在车床上，利用三爪卡盘和活动顶尖将棒材装夹到位；安装车刀，注意刀尖对准车床的中心高，然后启动车床将工件外圆表面加工平整；3、DJ-CL-1型三向切削力实验系统的准备：1）启动切削力实验程序，在“输入实验编号”栏目内，输入年级、专业、班级、组号、实验次数和主题词等，并点击“确定”；2）点击“零位调整”软按钮，调出零位调整界面，进行三向零位调整；3）点击“切削力实验方式向导”软按钮，调出切削力实验方式向导界面，进行实验方式选择：选择切削力单因素实验；4、进行不改变进给量及切削速度，只改变背吃刀量单因素切削力实验；5、进行不改变进给量及背吃刀量，只改变切削速度单因素切削力实验；6、进行不改变背吃刀量及切削速度，只改变进给量单因素切削力实验；7、建立单因素切削力实验综合公式，并输出实验报告。
实验二：车削力的测定及经验公式的建立一、实验目的1. 了解车削测力仪的工作原理及测力方法。
2. 掌握切削深度p a 、进给量f 等对车削力的影响规律。
3. 通过实验数据的处理，建立主车削力Fz 的经验公式二、实验内容1. 用压电式切削力测力仪测量车削时的切削力；2. 用单因素法，通过改变切削用量，建立切削力和切削用量的经验公式。
三、实验设备1. CA6140普通车床一台；2. 外圆车刀一把；3. 压电式三项测力仪一台；4. 圆柱毛坯一根。
四、实验原理测量切削力的主要工具之一是测力仪。
测力仪的种类很多，有机械式测力仪、油压式测力仪和电测力仪。
日前应用较多的是电测力仪。
电测力仪又有电阻应变式、电感式、电容式、压电式；其中以电阻应变式及压电式应用的较多。
测力仪必须具备如下性能要求(1) 必须有足够的刚度。
刚度是指单位变形所需的作用力。
要求达到810N ／m 。
(2) 必须有较高的固有频率(自振频率)。
要求大于所测力变化频率的4-5倍。
(3) 应有足够的灵敏度。
灵敏度是指单位作用力下测力仪的输出。
要求能测出切削 力变化的土1％。
灵敏度单位：电阻应变式用微应变表示，/N ；压电式用微微库仑定表示，即/pC N 。
(4) 各分力间的相互干扰应较小。
要求干扰小于3—4％ (5) 测力仪的输入应不受力作用点位置变化的影响。
(6) 测力仪的输出应有较好的线性及较小的滞后现象。
非线性度小于土3％，滞后应小于2％。
a)单向b)三向切削测力计的组装通用型测力计(9257B型)车削(9257B型测力计+9403型刀架）b)实际压电式测力仪图1 压电式传感器与测力仪1.压电式测力仪的工作原理压电式测力仪的工作原理是基于石英晶体的正压电效应。
当晶体受力作用时，产生变形，从而在晶体表面上产生电荷，所产生的电荷量与外力大小成正比，这种现象称为压电效应。
由于石英品体在切片时的方位不向，有纵向效应与切向效应之分。
纵向效应的石英晶片，只有当力垂直作用于石英晶片的表面时，才有电荷产生。
车削实验报告(一)车削实验报告1. 实验目的本次车削实验的主要目的如下：•了解车削的基本原理和流程；•掌握车削工艺参数的设置和调整；•熟悉车削工具的使用方法；•实际操作中掌握各种车削方法的应用。
2. 实验设备和材料•数控车床；•刀具；•工件；•冷却液。
3. 实验流程3.1 设备调整在进行车削操作前，需要先对设备进行正确配置和调整，主要包括以下几方面：•确定机床加工能力与要求匹配；•选择最佳的机床进给速度和主轴转速；•选择合适的切削刃数；•坚固地夹持工件，确保其均匀受力。
3.2 工具选择选择合适的车刀和夹持系统，保证加工精度和表面质量。
3.3 车削加工在设备和工具调整完成后，即可进行车削操作，主要分为以下几个环节：3.3.1.寻找工件的零点，并定位工件；3.3.2.选择加工路径和切削参数；3.3.3.进行预热和冷却操作；3.3.4.开始车削加工。
3.4 工件检查在车削完成后，需要对工件进行必要的检查，以保证尺寸和表面质量符合要求。
4. 难点解决在车削实验中，我们遇到了一些难点，主要如下：•工件夹紧力不均导致加工质量下降；•加工过程中刀具断裂，需要更换；•切削液不足或不均匀导致加工效果不理想。
为了解决这些难点，我们经过多方面的调整和协调，最终顺利完成了本次实验任务。
5. 结论通过本次车削实验，我们深入了解了车削工艺的基本原理和流程，掌握了车削工艺参数的设置和调整方法，熟悉了车削工具的使用方法，并实践中掌握和应用了各种车削技术。
