切削力测量实验数据的处理及分析
金属切削中的剪切力分析及优化方法
金属切削中的剪切力分析及优化方法在金属加工领域，切削是一种常见的工艺，在使用切削工具对金属材料进行加工时，剪切力是一个重要的参数。
剪切力不仅影响切削过程的稳定性和表面质量，还对工具和机床的寿命和切削效率等方面产生重要影响。
因此，对金属切削中的剪切力进行分析和优化是提高加工效率和质量的关键。
首先，我们需要了解在金属切削过程中产生的剪切力的主要来源。
总体而言，剪切力包括两个主要部分：切削力和侧向力。
切削力是指工具在沿着切削方向推进时对工件材料的切削阻力，其大小受到切削速度、切削深度、切削速率等因素的影响。
而侧向力则是指工具在切削过程中对工件施加的横向力，其大小主要由切槽宽度和切削角度等因素决定。
接下来，我们可以通过理论模型、实验方法或仿真技术来分析和计算金属切削中的剪切力。
其中，理论模型主要是基于力学和材料科学原理建立的数学模型，通过考虑切削速度、切削深度、切削速率等参数，可以预测剪切力的大小。
实验方法则是通过在实际切削过程中测量剪切力，并利用数据处理和统计分析方法得出剪切力的数值。
最后，仿真技术则是通过建立切削力仿真模型，将切削过程中涉及的各种因素进行数学建模和计算，通过计算机仿真得到剪切力的大小和分布情况。
在剪切力分析的基础上，我们可以采取一些优化方法来降低剪切力的大小，从而提高切削过程的效率和质量。
以下是一些常用的优化方法：1. 选择合适的切削参数：通过调整切削速度、切削深度和切削速率等参数，可以有效降低剪切力的大小。
例如，在切削硬度较高的材料时，可以选择较低的切削速度和切削深度，以减小切削力的大小。
2. 优化切削工具设计：通过优化切削刀具的几何形状和材料选择，可以改善刀具与工件的接触情况，减小切削力的大小。
例如，采用刀具倒角设计可以减小侧向力的大小。
3. 选择合适的切削液：切削液在切削过程中起到润滑和冷却的作用，可以有效降低切削过程中产生的摩擦和热量，从而减小剪切力的大小。
4. 优化切削路径：通过调整切削路径和切削策略，可以减小剪切力的大小。
切削力测量实验数据的处理及分析
进给量f(mm/r) 0.28 0.30 0.32
进给速度 Vf(mm/min) 280.00 300.00 320.00
转速n(r/min) 1000.00 1000.00 1000.00
均值 558.04 561.01 568.00
方差 1.01 0.94 0.97
0.08
0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26
图1-切削实例图
2
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实验目的
对曲面铣削加工在不同进给量下测得的主切削力的 实验数据进行处理。 以实际生产中常用的切削力经验模型为基础，求得 切削力与进给量的关系函数模型并与实际测得值的拟 合曲线进行对比和误差分析。
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实验原理
实验采用YDX-III9702三向压电铣削测力仪实现切 削载荷的在线综合测试。测试系统主要由测力仪(测力 传感器)、动态电阻应变仪(或放大器)、采集装置等 组成。
340.00
360.00 380.00 400.00 420.00 440.00 460.00 480.00 500.00
1000.00
1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00
577.03
582.95 587.99 593.00 605.00 607.03 610.99 618.05 624.97
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谢谢！ 敬请批评指正！
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切削力、切削温度实验1
正交实验法 经过9个点切削过 程后，获得相关 的数据，此时可 以得到最后的三 向切削力综合实 验公式
切削温度测量实验
了解车削时自然热电偶的构成以及采用自然热 电偶进行切削温度实验的原理和方法；
进行切削温度单因素实验或正交实验，了解切 削用量对切削温度的影响规律，获得切削温度 的实验公式； 认知计算机辅助实验硬、软件的系统构成，并 熟悉切削温度实验软件的具体操作。
xFC aSP xFf F f CFf aSP xFsp Fsp CFsp aSP
F Fc CFC
c
(1) ( 2) (3)
数据处理：
单因素实验数据处理 在改变背吃刀量单因素切削力实 验结束后将得到如下的公式：
Fc
同样在进行改变进给量单因素切削力实验和改变切削速 度单因素切削力实验完成后也将得到相类似的公式。
切削力、切削温度
测量实验
机械学院实验中心
切削力测量实验
一、实验目的要求
1.
