《机械制造基础》实验指导书

《机械制造技术基础》实验指导书

天津理工大学机械工程学院

先进制造实验中心

实验一切削力的测量

一、实验目的

1．掌握电阻式车削测力仪的工作原理及结构，熟悉微处理机力测试仪的使用方法；

2．研究车削时走刀量f、切削深度ap，对切削力的影响；

3．通过实验建立切削力公式：

二、实验条件

1．设备：CA6140普通车床

2．仪器：QB—07型双平行八角环车削测力仪

WJLC—I型微处理机力测试仪

3．刀具：不重磨外园车刀

4．工具：游标卡尺、双对数座标纸

5．试件：45号钢ф×L

三、工作原理及结构

切削测力仪采用双平行八角环作为测力仪的弹性元件，在环的内外壁上粘贴电阻应变片，并连接成三个电桥以作为测定切削力的传感器。车削时，车削力经工件转动传递于车刀上，再由车刀刀杆传递到八角环，再由贴在八角环上的电阻应变片的电阻变化而输出正比例电信号，然后再输到微处理机力测试仪中，经单板机处理后打印出三向力的数值，或者经过动态应变仪放大电信号SC—16型光线示波器把动态应变仪输出的信号记录在感光纸上。

由双平行八角环上电阻应变片组成的电桥及配套测试仪器组成切削力测定系统如图一所示。

它的结构由弹性元件及其连接的电桥组成。本车削测力仪由平行八角环为弹性元件（如图二）它同夹紧部位和外罩连成一体组成整体结构，它能够可靠地起到传感器的作用，测力仪装有外罩防止冷却液溅湿内部电阻片。

电阻应变片的贴片位置是在测力仪八角环内外壁垂直平面上，纵向力Fx力的电阻应变片R1 , R2 , R3 , R4 R5 , R6 , R7 , R8 贴在双八角环的45º平面上，横向力Fy力的电阻应变片Ｒ9 , R10 , R11 , R12 ，R13 , R14 , R15 , R16 贴在八角环横向平面内外壁上，垂直力Fz 的电阻应变片 R17 ，R18 , R19 , R20 贴在横向平面的外壁上。

线路连接按三个力方向来决定，Fx ，Fy 各贴了八片电阻应变片，组成D1 ，D2全桥电路（如图三）。Fz （垂直力）共贴了四片电阻应变片组成—D3 全桥电路。工作时，Fx 力使双平行45º八角环产生拉伸和压缩输出电信号，因此用D1电桥来测车削力Fx的大小。Fy力使双平行八角环产生弯曲，使八角环内壁产生压缩，八角环外壁产生拉伸，因此用D2电桥来测车削力Fy的大小。Fz 力使双平行八角环的上环产生拉伸下环产生压缩，所以用D3电桥来测车削力Fz 的大小。插座接线如图四所示，电阻应变片组成的电桥线路按标号与插座进行联

接并同接线盒对号相连。

1、2、3、4 点——纵向力P x

6、7、8、9 点——横向力P y

11、12、13、14 点——径向力P z

本实验的二次仪表是与之配套的WJLC—I型微处理机力测试仪，其核心部分是TP810—B单板机，采样数据可真地反映一组削力中各分力在同一瞬间的相互关系和不同瞬间的变化情况，能方便地进行灵敏度修正，分力干扰补偿在一定范围内提高了测力精度，并经线性回归分析求出切削力经验公式的系数及指数。补偿后的全部数据可用TP801微机，以数据或曲线二种形式输出。

WJLC—I型微处理机力测试仪的前面板结构如图五所示，其操作键盘如图六所示。

图五

1．指示灯 2.“工作状态”旋钮、静态标定时按标定数选择相应的I 、II 、III 路，动态数据采集时，旋钮打至“测量”或“断”微打的 x, y, z 与路数I、II、III路相对应

3.七段码显示器

4.操作键盘

5.微处理机状态开关，打在“800H”显示器“三”打在“监控”显示器显示“P”

6.TP801单板机与磁带机TP803进行信息传送的输入输出口

7.校正调节

8.“平衡”调节

9.标定值选择开关（校正时用） 10.盖板

图六

——复们命令键

～9——数字键

- ——负号

/a

p/x——采样切削分力/切削深度/x向

/f/y——处理切削分力/进给速度/y向

/ v/ z——求平均切削分力/切削速度/z向

四、实验步骤

实验前应认真阅读实验指导书的内容，以备实验教师的提问

1．正确安装好测力仪和试件、接好线路。

2．用标准桥分别样正WJLC—I型力测仪三路的放大量，现以第一路x向为例说明校正步骤：

①“I”路—x向，“测量—零”开关置“零”

②接通电源、予热30分钟

③“工作状态”旋钮置于“I”，标定值“置于零”

④将附件标准桥接入“I”路插座，“测量—零”开关置“测量”

⑤按下“静标”显示器显示“4”时按下“x“键

⑥调整“I”路的“平衡”旋钮直至显示器上显示000000误差不超过2个字

⑦“标定值”旋钮旋至±50、±100、±1000从显示器上观察其精度应满1000±0.5%的精度，若达不到可用螺丝刀调节“校正”电位器。

⑧“I”路校正完毕按“RESET”键，显示器显示“三”，“I”路“测量—零”打到零，卸下标准桥接入“II”或“III”路重复上述步骤进行校正。

3．将测力仪x （红） y （兰） z （黄）三向接入测力仪对应的I、II、III、路输

入端

4．“工作状态”打到测量，“标定值”旋至“0”

5．三路“测量—零”开关打至“测量”

8．按初始化

10．输入切削参数

12．开车

13．按“采样”键按“平均力”键，自动打印该组切削参数及三向力的数值

五、实验报告内容

1．实验目的和实验条件

2．实验数据记录

3．数据处理过程（曲线，主要计算数据，结果）

4．对实验结果进行分析和讨论

（附：实验报告格式）