《机械制造工程学》实验指导书

《机械制造技术基础》实验指导书

赵艳红徐明编写

沈阳理工大学应用技术学院

装备制造工程分院

目录

实验一、刀具角度测量实验............................... 3..实验二、动态切削力的测量实验........................... 6..实验三．加工误差的统计分析实验......................... 8..实验四、工艺系统静刚度的测量实验 (10)

实验一、刀具角度测量实验

实验目的和要求

1、熟悉车刀切削部分的构造要素；

2、通过实验加深理解刀具标注角度参考平面的定义，三个平面的空间位置及相互关系；

3、熟悉万能车刀测角仪的测量原理，掌握车刀几何角度的测量方法，加深理解车刀几何角度及其在切

削过程中的作用；

4、用所测量的刀具几何角度画一张车刀的角度标注图；

5、记载自己所测刀具的编号、刀具材料、几何角度。

车刀若干，万能刀具角度测量仪器4台

1、熟悉车刀切削部分的构造要素，重点观察车刀的形状、主切削刃、畐U切削刃、前刀

2、掌握刀具几何角度的定义

前角丫0 :在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。

后角a 0 :在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。

主偏角K r :在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。

副偏角K r '：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。

刃倾角入s :在切削平面测量的主切削刃与基面的夹角。

副后角a' o ：在副正交平面内测量的副后刀面与副切削平面的夹角。

实验设备

实验方法

面、主后刀面、副主后刀面的位置。图2-1为车刀切削部分的构造要素。

刀具每个角度的标注如图2-2所示。

加工袁页已加工点面

图2-2车刀的几何角度标注

3、车刀几何角度的测量方法

（1）刀具角度测量台

刀具角度测量台如图2-3所示。

1.圆底屋，标宥劉厦；

氛转佇.用于安装酸测刀貝：

3.转台左侧指豺卞

仁描块.用于调整刀貝隹进：

5. ft軒：下血肯利冠根，苴黄时和A、B.（:三片髓讨

7JU 棋测6J便用；

氣卑捲ih

T、立柱t

汉高度调轅块；

图2-3车刀角度测量台

（2）刀具角度的测量方法（以车刀为例）

1）主偏角K r的测量

a）转台调零：将转台左侧的刻度线对到底盘的零度；

b）将刀具安装在滑块上，刀尖顶在指针平面中心线上。此时，扇形盘平面与进给方向重合;

c）转动转台，使刀具的主切削刃与指针平面紧贴；

d）读取转台左侧刻线所示的圆盘刻度，就是主偏角K r。

2）副偏角K' r的测量

a）在1）项的基础上，转动转台使副切削刃与指针平面紧贴；

b）读取转台左侧刻线所示的圆盘刻度，就是主偏角K r。

3）刃倾角入s的测量

a）在测量主偏角的位置上，此时，扇形面为切削平面，在该平面内将指针的刃口A 与主切削刃重合；

b）读取指针所指的刻度就是刃倾角入s。

4）前角丫o的测量

a）在测量主偏角的位置上，将转台转过90° ，此时，扇形面为正交平面，在该平面

内将指针的刃口A 与前刀面重合；

b）读取指针所指的刻度就是前角丫o。

5）后角a o的测量

a）在4 ）的基础上（此时，扇形面为正交平面），将指针的刃口B 与后刀面重合；

b）读取指针所指的刻度就是后角a o。

6）副后角a' o的测量

a）在2）的基础上，将转台转过90°,此时，扇形面为副正交平面。将指针的刃口 C 与副后刀面重合；

b）读取指针所指的刻度就是后角a' o。

四、填写实验报告

为了继续进行后续的相关实验项目, 要将对车刀的实际测量结果进行认真的整理、记录。

实验二、动态切削力的测量实验

实验目的和要求

1、 了解各种测力仪的工作原理；

2、 研究在一定刀具几何角度的条件下，

切削深度和进给量对切削力的影响及变化规律。

3、 掌握用实验的方法建立切削力的经验公式的方法和技能。

实验仪器及耗材

1、 压电式切削测力仪；

2、 YE5850电荷放大器；

3、 机床：J1MK460 X 100精密车床;

4、 其它测量工具；

5、 45钢试件；

6、 计算器、笔、尺等（学生自备）‘

三、测力仪的工作原理

1、压电式切削测力仪 YDC-川89型压电式 切削测力仪的结构如图 2-1所示，该测力仪为大连 理工大学开发的专利产 品，采用刀杆式结构，用 一个三向压电石英力传感 器作为力一一电转换元 件。它不仅大刚度、高灵 敏度、高固有频率、宽频率响应范围，线性良

好的动、静态性能，而且结果简单，体积小, 除刀体结构有一点变化外和正常的刀具一样， 在正常的切削加工状态下，就可以实时、准确

地测量出三向静、动 态切削力。其工作原 理可简单地叙述为： 根据正压电效应，当 石英晶片受到外力作 用时，石英晶片的表 面会产生正、负电荷, 电荷的多少与所受外

2-2电刃馬悲;则力仅工怅頂理

圈3-L 圧目盍切削力测量朋构詛〔车刀）

-

力的大小

成严格的线性关系。

2、电阻应变式切削测力仪

电阻应变式切削测力仪的工作原理是在测力仪的弹性体（特制刀杆）上粘贴电阻应变片，构成电桥，

如图2-2所示。电桥的平衡条件是R1/R2=R3/R4，既B、D两点的电位相同, 表现为检流计中无电流。在切

削力的作用下，弹性元件的变形，各电阻应变片的阻值将发生变化。R1受张力，长度增加。截面积减少，

于是电阻增大。R2受压缩，长度减少，截面积

增加，于是电阻减小。电桥的平衡被打破，V B>V D，检流表中有电流通过，电流的大小与切

削力成正比。

3、机械式切削测力仪

机械式切削测力仪的结构如图2-6 所示，受结构的限制，只能测量垂直分力Fz，在切削状态下，

F z所产生的扭矩，使测力仪的

横梁产生扭转变形，带动杠杆

转动一个角度，通过活塞杆，

将变形量以一定的关系传

递给百分表。这一系列的变形传

递关系与

图l孑机械测■第构

Fz成正比关系，通过事先标定好的百分表读数一—切削力的关系，就可以进行切削力的实际测量了。

四、实验内容

1、熟悉实验设备的构成、工作原理。

2、每4个学生一组，在实验指导老师指导下完成如下内容

（1）确定实验参数：在指定切削速度（500r/min）的前提下，在一定范围内确定实验参数

进给量f: 0.15 ~ 0. 5mm/min，背吃刀量a p：0.2 ~ 1.0mm。

（2）操作切削力测量系统软件系统，配合指导老师操作机床，进行切削加工；

（3）记录实验数据；

（4）整理实验数据；

（5）建立切削力与背吃刀量及进给量相关的经验公式；

3、填写实验报告。