制造1——申湾舟

装备与制造实验机床切削力测量
学院：机械学院
专业：机械工程
班级：机械 36班
姓名：申湾舟
学号： 2130101125
目录
一、实验目的及要求 ............................................................................................................... 1 二、实验设备 ........................................................................................................................... 1 三、实验内容 ........................................................................................................................... 1 四、实验过程 ........................................................................................................................... 1 五、实验原始数据记录 ........................................................................................................... 1 六、数据处理 (2)
1.实验要求 ........................................................................................................................ 2 2.处理结果 (3)
3.求系数C z F .................................................................................................................... 5 4.讨论a p 及f 对切削力的影响 .. (6)
一、实验目的及要求
1.运用YDC--Ⅲ89型压电式动态切削测力仪，通过对不同背吃刀量和走刀量下的切削力的测量，了解三向切削力随其变化的规律；
2.掌握单因素法求切削力经验公式中的指数和系数的方法；
3.通过对切屑变形系数的测量，了解和掌握理论切削力的计算方法；
4.通过对切削力经验公式和切削力理论公式的比较，了解二者的差别及原因所在，为今后掌握测量切削力不同影响因素而提供一些基本知识。

二、实验设备
C6140车床，YDC--Ⅲ89型压电式动态切削力仪，计算机以及相关处理软件，中碳钢试件，硬质合金刀具等。

三、实验内容
(1) 掌握车削测力仪的工作原理及车削力的测量方法；
(2) 了解背吃刀量a p 及走刀量f 对切削力的影响，利用单因素法建立切削
力的经验公式；
(3) 利用给定的刀具几何参数、工件材料型号及切削参数进行切削力的理
论计算；
(4) 对经验公式和理论公式进行比较找出其差异所在。

四、实验过程
1. 打开计算机，从控制面版上双击“切削力实验”，即出现切削力实验主
菜单； 2. 固定切削速度和背吃刀量，分别以进给量4321,,,f f f f 及5f 进行车削。

3. 固定切削速度和进给量，分别以背吃刀量a 1p 、a 2p 、a 3p 、a 4p 及a 5p 进
行车削。

4. 打印数据。

5. 整理现场，保持卫生恢复原状。

五、实验原始数据记录
1． 进给量对切削力的影响
表格 1 进给量对切削力影响测量结果
2． 切削深度对切削力的影响
表格 2 切削深度对切削力影响测量数据
六、数据处理 1.实验要求
在双对数坐标纸上描出主切削力Fz 与进给量f 或背吃刀量a p 的测量点,并求出切削力经验公式
Fz=C z F a p z
F X f
z
F Y
的系数C z F 及指数X z F 、Y z F ,并讨论a p 及f 对切削力的影响(应写出必要的计算公式和步骤)。

2.处理结果
（1）双对数坐标下实现直线拟合进给量与切削力关系
1、 Matlab 代码源代码
x=[0.1,0.15,0.2,0.25,0.3];
y1=[49.014,67.217,82.042,97.295,112.28]; y2=[42.188,46.656,61.296,76.452,64.864]; y3=[34.458,43.876,51.073,56.068,61.377]; p1=polyfit(log(x),log(y1),1); p2=polyfit(log(x),log(y2),1); p3=polyfit(log(x),log(y3),1); m=0.1:0.01:0.4;
n1=exp(polyval(p1,log(m))); n2=exp(polyval(p2,log(m))); n3=exp(polyval(p3,log(m))); loglog(x,y1,'b*',m,n1,'b-') loglog(x,y2,'r*',m,n2,'r-') loglog(x,y3,'k*',m,n3,'k-') axis([0 1 30 130]); xlabel('进给量') ylabel('力（N ）')
title('进给量对切削力的影响') text(0.15,80,'Fz\rightarrow') text(0.23,70,'Fy\rightarrow') text(0.29,60,'\leftarrowFx') hold on grid;
k=p1(1)
2、图像显示
图 1 进给量对切削力的影响拟合曲线
并求得斜率为k=Y z F =0.7487
（2）双对数坐标下直线拟合背吃刀量与切削力关系 1、Matlab 代码源代码
x=[2,1.6,1.2,0.8,0.4];
y1=[136.56,108.44,57.340,54.975,27.388]; y2=[66.649,39.356,73.259,30.511,15.805]; y3=[74.205,62.804,37.034,29.472,13.948]; p1=polyfit(log(x),log(y1),1); p2=polyfit(log(x),log(y2),1); p3=polyfit(log(x),log(y3),1); m=0.4:0.01:2;
n1=exp(polyval(p1,log(m))); n2=exp(polyval(p2,log(m))); n3=exp(polyval(p3,log(m))); loglog(x,y1,'b*',m,n1,'b-') loglog(x,y2,'r*',m,n2,'r-') loglog(x,y3,'k*',m,n3,'k-') axis([0.4 2 10 140]); xlabel('背吃刀量ap （mm ）') ylabel('力(N)')
title('背吃刀量对切削力的影响') text(1.1,80,'Fz\rightarrow')
text(0.66,30,'Fy\rightarrow') text(0.85,31,'\leftarrowFx') hold on grid; k=p1(1)
2、图像
图 2 背吃刀量对切削力影响拟合曲线
并求得斜率为k= X z F =0.9642
3.处理结果求系数C z
F
已知：X z F =0.9642，Y z F =0.7487，Fz=C z F a p
z
F X f
z
F Y
可得：
当a p =1.2mm 不变时,C p a = 63 X z F = 0.9642Y z F =0.7487,代入得17.231=Fz C 当f= 0.2mm/r 不变时,C p a = 63 X z F = 0.9642,Y z F =0.7487代入得21.210=Fz C 两种情况下的计算结果取平均值：69.220=Fz C
4.讨论a p 及f 对切削力的影响
对应的影响指数系数为X z F =0.9642f 对应的影响指数系数为Y z F =0.7487，所以a p 及f 对切削力皆有明显影响，且a p 对切削力的影响程度大于f 对切削力的影响程度。