车削加工切削力测量实验报告书
学 号 13120110 姓 名 傅亥杰 小 组 11 时 间 2015年12月17日
成 绩
上海大学 生产工程实验中心
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2015-11
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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。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。 二．实验目的与要求
1. 掌握车削用量υc、f、ap，对切削力及变形的影响。 2. 了解刀具角度对切削力及变形的影响。
3. 理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。 4. 理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。 三．实验系统组成
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
台式计算机 虚拟仪器 USB线 微型车床 测力刀架 图1
USB数采器 放大器 Word文档
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四、实验数据记录与数据处理
1. 切削力测量记录表1 工件材料 实验刀 结构 条具 件 序转速号 (rpm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
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铝 前角材料 规格 工件直径 后角 副后角主偏角 30 副偏角 刃倾角 0 进给(mm/r) 0.01 0.015 0.02 0.025 0.01 0.015 0.02 0.025 0 量0 r r s 外圆车刀 硬质合金 切削速度(m/min) 切削深度(mm) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 主切削力Fz (N) 7.63 8.61 9.44 9.61 10.55 11.06 12.36 13.12 背向力Fx (N) 4.82 5.23 5.67 5.76 5.85 5.98 6.44 6.72 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 .
主切削力 背向力 切削深度0.2 3.976153 6.609549 4.210226 6.929296 4.434858 7.233862 4.523697 7.384083 4.625223 7.519101 4.653649 7.538550 4.680380 7.589062 4.789547 7.664028 4.806381 7.651144 4.788569 7.633685 4.813501 7.660910 4.801830 7.702907 4.747560 7.638691 4.811349 7.705861 4.901061 7.785321 4.860482 7.692402 4.899588 7.832898 4.928040 7.847609 4.934143 7.941779 4.927819 7.856000 4.910372 7.875613 4.981841 7.852471 4.960913 7.873459 4.924911 7.823338 4.838198 7.790450 4.926110 7.862134 4.972179 7.797426 5.021742 7.866094 5.103422 8.052136 5.129228 8.114424 5.240794 8.226341 5.380108 8.314828 5.399316 8.273692 5.271893 8.411706 5.353482 8.387558 5.290266 8.330646 5.266417 8.286392 5.203722 8.203855 5.207634 8.132088 5.132487 8.113336 Word 5.121795 8.069780 文档 5.104804 8.057655 5.157354 8.167972 主切削力 背向力 切削深度0.4 5.104244 9.462369 5.294295 9.661952 5.375688 9.829920 5.409004 9.969390 5.443481 10.059046 5.545985 10.068238 5.613217 10.263800 5.621966 10.175907 5.631707 10.313285 5.636297 10.327770 5.733246 10.384600 5.717103 10.489972 5.686838 10.457782 5.659846 10.383964 5.731133 10.459669 5.779314 10.433018 5.778206 10.509114 5.817272 10.566129 5.895627 10.571340 5.919424 10.595713 5.903320 10.675440 5.871256 10.617625 5.843430 10.548095 5.879406 10.465250 5.783670 10.332981 5.829569 10.323789 5.811809 10.271185 5.858751 10.533364 5.963563 10.487243 6.029934 10.554557 6.087087 10.625811 6.103152 10.701660 6.173252 10.752766 6.270475 10.793388 6.266107 10.891600 6.134003 10.694438 6.173630 10.865790 6.182562 10.718483 6.097753 10.677922 6.079015 10.789757 6.079472 10.825250 6.000609 10.755741 6.018173 10.641937 .
整理采集点并运用MATLAB对数据处理如下：
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2. 请按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。
答：对已有数据运用最小二乘法进行拟合，得出主（背）切削力关于进给量的双对数y=ax+b曲线及参数,其中1、2为主切削力，3、4为背向力：
k1=0.4654 b1=3.4671 k2=0.2234 b2=2.5543 k3=0.4354 b3=3.6742 k4=0.2853 b4=3.6897
对已有数据运用最小二乘法进行拟合（由于只有两个数据，故直接取直线求解），得出主（背）切削力关于切削深度的双对数y=ax+b的参数，其中1、2为主切削力，3、4为背向力：
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k1=0.4467 b1=0.9579 k2=0.3488 b2=0.9368 k3=0.5689 b3=1.3532 k4=0.5030 b4=1.3785
经上述数据可以计算得,其中1为主切削力，2为背向力：
XFc1 =0.3443 YFc1 =0.3865 XFc2=0.3654 YFc2 =0.5440 Cap1=1.6002 Cap2=1.0653 Cf 1=2.5620 Cf 2=3.5350
Cfc1y= Cf1/ ap0 XFc1= 2.5620/0.2^0.3443=4.3210 Cfz2y= Cap1/ f0 YFc1=1.6002/0.01^0.3865=8.7201 Cfcy=（Cfc1y+ Cfc2y）/2=(4.3210+8.7201)/2=6.5012 Fcy= Cfcy*ap ^ XFc1*f ^ YFc1=6.5012*ap0.3443*f 0.3865
Cfc1x= Cf2/ ap0 XFc2= 3.5350/0.2^0.3654=6.1463 Cfz2x= Cap2/ f0 YFc2=1.0653/0.01^0.5440=11.3452
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Cfcy=（Cfc1y+ Cfc2x）/2=(6.1463+11.3452)/2=8.7435 所以：Fcx= Cfcx*ap ^ XFc2*f ^ YFc2=8.7435*ap0.3865*f 0.5440
综上所述,整理得主切削力与背向力的经验公式分别为：
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F0.3443cy=6.5012*ap*f 0.3865
F0.3865cx= 8.7435*ap*f 0.5440
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