我们相信，这些经验将对日后的机械加工操作和工艺改进都具有重要的指导和借鉴意义。
6. 改进建议通过本次实验，我们发现在实际操作中还存在一些需要改进的地方：•在设备调整和工具选择阶段需要更加细致认真，以保证精度和质量；•在车削加工前需要充分预热和冷却，以保证刀具和工件的寿命和质量；•在工作过程中需要密切观察和调整各种参数，以确保加工效果和工件质量。
我们认为这些问题可以通过更加细致的操作、更科学的加工策略和更加完善的质量管理来逐步解决和改进。
车削加工切削力测量实验报告书学号姓名小组时间成绩上海大学生产工程实验中心2014-11一．实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
二．实验目的与要求1.掌握车削用量υc、f、a p，对切削力及变形的影响。
2.了解刀具角度对切削力及变形的影响。
3.理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。
4.理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。
三．实验系统组成实验系统由下列设备仪器组成1、微型数控车床KC0628S2、车床测力刀架系统（图1），包括（1）车削测力刀架（2）动态应变仪（3）USB数据采集卡（4）台式计算机图1四、实验数据记录与数据处理1. 切削力测量记录表12. 请按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。
答：（请将数据处理过程写于此处）附录：车削加工切削力测量实验指导书一. 实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
二. 实验目的与要求5.掌握车削用量υc、f、a p，对切削力及变形的影响。
6.了解刀具角度对切削力及变形的影响。
7.理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。
8.理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。
三. 实验系统组成实验系统由下列设备仪器组成1. 微型数控车床KC0628S2.车床测力刀架系统（图1），包括：（1）车削测力刀架（2）动态应变仪（3）USB数据采集卡（4）台式计算机图1 实验系统3.三向切削力传感器结构与工作原理三向切削力传感器是一种以电阻式应变片为敏感元件的力传感器。
它具有八角扁环型结构（上下环）的弹性元件。
八角扁环是用整体钢材加工成八角状结构，从而避免接触面间的摩擦和螺钉夹紧的影响。
在八角状弹性元件的适当位置粘贴电阻应变片作为敏感元件。
弹性元件受力变形后，导致电阻应变片变形，引起电阻应变片的电阻值变化，见图2。
其电阻变化率△R/R与应变△L/L有如下的线性关系：△R/R=K0*△L/L=K0*ε式中K o为电阻应变片的应变灵敏系数，一般K o=2.0~2.4；ε—八角状弹性元件的应变。
由于应变片电阻的电阻变化率△R/R是很小的。
故此需外接电阻应变仪，将电阻应变片的微小变化量放大，进而转变成电流（电压）的变化量，形成电信号输出。
在电阻应变仪的输出端连接计算机数据处理仪，对此信号进行实时采样，A/D转换、形成数字数据流输出，存储，形成实验数据的实时记录文档。
图2 三向切削力传感器示意图四. 实验原理1．切削力测量车削工件时，车刀安装在三向切削力传感器前端，可以将切削力传递给传感器的八角扁环。
切削力中的进给抗力分量F f使八角环受到切向推力，切深抗刀分量F p使八角状环受到压缩，主切削力分量F c使八角环上面受拉伸下面受压缩。
对于这种不同的受力情况，在八角环上适当地布置应变片,就可在相互极小干扰的情况下分别测出各个切削分力。
图3 外圆车削过程切削力示意图2．实验系统调整1）首先将试件夹固在车床夹盘上，并用尾座上的顶尖顶牢。
卸下原四方刀架，装上三向切削力传感器。
2）将测量F c、F f、F p的3组应变片均按全桥接线，分别接到三个电桥盒上。
3）连接应变仪单元、计算机数据处理仪单元。
4）应变仪平衡调节：（1）打开YD-15型稳压电源开关，指示灯亮，观察面板上电压表，指针应定在24伏上。
（2）从YD-15型应变仪的第一槽路开始，逐个观察输出表是否指零。