了解切削测力仪的工作原理、测力方法和实验 系统；
掌握背吃刀量进给量和切削速度对切削力的影 响规律，通过实验求取切削力实验公式； 了解三向切削测力仪软、硬件系统构成，了解 现代化的计算机辅助的实验系统。
2.
3.
切削力的测定
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。
切削力实验报告
切削力实验报告切削力实验报告引言：切削力实验是机械加工领域中重要的研究内容之一。
通过测量切削力的大小和方向，可以评估刀具性能、优化切削工艺以及提高加工效率。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，深入了解切削力的变化规律和影响因素。
实验装置与方法：本次实验采用数控车床进行切削力的测量。
首先，选择适当的刀具和工件材料，并确定切削参数，如进给速度、切削深度和切削速度。
接着，安装刀具和工件，调整好机床的切削参数。
在实验过程中，通过力传感器测量切削力的大小和方向，并将数据记录下来。
最后，根据实验数据进行分析和总结。
实验结果与分析：在实验过程中，我们记录了不同切削参数下的切削力数据，并进行了分析。
首先，我们发现切削速度对切削力有着显著影响。
随着切削速度的增加，切削力呈现出逐渐增加的趋势。
这是因为切削速度增加会导致切削温度升高，材料的塑性变形能力下降，从而增加了切削力的大小。
此外，切削速度的增加也会引起切削过程中的振动，进而增加了切削力的变化幅度。
其次，切削深度也对切削力有着明显的影响。
随着切削深度的增加，切削力呈现出逐渐增加的趋势。
这是因为切削深度的增加会导致切削面积增大，从而增加了切削力的大小。
此外，切削深度的增加也会引起切削过程中的切削力方向的变化，进而影响了切削力的分布情况。
最后，进给速度也对切削力有一定的影响。
我们观察到，随着进给速度的增加，切削力呈现出先增加后减小的趋势。
这是因为进给速度的增加会导致切削过程中的切削面积增大，从而增加了切削力的大小。
然而，当进给速度过大时，切削力会受到切削液的冲击和切削过程中的振动的影响，进而导致切削力的减小。
结论：通过本次实验，我们深入了解了切削力的变化规律和影响因素。
切削速度、切削深度和进给速度都对切削力有着明显的影响。
切削速度的增加会导致切削力的增加，切削深度的增加也会增加切削力的大小，而进给速度的变化则会引起切削力的先增加后减小的变化趋势。
这些实验结果对于优化切削工艺、提高加工效率具有重要的指导意义。
切削力试验与数据处理
切削力试验与数据处理[摘要] 在切削过程中，切削力直接决定着切削热的产生，并影响刀具磨损、破损、使用寿命、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，制定切削用量，监控切削状态，设计和使用机床、刀具、夹具的必要依据。
因此，研究切削力的规律和计算方法，将有助于分析切削机理，并对生产实际有重要实用意义。
切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、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。
[关键词] 切削力刀具磨损切削功率摩擦阻力一、引言常见的切削力研究方法有两大类：理论分析与试验测量方法。
理论分析切削力能相当充分反映切削过程，多年来，国内外学者对计算切削力的理论分析公式作了大量工作，大多切削力理论公式考虑到了刀具材料、工件材料、切削用量、刀具几何参数等影响因素[1]，却没有考虑到副切削刃及刀尖圆弧半径等的影响，因此，迄今为止还不能说己经得出了与实验结果相吻合的切削力理论分析公式。
通过切削实验，由测力仪可以测得具体切削条件下的切削力。
但由于切削过程非常复杂，影响因素很多，不可能对各种影响因素都进行试验研究。
因此，对切削力的研究应采取理论分析与试验研究相结合的研究方法。
切削力实验是《机械制造技术基础》课程的一个基础实验，通过实验可以验证切削力的基础理论，了解测量三向切削力的基本方法和计算机辅助实验系统的基本构成，了解应变式三向测力传感器的原理和结构。
在完成切削力实验的过程中，可以求出切削用量对三向切削力的影响规律，可以学习和掌握计算机辅助实验的方法和技能，认识信息技术在实验中的作用。
本实验的目的是：1.了解切削测力仪的工作原理和测力方法和实验系统；2.掌握背吃刀量进给量和切削速度对切削力的影响规律；3.通过实验数据的处理，建立切削力的经验公式。
所采用的实验方法是单因素法和正交法。
在实验之前已经对测力系统进行了三通道增益标定、机械标定。
