金属切削原理与刀具实验指导实验三选二

目 录前言 127810/21前言试验做出如下要求：一、预习试验的构造及工作原理、试验操作步骤，复习与试验有关的理论学问。二、上试验课按时上、下课，不得迟到、早退或旷课。并留意安全。上课时要留意观看，认真分析，准确地记录试验原始数据。状态。三、撰写试验报告试验报告应独立完成，不得抄袭他人成果。试验报告书写要工整。得参与期末课程考试的资格。试验一车刀几何角度的测量一、试验目的1、了解车刀量角仪的构造和工作原理。2、把握车刀几何角度测量的根本方法。二、试验设备和器具1、车刀量角仪一台。2、直头外圆车刀、45弯头刀、90偏刀各一把。三、车刀量角仪的构造和工作原理1.1所示为CLY－I1—支脚 2—底盘 3—导条 4—定位块 5—工作台 6—工作台指针 7—小轴 8—螺钉轴9—大指针 10—销轴 11—螺钉 12—大刻度盘 13—滑体 14—小指针 15—小刻度盘16—小螺钉17—旋钮18—弯板19—大螺帽20—立柱1.1CLY-I型车刀量角仪构造209057565435的滑槽内平行滑动。2021913沿20的键槽上、下滑动。滑体131615，在小刻度盘15的外面，用旋钮171813上。当松开旋钮1718以旋17为轴，可向顺、逆时针两个方向转动，转动的角度用固定于弯板1814在151811固定装上一个扇形大刻度盘1289981210限制。69140°9的前面a和侧面b分别59的底面c5是依据被测角度的需要，转开工作台5，同时调整放在工作台5上的车刀位置，再旋转大螺侧面b2的刻度盘上读出工作129指示的被测角度数值。四、测量车刀标注角度的方法以外圆车刀为例，说明使用车刀量角仪测量车刀标注角度的方法。1、原始位置调整9、小指针14和6全部调整到零位，并把车刀按图2.25上，这种状态下的车刀量角仪位置称为测量车刀标注角度的原始位置。2、主偏角kr的测量从图1.2所示的原始位置起，按顺时针方向转开工作台5〔此时工作台平面相当于基面p，使外圆车刀主切削刃与大指针的前面a严密贴合，如图1.3所示，则工作台指针6盘上所指示的刻度数值，就是主偏角kr的数值。3、刃倾角S的测量测量完主偏角kr9底面c〔a相当于切削平面ps，如图1.4所示，则大指针9在大刻度盘12角S的数值。指针在零位左边为＋S，指针在零位右边为－S。4、副偏角kr的测量参照测量主偏角kr的方法，从原始位置起，按逆时针方向转开工作台5，使外圆车刀副切削刃与大指针的前面a1.56在底盘上所指示的刻度数值，就是副偏角kr的角度数值。5、前角o的测量前角o的测量，必需在测量完主偏角kr的数值之后才能进展。1.2所示的原始位置起，按逆时针方向转开工作台56指到底盘上90－kra〔此时大指针前面a相当于正交平面o，然后调整大螺帽1，使大指针底面c图1.6o的角度数值。指针在零位右边为＋o，指针在零位左边为－o。6、后角o的测量在测量完前角o之后，向右平移车刀〔44侧面靠紧19b与车刀后面严密贴合，如图1.7o的角度数值。指针在零位左边为＋o，指针在零位右边为－o。7、副后角o的测量1.2所示的原始位置起，按顺时针方向转开工作台56指到底盘上90－kra〔此时大指针前面a相当于副正交平面o1b则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是副后角o的角度数值。指针在零位右边为＋o，指针在零位左边为－o，参照后角o1.7。图1.2 原始位置调整图1.3 测量车刀主偏角图1.4 测量车刀刃倾角图1.5 测量车刀副偏角图1.6 测量车刀前角图1.7 测量车刀后角六、试验步骤11.1及车刀量角仪实物，生疏车刀量角仪和被测车刀的切削局部各要素，确定被测车刀的进给方向。