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实验三 车削力测定实验三 车削力测定 一、实验目的及要求:1、了解电阻式测力仪的工作原理及使用方法;2、了解车削时切削深度ap、进给量f 对切削力的影响;3、掌握实验数据的处理方法,根据实验数据导出车削力的经验公式。Fz=Cfzpxfzfyfz Fy=Cfyapxfyfyfy Fx=Cfxpxfxfyfx并求出式中的系数和指数值。 二、实验设备、仪器及用具1 、机床C 614O仪器2、仪器八角环形电阻式三向车削测力仪CLS直流三线数字式测力仪。3、刀具:硬质合金外园车刀4、工具:游标卡尺、计算尺、三圆板、自备对数坐标纸。5、试件45钢。三、实验的基本原理1.八角环电阻式三向车削 测力仪的工作原理：八角环电阻式三向车削测力仪是在一块整体钢材上加工出两个八角环而形成的,在下环和下环的各个表面共粘贴有20片电阻应变片。可以组成三个电桥。分别测量FZ 、FY、FX，在测力仪制造工艺及贴片质量良好的情况下,三向力之间的相互干扰可小于5%。在测力仪接桥时为使电桥有较大的输出，应使电桥相邻两臂有符号相反的电阻变化，而相对两臂有符号相同的电阻变化，这是测力仪的布片与接桥原则。(1)用于测量FZ的电阻应变片共有四片RZ1、RZ2、RZ3、RZ4组成全桥(图一),在FZ力的作用下,上环产生拉伸变形,于是RZ1、RZ2受拉,电阻增大,下环产生压缩变形,于是RZ3、RZ4受压,电阻减小,由于电桥相邻两臂有符号相反的电阻变化,而相对两臂有符号相同的电阻变化，符合上述布片与接桥原则,故BD两点有较大的输出电压。（2）用子测量FY力的电阻应变片共有八片RY1、 RY2。RY8，每臂由两片串联组成全桥(图二)。在FY力的作用下，上、下两环都产生压缩变形,于是外臂RY1、 RY2、RY3 RY4。受拉，电阻增大;内臂RY5 、RY6、RY7 RY8。受压，电阻减小，同理,也符合上述布片与接桥原则。图二（3）用于测量FX的电阻应变片共八片RX1、RX2、。RX8贴在45斜面的外壁上，每壁由两片串联组成全桥（图三），在Fx力作用下，使上下两环平行的45平面皆受切向力，于是RX2、RX3、RX6 、 RX7受拉，电阻增大；RX1 、RX4 、RX5 、RX8受压，电阻减小，同理，也符合上述布片与接桥原则。2.八角环电阻式三向车削测力仪输人电压的放大与记录由于电桥的输出电压很小,且不是切削力的单位(其数值与切削力的大小成正比)，因此,一般需要通过电阻应变仪表放大电桥的输出信号,并将其数据换算成力的单位后记录下来。与八角环电阻式车削测力仪配套使用的C L S直流数字式测力仪,可直接对电桥的输出电压进行放太,换算及显示。根据上述原理，切削力的测量系统框图如图四所示。四、实验方法与步骤1.安装工件、测力仪及车刀，接好线路，注意安全事项。2.用单因素法进行实验，即在固定其他因素,只改变一个因素的条件下,测出切削力。固定V、f等(V取100m/min左右,f取0.2一0.3/mm/r)依次改变ap(在0.54mm范围取5个数值)进行切削,并记下每改变一个ap时的读数固定V 、a p等(v取100m/min左右,a p取2m m左右)。依次改变f(根据机床进给量表,在0.1一0.6mm/r范围选取5个数值)进行切削,并记录下每改变一个 f 时的读数。五、实验数据的处理与经验公式的建立建立经验公式的方法可用图解法。例: Fz=Cfzpxfzfyfz 将实验所得Fz的数据点在双对数坐标纸上,并用直线连接之(使各实验点大约均布在该直线的上下)从而可得出Fz p及Fz f线图,该两直线可表示为:lgFz=lgCap+Xfzlgap (3一1)lgFz=IgCf+Yfzlgf (3一2)即:Fz=Cap apXfz (3一3) FZ=Cffyfz (3一4)综合式(3-3)、(3-4)求得切削力的经验公式Fz=Cfz apxfz fyfz (3一5)式中指数Xfz、yfz分别为Fz p及Fz f线的斜率Xfz=tg a =a1/b1yfz=tg =a2/b2式中a1、b1、a2、b2用普通米尺在双对数坐标中直接量出。系数Cap为Fz-ap线在p=1mm时的Fz值,系数Cf为Fz f线在f=1 m m/r时的Fz值。 而系数Cfz 可按如下求得:由于式(3-3)是在f=f0（改变ap实验时所固定的f值）的情况下得到的,故有Fz=Cap apxfz = CfzpxfzfyfzCfz1=Ca p/ f0yfz而式（34）是在a p=apO(改变f实验所固定的a p值)的情况下得到的。故有Fz=Cffyfz=Cfz apxfzfyfzCfz