实验过程中还需经常进行三通道零位调整，之后再通过数字显示观察输出情况，若输出稳定就可以进行单因素实验和正交实验。
切削力测量实验数中的数据处理方法
切削力测量实验数中的数据处理方法作者：张铁山来源：《教育教学论坛》2017年第25期摘要：论文介绍了在切削力实验中以单因素法获得的实验数据的处理方法。
采用VB和C++语言编写了一个简单的程序软件，可以得到三个不同方向上切削力的量值，并绘制出双对数坐标系中的切削力——切削参数关系图，求出切削力经验公式中的指数和系数。
同时又利用Matlab数据处理功能，对测量数据进行绘图处理，同样可求出切削力的经验公式。
关键词：切削力测量；单因素实验法；最小二乘法；曲线拟合；Matlab中图分类号：TG501；TP391 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0225-03一、引言在机械制造专业教学中，通过了解切削过程中的不同切削参数、不同切削用量以及不同材料与切削力之间的关系，掌握得到机床切削力经验公式的方法，对于学生在未来分析机床切削过程、确定合理的切削用量、合理设计机床结构等具有重要的指导意义。
传统的切削力实验数据，大多数采用电阻应变式测力仪[1-4]来测量，这种测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，此方法安装和调试比较麻烦，而且后续的数据处理复杂烦琐[1，2，4]，并不适合学生的教学实验。
为此，本文在切削力测量实验中，采用了压电晶体式三向测力仪能够实时测量到不同方向的切削力数值，此方法简单方便，便于学生操作使用。
在测量数据处理方面，本文利用VB和C++语言编写了一个简单的程序软件，利用此软件不但可以快速测量到切削力的数据，同时可以将所测数据迅速进行处理，并获得相关的处理结果，同时让实验学生再利用Matlab强大的绘图功能来处理实验数据，以获得经验切削力方程表达式中的相关参数。
二、切削力经验公式在实际加工过程中，切削力的大小与切削过程的许多因素有关系，如背吃刀量、进给量、切削速度、刀具几何角度、工件材料等。
由于影响切削力的因素太多，常常将主要的几个参数作为变量考虑，其他因素作为影响系数处理。
金属切削中的切削力测量与分析方法综述
金属切削中的切削力测量与分析方法综述概述：金属切削是制造业中常见的一种加工方式，切削力是切削过程中的重要参数之一。
准确测量和分析切削力对于优化切削工艺、提高加工质量和提高切削效率具有重要意义。
本文旨在综述金属切削中常用的切削力测量与分析方法，以期为切削加工过程的研究与开发提供参考。
一、切削力的重要性：在金属切削过程中，刀具对工件施加切削力，将金属材料切削成所需形状。
切削力的大小和变化趋势对加工效果、刀具寿命、表面质量等方面均有重要影响，因此切削力的准确测量和分析非常关键。
二、切削力测量方法：1. 力传感器法：力传感器法是最常用的切削力测量方法，通过安装力传感器测量刀具施加在工件上的切削力。
常见的力传感器包括应变片式传感器、压电式传感器和磁电式传感器等。
这些传感器可安装在机床上或切削工具上，实时测量切削力变化。
2. 压电传感器法：压电传感器法是通过采用压电传感器直接嵌入工件中来测量切削力。
这种方法可以实现对切削力的直接测量，不受切削过程中液压等因素的干扰。
压电传感器法适用于小型机床和特殊加工场景。
3. 数值模拟法：数值模拟法是通过建立切削过程的力学模型，并通过计算机仿真来估计切削力。
这种方法可以预测不同切削条件下的切削力，并帮助优化切削工艺。
数值模拟法需要准确的材料力学参数和边界条件数据。
三、切削力分析方法：1. 力信号时域分析：力信号时域分析是对切削力信号进行时间序列分析，提取力信号的振幅、频率、周期和波形等信息。
这种方法能够揭示切削力的变化规律和切削过程中的动态特性。
2. 功率谱分析：功率谱分析是对切削力信号进行频谱分析，将力信号在频域上进行研究。
通过功率谱分析，可以确定切削过程中主要频率成分的强度和相位关系，从而了解切削过程中的振动和噪声特性。
3. 统计分析方法：统计分析方法基于大量实验数据的统计学原理，对切削力进行统计处理。
通过统计分析，可以确定切削力的平均值、方差、标准差和相关系数等参数，揭示不同因素对切削力的影响程度。
金属切削原理实验报告
时针两个方向各 100°的刻度。其上的工作台 5
可以绕小轴 7 转动，转动的角度，由固连于工作
台 5 上的工作台，指针 6 指示出来。工作台 5 上
的定位块 4 和导条 3 因定在一起，能在工作台 5
的滑槽内平行滑动。
立柱 20 固定安装在底盘 2 上，它是一根矩