如果不指零，可调节“低阻基零”电位器，同时用万用表测量电压输出接线叉上的输出电压值。
如果不指零可调节“电压基零”电位器为之满足。
（一般正常情况下，该项已调好）。
（3）将衰减开关依次转动到“100”、“30”、“10”、“3”、“1”档逐次调零，同时转换“预静”开关预和静位置，分别调节“R”和“C”，调节到输出指示表在静和预都指零，此时电桥已经平衡。
5）调整计算机数据处理仪单元（1）根据测量信号的大小选择应变仪上的“标定”应变尺度，选择数据处理仪的测量显示界面上“标定”功能按钮，记录下定标数据记录值。
（2）将应变仪“输出”开关扳到“测量”位图4应变片连接示意图置，选择数据处理仪的测量显示界面上“测量”功能按钮，数据应指示为零，并不应有变化，否则证明电桥不平衡，应重新调整应变仪使之平衡。
（3）根据测量信号的频率选择采样频率。
五．实验方法和步骤1. 测力装置的安装（1）拆下原机床上的回转刀架。
（2）装上测力刀架，调节刀尖高度，使刀尖和机床中心等高。
（3）连接测力刀架和放大器、USB数据采集卡和台式计算机。
2. 检查系统（1）启动计算机、打开测力刀架和运动控制器电源。
（2）在计算机上运行LabView切削力虚拟仪器。
在刀尖处加一水平力，观察虚拟仪器显示的切削力波形及其数据的变化。
（3）数控车床上电，检查操控面板、主轴、拖板运动等各项功能是否正常。
3. 在数控操控面板上输入外圆加工程序，在没有工件的条件下试运行一次，确保程序、走刀轨迹无误。
4. 用三爪卡盘和顶尖装夹一根φ20×200左右的棒材，用较小的切削深度（ap<0.3mm）和进给量光车外圆，消除棒材形状误差。
5. 在控制面板上，设置主轴转速、进给量、和切削深度，启动外圆车削，记录实验条件和主切削力Fc、背刀力Fp。
6. 调节进给量和切削深度，重复上述至少记录10组外圆车削时的主切削力、背刀力数据。
7. 清理、复原系统六．实验数据记录与数据处理1．切削速度υc 对主切削力F c 的影响在刀具几何角度和切削用量（f 、a p ）一定的条件下，只改变车床主轴转速（如n=12.5、15、20、25、32、40、50、63、80、100、125、150、200、250、320），测出一系列相应的F c 值，填入实验报告的表1中，并在直角坐标纸上，按力和速度之关系画出F c -υc 的曲线图。
2．切削深度a p 对切削力的影响在刀具几何角度和切削用量（υc 、f ）一定的条件下，只改变切深a p （如1、1.5、2、2.5mm ），将所测得的切削力值填入实验报告的1表中。
3．进给量f 对切削力的影响在刀具几何角度和切削用量（υc 、a p ）一定的条件下，只改变进给量f （如0.1、0.2、0.3、0.4），将所测得的切削力值填入实验报告的表1中。
七. 实验报告内容 1．实验条件车刀几何角度、试件材料、试件直径、实验切削用量 2．实验结果记录1）切削速度υc 对主切削力F c 的影响实验结果记录，并在直角坐标纸上，按力和速度之关系画出F c -υc 的曲线图。
2）切削深度a p 对切削力的影响实验结果记录 3）进给量f 对切削力F c 的影响实验结果记录 3．实验数据处理，建立切削力的经验公式用双对数坐标法（作图法），也可用最小二乘法（计算法）用双对数坐标建立切削力的经验公式*F cp X c a pF C a = （式1）*F cY c f F C f= （式2）两边取对数*p c c a F p lgF lgC X lga =+*c c f F lgF lgC Y lgf =+实验数据推导切削力指数公式 这是直线方程（y=b+aX ）。
lgC ap 和lgC f 为直线的截距b 。
X Fc 和Y Fc 为直线的斜率a 。
当a p =1或f =1时，可得lgF c = lgC ap 和lgF c = lgC f ，即得C ap 和C f 。
X Fc 和Y Fc 可有直线斜率（tg a ）求得。
如测X Fc ：X Fc =tg a =AB/BC ， 同理可求得Y Fc 将式1与式2合并，即得经验公式：F c = C fc *a p X Fc *f Y Fc （式3）而C fc1= C f / a p0 X Fc C fc2= C ap / f 0 Y Fc式中：f 0 和a p0 是实验中已知数据。
C fc =（C fc1+ C fc2）/2。