2、利用车刀量角仪测量并记录车刀的根本几何角度。要求每组同学分别选取不同的车刀进展测量。七、试验报告内容按试验报告一的要求，完成试验报告。试验二刀具的选择一、试验目的1、稳固和加深对车刀几何角度的标注坐标系平面与车刀几何角度的根本概念的理解。2、把握典型车削、铣削零件加工的刀具选用方法。二、试验设备和器具1、选刀题库。2、刀具手册。三、刀具的选择方法同因素对加工外表质量影响等因素，从刀具手册中查出刀具的定货号。四、试验步骤依据指导教师的要求抽取选刀题库中的题目，按题目要求从刀具手册中选择适宜的刀具，记录题目编号、填写刀具预备预调单。具体的选刀步骤如下：1、确定工序、刀具和夹紧系统确定工序指的是当前拟选取的刀具是用于纵向车削、仿形车削还是车端面等。依据工序选择适合的刀具和夹紧系统。2、选择刀片选择刀片主要包括外形、尺寸、槽型、工序类型、刀具材料牌号等。刀片外形应满足主偏角要求和满足刀具的可达性及通用性要求能和已加工外表发生干预。为满足强度以及经济性要求，应选择尽可能大的刀尖角。较小的刀尖半径。3、选择刀杆依据刀片选取适当的刀杆。五、可转位车刀的刀片型号硬质合金可转位刀片的国家标准承受ISO国际标准。为适应我国国情，在国际标准规定的9我国可转位刀片的型号，共用10个号位来表示，参见图2.1。依据规定，任何一个型号刀片73标注的局部。不管有无八、九两个号位，十号位都必需用短横线与前面号位隔开，并且其字母不得使用八、九两个号位已使用过的字母。11表示刀片外形，用一个英文字母代表边数多的刀片，刀尖角大，刀楔的强度和散热条件好，耐冲击，并且切削刃多，因而寿命高，但切削刃较短，从而允许的背吃刀量就越小。总的说来，顶角越大刀片强度越高、散热性能越强、切削力越大；顶角越小仿形加工力量越强；可用刃数越多刀片越经济。一般而言，正三边形刀片和正四边形刀片最常用，菱形刀片用于仿形车床和数控车床，80C型刀片最为常用，在美国C型刀片占大TC型刀片用量也极多。CT型、S型相比，安型与VC型刀尖顶角为80，相对刀头强度大、耐损伤、更易长期保持精度。2.1。刀片外形应用场合T用于刀片外形应用场合T用于60、90、93外圆、端面、内孔车刀，但只适用于较小的切削用量S通用性广，可用于外圆、端面、内孔、倒角车刀F用于90外圆、端面、内孔车刀，除加工工艺系统刚性差者均宜承受W用于90外圆、端面、内孔车刀，除加工工艺系统刚性差者均宜承受R用于车削曲面、成形面、精车V、D用于数控车床2表示刀片后角，用一个英文字母代表后角共有10种型号。最常用的是N型C7型刀片一般用于半精车、精车、仿形加工和加工内孔。在实际使用中，后角为零的刀片被广泛使用。但加工中，实际后角不行为零，因此车刀刀杆上刀槽的外形必需使刀片装上后形成后角前角为负值的刀片刀刃强度大，但锐利性差，各种各样断屑槽的开发，可弥补这个缺点，从而使后角为零的刀片得到极为广泛的使用。图2.1 可转位车刀刀片标记方法例如后角为零的刀片，上下面积、构造、外形可做得完全相等。此时上下面均可作为前刀面使用，使实际可用刀刃数增大一倍，如菱形刀片可使用4个刀刃，T型、S型分别可使用68时，或內圆镗孔、加工铝材、钢材与仿形加工等。3表示刀片尺寸公差等级，用一个英文字母代表这是为了保证刀片安装在刀槽中和刀片转位后的定位精度。可转位刀片有16种精度，6种精度适用于车刀，代号为H、E、G、M、N、U。H最高，U最低。在刀片精度等级中，M级是最常用的，是较经济低廉的，应优先选用，AG级刀片经过研磨，精度较高。刀片精度要求较高时，常选用G级。