形螺纹丝杠，旋转丝杆上的大螺帽 19，可以使
（2）实验仪器
1) 设备： CA6140 普通车床。 2) 刀具：YT15 硬质合金车刀。 3) 试件：45# 钢。
（3）实验原理
切削层变形就是指被切屑层在刀具的切削刃与前刀面的影响作用下，经受挤压而产生的 剪切滑移变形。
（4）实验方法步骤
1) 将车床的参数调至如下结果：:n=80rpm；ap=0.5~1mm； =30°；f=0.2mm/r 时，观察 切屑形状。
偏角 的数值。
2
图 1-4 用车刀量角台测量车刀刃倾角
图 1-5 用车刀量角台测量车刀副偏角
5) 前角 的测量
前角 的测量，必须在测量完主偏角 kr 的数值之后才能进行。
从图 1-2 所示的原始位置起，按逆时针方向转动工作台，使工作台指针指到底
盘上Ψ =90°—Kr 的刻度数值处(或者从图 1-3 所示测完主偏角 kr 的位置起，按逆时
针方向使工作台转动 90°)，这时，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指针前面
a(相当于 P0)，然后让大指针底面 c 落在通过主刀刃上选定点的前刀面上(紧密贴
合)，如图 1-6 所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面前角
的数值。指针在 0°右边时为+ ，指针在 0°左边时为– 。
6) 后角 的测量
1
平行于工作台 5 的平面。测量车刀角度时，就是根据被测角度的需要，转动工作台 5， 同时调整放在工作台 5 上的车刀位置，再旋转大螺帽 19，使滑体 13 带动大指 针 9 上升或下降而处于适当的位置，然向用大指针 9 的前面 a (或侧面 b、或底面 c)，与构成被测角度的面或线紧密贴合，从大刻度盘 12 上读出大指针 9 指示的被 测角度数值。
切削力信号的监测与处理技术
切削力信号的监测与处理技术切削力信号的监测与处理技术是现代制造业中的重要技术，它在机械加工过程中起到了至关重要的作用。
切削力信号的监测与处理技术能够实时监测切削工具与工件之间的力状况，通过对信号的处理，可以帮助我们更好地控制切削过程，提高加工质量与效率。
在实际的切削过程中，切削力信号的监测具有重要的意义。
切削力信号反映了切削过程中切削工具与工件之间的力状况，通过对这些信号的监测，我们可以了解切削过程中的负载状态，发现异常情况，并对切削工艺进行优化。
切削力信号的监测技术通常采用力传感器进行测量。
常见的传感器包括应变片传感器、电容传感器和电阻应变传感器等。
这些传感器能够转换切削过程中的力信号为电信号，并通过连接电路将信号传递给监测系统。
在选择传感器时，需要考虑其灵敏度、线性度和频率响应等指标，以确保能够准确地测量切削力信号。
切削力信号的处理技术在实际应用中起到了重要的作用。
处理技术的主要目标是从原始信号中提取出有价值的信息，并进行分析和判断。
常用的信号处理方法包括滤波、解调和特征提取等。
滤波可以消除信号中的噪声干扰，使得信号更加纯净。
解调可以将原始信号转化为更易于分析的形式，以便进行后续处理。
特征提取则可以提取出信号中的有用特征，用于判别切削过程中的状态。
在切削力信号的监测与处理技术应用中，有几个关键问题需要解决。
首先是信号传输的问题。
为了保证信号传输的稳定性和可靠性，需要采用合适的传输介质和传输协议。
其次是信号处理的实时性问题。
切削过程中的切削力信号是实时变化的，因此需要快速、高效地进行处理。
最后是数据存储与分析的问题。
切削力信号的监测与处理会产生大量的数据，如何有效地存储和分析这些数据，对于优化切削工艺具有重要意义。
切削力信号的监测与处理技术在现代制造业中有着广泛的应用。
通过对切削过程中的力状况进行实时监测和分析，可以帮助我们发现切削过程中的问题，及时调整切削工艺，提高制造产品的质量和效率。
此外，切削力信号的监测与处理技术还可以用于切削力控制系统的设计，从而实现自动化和智能化的生产。
切削力测量实验数据的处理及分析
切削力测量实验数据的处理及分析
一、前言
本实验旨在研究不同切削参数对切削力的影响。
实验由测量切削力和
分析数据两部分组成，本文重点介绍这两部分的实验过程及其结果。
二、实验装置及参数
实验装置为一台深孔钻床，其中装有一个垂直切削刀具、一个切削力
测量装置及一个工件夹具。
测量装置为一个双拉千斤，有10组记录形式
的读数，用于测量切削时X方向和Y方向上的切削力。
实验参数为转速（N）和进给速率（Vf），分别取值：N = 1000 rpm，Vf = 0.04 mm/r。
三、实验过程
1、按设定的参数进行实验。
将深孔钻床转至设定的转速，同时在工