小型周密刀具的刀片可达E级或更高。号位4表示刀片固定方式及有无断屑槽，用一个英文字母代表刀片固定方式的选择实际上就是对车刀刀片夹紧构造的选择还是无孔，无孔的只能用压板夹固，有孔的可用螺钉或孔内杠杆等夹固。一般双面刀片上下面均有断屑槽，上下面刀刃均可用，经济性好，但适用于较轻负荷，单面刀片可适用于较重负荷。无断屑槽刀片适用于铸铁粗加工，因刃部强度大，支撑面大，即使在严酷条件下也可稳定切削。5表示切削刃长度，用两位数字代表选取舍去小数值局部的刀片切削刃长度作为代号。例如代号16表示刀刃〔整数局部〕长度为16mm。切削刃长度应依据背吃刀量ap进展选择。一般通槽形的刀片切削刃长度应1.5倍的背吃刀量，封闭槽形的刀片切削刃长度应2倍的背吃刀量。号位6表示刀片厚度，主切削刃到刀片定位底面的距离，用两位数字代表选取舍去小数值局部的刀片厚度作为代号。例如代号03表示刀片〔整数局部〕厚度为3mm。刀片厚度大，可承受切削负荷大。刀片厚度应依据背吃刀量ap和进给量f进展选择，主要保证刀片有足够的强度来承受切削力。7表示刀尖圆弧半径0.3mm，则代号031.2mm12。假设为尖角或圆形刀片，则代号为00。刀尖圆弧半径大的用于需要刀刃强度大的断续切削、大直径工件粗加工与机床刚度好的加工。刀尖圆弧半径的大小还影响外表粗糙度。Sandvik刀具的推举值：一般粗加工时T-MAXP〔上压式夹紧〕型刀片刀尖圆弧半径选0.8mm，CoroTurn〔螺钉夹紧〕107/1110.4mm。一般半精加工时T-MAXP型刀片刀尖圆弧半径选0.8mCoroTurn107/111型刀片刀尖圆弧半径选0.8m一般精加工时T-MAXP1.2mm，CoroTurn107/111型刀片刀尖圆弧0.8mm。切削用量槽型代号槽型特点及适用场合f切削用量槽型代号槽型特点及适用场合f/(mm/r)ap/mm槽宽前、后相等。断屑范围比较窄。用于切削用量变化不大的A 1.0~6.0外圆，端面车削与内孔车削K槽前窄后宽，断屑范围较宽，主要用于半精车和精车。0.1~0.60.5~6.0槽前后等宽，切削刃强度较好，断屑范围较宽。用于外圆、端V 0.5~10.0面、内孔的精车、半精车和粗车。三级断屑槽型，断屑范围较宽，粗、精车都能断屑，但切削力W 0.5~0.6较大。主要用于半精车和精车，要求系统刚性好。C加大刃倾角，切削径向力小。用于系统刚性较差的状况。0.08~0.51.0~5.0圆弧变截面全封闭式槽形，断屑范围广。用于硬材料，各种材B 1.0~6.0料半精加工、精加工以及耐热钢的半精加工。无反屑面，前面成内孔下凹的盆形，前角较小。用于车削铸铁G 1.0~6.0等脆性材料。82M 0.2~0.61.5~6.0形车削。8表示刃口形式，用一个英文字母代表刃口形式有锋利刀刃〔、倒圆刀刃〔E、倒棱刀刃〔T、倒棱又倒圆刀刃〔S口形式对切削刃强度和寿命有明显的影响。车削用的可转位刀片，根本上是倒圆刀刃。9表示切削方向，用一个英文字母代表R为右切，L为左切，N为左、右均能切。号位10表示断屑槽型与槽宽，分别用一个英文字母及一个阿拉伯数字代表断屑槽槽宽用舍去小数位局部的槽宽毫米数表示。例如，槽宽为0.8mm，代号为0；槽3.5mm3。依据构造特点，断屑槽可分为开口式和封闭式两大类。前者保证主切削刃获得大前角，但断屑范围窄，多用于切削用量变化不大的场合，且左切、右切两种刀片不能混用；后者槽不开通，左、右切削刃可以通用，但切削力较大。典型的断屑槽类型、特点及适用场合参见表2.2。六、试验报告内容按试验报告二的要求，完成试验报告。试验三切削力的测量及阅历公式的建立一、试验目的1、了解切削测力仪的工作原理、测力方法和试验系统。