件夹具中装入样件，然后以设定的进给速率进行切削。
2、测量切削力。
在切削的同时，用双拉千斤测量X方向和Y方向上
的切削力，记录10组数据。
四、数据处理
1、将测得的各组数据依次写入excel中，使用数据处理及分析软件Matlab和Excel对数据进行处理和分析。
2、由于在实验中X方向和Y方向上的切削力可能存在偏差，因此需
要对数据进行相关系数分析，即计算实验数据之间存在的相关性，如果相
关性较高，则说明切削参数对两个方向上的切削力有影响，反之则说明误差主要来自于试验不精确；
3、在Excel中将数据进行统计，统计实验中X方向和Y方向上切削力的平均值、标准差；。
切削量实验报告结果(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究切削参数（切削深度、进给量、切削速度）对切削量（切削力、切削温度、表面粗糙度）的影响，为实际生产中切削参数的优化提供理论依据。
二、实验内容与方法1. 实验设备：高速切削实验台、电主轴、刀具、测力仪、温度计、表面粗糙度仪等。
2. 实验材料：45号钢。
3. 实验参数：- 切削深度：0.5mm、1.0mm、1.5mm- 进给量：0.2mm/r、0.4mm/r、0.6mm/r- 切削速度：300m/min、400m/min、500m/min4. 实验方法：- 将45号钢材料固定在高速切削实验台上，调整切削参数。
- 使用刀具进行切削实验，记录切削力、切削温度、表面粗糙度等数据。
- 对比不同切削参数下切削量的变化规律。
三、实验结果与分析1. 切削力：实验结果表明，切削力随切削深度、进给量的增加而增大，随切削速度的增加而减小。
在相同切削参数下，切削深度对切削力的影响最为显著。
2. 切削温度：实验结果表明，切削温度随切削深度、进给量的增加而升高，随切削速度的增加而降低。
在相同切削参数下，切削深度对切削温度的影响最为显著。
3. 表面粗糙度：实验结果表明，表面粗糙度随切削深度、进给量的增加而增大，随切削速度的增加而减小。
在相同切削参数下，切削速度对表面粗糙度的影响最为显著。
四、结论1. 切削力、切削温度、表面粗糙度均受到切削参数的影响，其中切削深度的影响最为显著。
2. 在实际生产中，应根据工件材料、加工要求等因素，合理选择切削参数，以获得最佳的切削效果。
3. 高速切削技术具有切削速度高、切削力小、切削温度低等优点，有利于提高加工效率、降低生产成本。
五、实验总结本次实验通过探究切削参数对切削量的影响，为实际生产中切削参数的优化提供了理论依据。
实验结果表明，切削深度、进给量、切削速度对切削力、切削温度、表面粗糙度具有显著影响。
在实际生产中，应根据工件材料、加工要求等因素，合理选择切削参数，以获得最佳的切削效果。
车削加工切削力测量实验报告书附指导书
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
ﻬ3.三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Ｋo为电阻应变片的应变灵敏系数,一般Ｋo=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。
车削加工切削力测量实验报告书（附指导书)
———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期：
ﻩ
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。
切削力的测量
一、实验目的
• 掌握切削力的测量方法及实验数据的处理 方法；
• 分析切削用量对切削力的影响；建立切削 力的经验公式。
二、实验原理及方法
• 本实验采用电阻式测力仪原理进行测量切 削力。电阻应变式测力仪的传感器将力作 用在弹性元件上，弹性元件在其切削力作 用下产生变形，利用贴在弹性元件上的应 变片将应变变化转换成电阻的变化，然后 利用电桥将电阻变化转换成电压变化，送 入测量放大电路测量。最后利用标定曲线 将测得之应变值推算得被测外力值，或者 直接由测力仪上经过标定的刻度盘读得测 量值。测力原理如图所示：
四、实验步骤
4.1标定：首先将弓型加载器一端用夹盘夹住，另一 端用顶尖支撑，测力环上表针调整到零的位置， 底端放在刀杆上的滚珠上，另一端用弓型加载 器的长螺丝上的滚珠顶住，拧动螺丝，调整松 紧程度，将其固定住，测力环上表针调整到零 的位置，然后加力开始标定，用光线示波器中 的感光纸记录标定曲线。
4.2进行实际切削，用计算机记录切削力变化曲线。 按下面表格(表1)分别改变切削因素ap、f进行切 削。并记录下来：