p 2afvp 3、通过试验数据的处理，建立切削力的阅历公式。二、试验设备和器具1、设备：一般车床CA6140A。2、仪器：切削测力仪。3、工具：硬质合金车刀、游标卡尺、坐标纸。4、试件：铝棒料三、试验及标定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号，输出到切削力试验仪器内进展高倍率放大，再经A/D板又一次放大之后，转换为数字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，才能进展切削力试验。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。电测力仪依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。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肯定电阻值的电阻应变片，/ = /R然后将电阻应变片联接电桥设电桥各臂的电阻分别是R、R、R和R，假设RR R ，/ = /R1 2 3 4 1 2 3 41则电桥平衡，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3.1所示，电阻应变片R1RRR在弹4 2 3性压力作用下，其长度缩短、截面积增大，电阻减小，这导致电桥的平衡条件受到破坏24两点间产生电位差，输出应变电压。通过高精度线性放大区将输出电压放大，并显示和记间的线性关系曲线〔即标定曲线。测力时，只要知道输出应变电压，便能从标定曲线上查出切削力的数值。图3.1 由应变片组成的电桥实际使用的测力仪的弹性元件不像图3.1由于要同时测量三个方向的分力，因而测力仪构造也较简单。使用符合国家标准的测力环做基准进展测力仪三受力方向的机械标定确度。机械标定〔以下简称标定〕还确定了三向力之间的相互响应关系，在测力过程中，通过计算消退了各向之间的相互干扰，因而可获得较高的准确度。标定切削力试验系统的目的有两个：一是求出某向输出〔数字〕与该向载荷〔测力环所施加的力值算来消退向间影响而获得实际的三向力。Fx、Fy、Fz力同时作用于测力传感器，设三向分力方向的输出分别为Dx、Dy、Dz。由Dx、Dy、DzFx、Fy、Fz力之间存在如下关系： mijFjDi 〔i和j—x、y、z方向〕 〔3.1〕i,jx,y,zx mijDiFi3.1DDx D的条件下，可求出三个给定方向的排解了向间干扰的力值F、F、F。z x y z四、试验方法1、预备工作安装工件、测力仪，留意刀尖对准车床中心高。用三根软管导线将测力仪和数显箱连接起来〔留意X-X、Y-Y、Z-Z相联，不行接错，接通电源。生疏机床操作手柄及操作方法，留意安全事项。生疏数显箱的使用和读数，并将读数调零。确定试验条件。2、切削试验步骤概述，假设输出稳定就可以进展试验。在显示器面板上点击“切削力试验”图标，进入试验系统。在切削力试验向导界面上，可写进数据库的工程——“测力传感器标定”和“切削力试验“要进展试验必需在此输入试验编号”栏目内，给出试验编号，点击[确定]软按钮，激活全部工程。之后再点击需要的软按钮，调出相应程序运行。切削力试验系统三通道的零位调整零位掌握是试验过程中格外重要的一个环节。假设零位偏高，则A/D板采集的高端的2002800N时，虽然显示的数值仅为2800N，但实际采集的数值已经为3000N了，假设切向力再增大，但采集的数3000N0，例如为-30A/D30N0，也就产生了采集误差。界面如图3.2所示。