五、数据整理与报告要求
•
• 采用电阻式测力仪，利一弹性原
件。在测力仪的弹性原件上粘贴具有一定
电阻值的电阻应变片，然后将电阻应变片 联接成电桥。电桥各臂的电阻分别为R1、 R2、R3、R4。如果R1/R2=R3/R4，则电 桥是平衡的，即B、D两点间的电位差为零，
电流表中没有电流通过。在切削力的作用 下，电阻应变片随着弹性原件发生变形
三、实验仪器及材料
• CA6140车床一台。测力刀杆一件。动态电 阻应变仪一台。电桥盒一个。弓型加载器、 测力环。
• 本测力系统由 SDC 系列测力仪或测力传感 器、计算机、 FS21-4A （四通道）直流应 变放大器、模 / 数转换板和专用电缆等组成； 软件功能有：数据采集、回放、动态显示、 均值计算、回归分析、功率谱分析等。具 体的连接关系如图所示：
切削力试验与数据处理
切削力试验与数据处理切削力试验与数据处理[摘要] 在切削过程中，切削力直接决定着切削热的产生，并影响刀具磨损、破损、使用寿命、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，制定切削用量，监控切削状态，设计和使用机床、刀具、夹具的必要依据。
因此，研究切削力的规律和计算方法，将有助于分析切削机理，并对生产实际有重要实用意义。
切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、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。
[关键词] 切削力刀具磨损切削功率摩擦阻力一、引言常见的切削力研究方法有两大类：理论分析与试验测量方法。
理论分析切削力能相当充分反映切削过程，多年来，国内外学者对计算切削力的理论分析公式作了大量工作，大多切削力理论公式考虑到了刀具材料、工件材料、切削用量、刀具几何参数等影响因素[1]，却没有考虑到副切削刃及刀尖圆弧半径等的影响，因此，迄今为止还不能说己经得出了与实验结果相吻合的切削力理论分析公式。
通过切削实验，由测力仪可以测得具体切削条件下的切削力。
但由于切削过程非常复杂，影响因素很多，不可能对各种影响因素都进行试验研究。
因此，对切削力的研究应采取理论分析与试验研究相结合的研究方法。
切削力实验是《机械制造技术基础》课程的一个基础实验，通过实验可以验证切削力的基础理论，了解测量三向切削力的基本方法和计算机辅助实验系统的基本构成，了解应变式三向测力传感器的原理和结构。
在完成切削力实验的过程中，可以求出切削用量对三向切削力的影响规律，可以学习和掌握计算机辅助实验的方法和技能，认识信息技术在实验中的作用。
本实验的目的是：1.了解切削测力仪的工作原理和测力方法和实验系统；2.掌握背吃刀量进给量和切削速度对切削力的影响规律；3.通过实验数据的处理，建立切削力的经验公式。
所采用的实验方法是单因素法和正交法。
在实验之前已经对测力系统进行了三通道增益标定、机械标定。
切削正交实验报告
一、实验目的1. 探究不同切削参数对切削过程的影响，包括切削力、切削温度、切削厚度等。
2. 验证正交切削加工的优越性，为实际生产提供理论依据。
3. 优化切削参数，提高加工效率和表面质量。
二、实验原理正交切削是指在切削过程中，切削刃与工件表面垂直或成一定角度的切削方式。
正交切削具有以下特点：1. 切削力较小，切削温度较低。
2. 切屑形成良好，表面质量较高。
3. 切削效率较高，刀具寿命较长。
本实验以300M钢为研究对象，通过正交实验方法，分析不同切削参数对切削过程的影响，并优化切削参数。
三、实验材料及设备1. 实验材料：300M钢2. 实验设备：正交切削实验台、万能工具显微镜、力传感器、热电偶、计算机等四、实验方法1. 实验方案：采用正交实验设计，选取主轴转速、进给量和切削深度三个因素，每个因素选取三个水平，共九个实验方案。
2. 实验步骤：1) 按照实验方案设置切削参数。
2) 利用正交切削实验台进行切削实验。
3) 测量切削力、切削温度、切削厚度等数据。
4) 利用万能工具显微镜观察表面质量。
5) 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 切削力分析实验结果表明，主轴转速对切削力的影响较大，进给量和切削深度的影响较小。
随着主轴转速的增加，切削力逐渐减小。
这是由于高速切削时，切削温度升高，切削力降低。
2. 切削温度分析实验结果表明，切削温度随着主轴转速和进给量的增加而升高，切削深度的影响较小。
这是由于高速切削时，切削热量无法及时散发，导致切削温度升高。
3. 切削厚度分析实验结果表明，切削厚度随着主轴转速和进给量的增加而增大，切削深度的影响较小。
这是由于高速切削时，切削速度提高，切削厚度增大。
4. 表面质量分析实验结果表明，正交切削加工的表面质量较好，表面粗糙度较低。
这是由于正交切削具有较小的切削力和切削温度，有利于提高表面质量。
六、结论1. 正交切削加工具有较小的切削力、切削温度和表面粗糙度，有利于提高加工效率和表面质量。
切削力测量实验报告
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。
刀具,切削力实验报告
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。
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二实验数据初步处理
SPSS 中 采 用 单 样 本 Kolmogorov-Smirnov 法 验证铣削力 F 的测量结 果是否符合正态分布
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二实验数据初步处理
SPSS 中 采 用 单 样 本 Kolmogorov-Smirnov 法 验证铣削力 F 的测量结 果是否符合正态分布
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切削力测量实验数据的 处理及分析
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背景及选题意义
切削力
切削过程中重要的物理参数之一， 其大小决定了切削过程中消耗的功率 和加工工艺系统变形。同时，切削力 还直接影响切削热的产生，并进一步 影响刀具的磨损、破损、刀具耐用度 等，对加工精度和加工质量有着直接 的影响。 因此，研究切削力的变化规律有助 于分析切削过程，对实际生产有很强 的指导意义。
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谢谢！ 敬请批评指正！
446.00 460.02 481.08 486.92 502.96 515.02 522.94 538.01 545.01
0.97
0.98 1.03 1.00 1.02 1.00 0.99 0.97 0.93 0.93
0.34
0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50
图1-切削实例图
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实验目的
对曲面铣削加工在不同进给量下测得的主切削力的 实验数据进行处理。 以实际生产中常用的切削力经验模型为基础，求得 切削力与进给量的关系函数模型并与实际测得值的拟 合曲线进行对比和误差分析。
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实验原理
实验采用YDX-III9702三向压电铣削测力仪实现切 削载荷的在线综合测试。测试系统主要由测力仪(测力 传感器)、动态电阻应变仪(或放大器)、采集装置等 组成。
0.40
0.42
0.44
0.46
0.48
0.50
进给速度Vf(mm/min)
280.00
300.00
320.00
340.00
360.00
380.00
400.00
பைடு நூலகம்
420.00
440.00
460.00
480.00
500.00
转速n(r/min)
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1.07
1.01 1.04 0.99 1.00 1.04 1.01 1.02 1.00
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四、可靠度分析
根据下列公式求得相应参数的置信区间：
X的均值
Y的均值
2.7133
-0.6913 184.1932 15.0995 -46.2318 14.6215 0.55421 0.1401
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进给量f(mm/r) 0.02 0.04 0.06
进给速度Vf(mm/min) 20.00 40.00 60.00
转速n(r/min) 1000.00 1000.00 1000.00
均值 315.47 367.99 399.99