图3.2 系统三通道的零位调整界面三向力的数字显示3.3。图3.3 三向力数字显示界面切削力试验方式向导在切削力试验向导界面内，点击[切削力试验方式向导]软按钮，调出切削力试验方式向导界面，解决试验条件设置与试验方式选择等试验中的重要问题，参见图3.4。图3.4 切削力试验方式向导界面“输入切削条件”栏目内，可依据实际状况输入切削条件根底参数，例如刀具几何参数、车床型号、刀片材料、工件状况。接下来直接点击[转变背吃刀量][转变进给量][转变切削速度]软按钮即可进展相对应的试验。3、单因素试验步骤转变背吃刀量单因素切削力试验下，进展只转变背吃刀量，而不转变切削速度和进给量的切削力试验，操作过程大致如下：在切削力试验方式向导界面，点选[转变背吃刀量]软按钮，调出单因素试验方式中转变背吃刀量的关心试验界面，参见图3.5。图3.5 转变背吃刀量单因素切削力试验界面在“点序”栏内，点选试验点序号〔两位数，一般从1开头。假设要删除该点序的试验[删除此点数据][清空记录]软按钮。设置切削用量，需要确定以下参数：在“不转变的切削用量”栏目内，输入进给量和切削速度。对于切削速度，只须输入工件加工直径及车床能够实现的主轴转速，并用鼠标点击一下“切削速度”数字标牌，程序就会自动计算并显示出切削速度；在“转变的切削用量”栏目内，点选或输入背吃刀量数值。确定采样时间，并且按设定的切削用量调整车床和刀具。点击[清零]软按钮，调零位调整界面，按其调整说明进展零位调整。启动车床进展切削，待切削稳定后，按下[开头数据采集]软按钮，界面上会自动显将自动停顿采样，同时操作者马上停顿切削！切削力关系曲线图上画三个点，再用直线将其与上三试验点连起来，获得通过各试验点的ap-Fc〔兰色线、ap-Ff〔红色线、ap-Fp〔绿色线〕关系连线。点选“试验点序号”，使其数值加1，即进入下一点的切削试验。同时，必需转变背吃刀量。然后重复、〕直至获得足够多〔应不少于3个点〕的试验数据。ff当采集完数据时，按下[求单因素试验式]软按钮，程序将按现有的几个试验点数据ap-Fc、ap-F、ap-Fpap-Fc、ap-F、ap-Fp拟合曲线图。ff按下[保存单因素试验式]软按钮，将已经获得的转变背吃刀量单因素试验公式中的系数和指数写入数据库保存。[求单因素综合公式]软按钮，程序指数为零。点击[返回试验向导]软按钮，返回切削力试验方式向导界面。转变进给量单因素切削力试验转变进给量单因素切削力试验的试验方法和转变背吃刀量单因素切削力试验的试验方法一样，只需将相对应的转变背吃刀量修改为转变进给量即可进展。转变切削速度单因素切削力试验转变切削速度单因素切削力试验的试验方法和转变背吃刀量单因素切削力试验的试验方法一样，只需将相对应的转变背吃刀量修改为转变切削速度即可进展。单因素切削力试验综合公式在三个试验进展完毕之后，返回求取单因素切削力试验综合公式界面。点击[求单因素综合公式]软按钮，程序将把已有的三向切削力单因素试验公式进展综合，计算出相应的综合公式，并将这三个综合公式写进数据库。五、试验数据的处理及阅历公式的建立理以获得相应的切削力阅历公式。常用的方法为图解法。其步骤如下：1、依据试验数据，在双对数坐标纸上作出lgFc－lgap、lgFc－lgf、lgFc－lgvc的关系曲3.6所示：lgFc－lgap lgFc－lgf lgFc－lgvc图3.6 lgFc－lgap、lgFc－lgf、lgFc－lgvc的关系线图图中直线可分别表示为：lgFclgFclgFc

lgCaplgCflgCvc

x lgaFc py lgfFcn lgvFc c

〔3.2〕〔3.3〕〔3.4〕分别对式3.