方差 0.63 0.67 1.03
220.00
240.00
260.00
转速n(r/min)
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
进给量f(mm/r)
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
1000.00
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一、实验数据
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二实验数据初步处理
给定进给速度情况下，测得的铣削力表现为波动形式
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二实验数据初步处理
图2 - YDX-III9702型测力仪实物图
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实验方案简介
（1）实验条件
•机床：XD一40型数控铣床 •刀具：Φ 6硬质合金2刃球头铣刀 •仪器：三向压电铣削测力仪、YD一 28型动态电阻应变仪、INV306U智能 信号采集处理分析仪、DASP2006智能 数据采集和信号分析系统
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四、可靠度分析
进一步进行回归计算得：
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总结
1. 传统金属切削实验数据的处理方法是将数据以点坐 标的形式在双坐标系中描点，再将点连接成直线， 根据斜率与系数的关系以及一些几何知识确定切削 力方程，此种方法操作繁琐，并且精度较低。相比 之下，采用MATLAB拟合的方法更为有效； 2. 为提高测量精度，准确监测切削力，由误差分布规 律可知回归曲线是所有曲线中偏差平方和最小的， 因此采用最小二乘法求回归系数CF和yF。 3. 由拟合后的曲线可以看出，实际 值和拟合值基本吻合，偏差很小， 可有效提高机床加工中的切削精 度，改善零件质量，减少刀具磨损；
340.00
360.00 380.00 400.00 420.00 440.00 460.00 480.00 500.00
1000.00
1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00
577.03
582.95 587.99 593.00 605.00 607.03 610.99 618.05 624.97
进给量f(mm/r) 0.28 0.30 0.32
进给速度 Vf(mm/min) 280.00 300.00 320.00
转速n(r/min) 1000.00 1000.00 1000.00
均值 558.04 561.01 568.00
方差 1.01 0.94 0.97
0.08
0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26
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进给量f(mm/r)
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
进给速度Vf(mm/min)
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
180.00
200.00
图3 – XD-40数控铣床
•试验材料：45钢
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实验方案简介
（2）实验研究对象
选择Φ 30mmX30mm的试件毛坯 为研究对象，测量球头铣刀精铣 曲面时的切削力；
零件铣削示意图如图4所示：
图4 – 铣削示意图
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模型建立
切削力经验公式：
80.00
100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 200.00 220.00 240.00 260.00
1000.00
1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00 1000.00
424.94