实验一 车刀标注角度测量 一、目的与要求 1.熟悉车刀切削部分的构造要素，掌握车刀标注角度的参考平面、参考系及车刀标注 角度的定义； 2.了解量角器和量角台的结构，学会使用量角器和量角台测量车刀标注角度； 3.绘制车刀标注角度图，并标注出测量得到的各标注角度数值。 二、测量原理与实验方法 车刀标注角度可以用角度样板、万能量角器、重力量角器以及各种车刀量角台等进行测 量。其测量的基本原理是：按照车刀标注角度的定义，在刀刃的选定点，用量角器的尺面或 量角台的指针平面（或侧面、或底面），与构成被测角度的面或线紧密贴合（或相平行、或相 垂直)，把要测量的角度测量出来。由于量角器和量角台的结构不同，其测量方法也不同。 (一)量角器和量角台的结构 1.万能量角器 万能量角器是一种通用的角度测量工具，如图1-1所示。直角尺8或直尺12根据需要， 用定位螺钉5或11、卡块6或9、制 3 2 动螺钉7或10装在尺座4上，松开制 动螺钉7或10，直角尺8或直尺12可 4、 以在卡块6或9内平行移动，当将直 角尺8或直尺12调整到适当的位置 5 时，再用制动螺钉7或10将其锁紧。 20 6 测量角度时，松开制动头3，尺体1 。 连词基尺13可以沿尺座4上的半圆形 7 滑轨转动，把基尺13与构成被测角度 8 的面或线紧密贴合（或相平行、或相 垂真)，然后将制动头3锁紧，从游标 尺2的刻度线上，便可以读出所要测 。 。。 量的角度数值。 2.摆针式重力量角器 摆针式重力量角器也是一种通用 的角度测量工具，如图1-2的上半部 9 10 12 13 分所示。测量角度时，尺板1的侧面 图1-1万能量角器 (或底面)紧密地与构成被测角度的 1一尺体2一游标尺3—制动头4一尺座5、11一定位螺钉 面或线贴合，使尺板1倾斜（因尺板 6、9一卡块7、10—制动螺钉8—直角尺12—直尺13一基尺 1
1和刻度盘2固定在一起，所以刻度盘2也随之一起倾斜），而摆针3靠重力的作川，始终保持与地面垂直，于是摆针3便把尺板1倾斜角度（即被测角度）的数值在刻度盘2上指示出来。为了使测量车刀标注角度时有较好的定位基准，利用一个辅助测量台（见图F1~2的下半部分）和摆针式重力最角器配合使用。水平放置的平台7、底座9和垫块10是给车刀定位用的，横梁11和磁块8（圆形磁铁）是为放置和固定（通过磁铁吸引）刻度盘2及尺板1用的。图1-2摆针式重力量角器及测量台1一尺板2一度盘 3一摇针4一爆粗5垫片 6一爆钉轴3.车刀量角台7一平台8-融块9一底座10一垫块11一模呆车刀量角台是测量车刀标注角度的专用量角仪，它有很多种型式，其中即能测冠车刀主剖面参考系的基本12角度，又能测墅车刀法剂面参考系的基本角度的一种车刀量角台，如图1-3所示。圆形底盘2的周边，刻有从0起向顺、逆时针两个方向各100°的刻度，其上的工作台5可以绕小轴7转动，转动的角度，出固连于工作台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固定在一起，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，它起一根矩形螺纹丝杠，旋转丝杠上的大螺帽19，图1-3车刀量角台1支牌 2—底位3净杀 4定位块5—工作台8—工作台指针7—小的可以使游体13沿立柱（机）8一燥红9人指件 10--销铺，11一螺竹12—大刘度盘13-样账14一小20的键槽上、下滑动。滑体指书16小竹17-就18-分版19-火张知二0--花一小使2
13.上用小螺钉16周定装上一个小刻度盘15，在小刻度盘15的外面，用旋钮17将套板18的一端锁紧在滑体13上。当松开旋钮17时，变板18以旋钮17为辑，可以向题、逆时针两个方向转动，其转动的自度用周连于弯板18上的小指针14在小刻度盘15上指示出来。在弯板18的另端，用两个螺钉11周定装上一个扇形大刻度盘12，儿上川特制的钉辅8装上一个大指针9。大指针9可以绕螺钉轴8向顺、逆时针两个方向转动，并在大刻度癌12上指承脂转动的角度。两个销辅10可以限制大指针9的极限位置。当工作台指针6、大指针9和小指针14都处在0时，大指针9的前面a和侧面6垂直于工作台5的平面，而大指针9的底面c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，然后用大指针9的前面a（或侧面h、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。（二）测盘车刀标注角度的方法以外阅车刀为例，说明用万能量角器、摆针式重力量角器及测量台和车刀量角台测量车刀标注角度的方法。1.用万能量角器测量车刀标注角度(1）主偏角K,的偏量将万能量角器装成如图1-4所示的样子，使车刀的左侧面（主刀刃一侧）紧密地贴合在直尺（或换成直角尺）的尺面上，让基尺和主刀刃在基面上的投影相平行，则游标尺零线所指示的角度数值，就是主偏角K，的数值。（2）副偏角k；的测量测究主偏角之后，保持车力和直尺的相对位置，让基尺和副力刃在表面上的投影相平图1-4用方熊载角器测量车刀偏角闪用方能量角盟测车刀潮照角3
行，则游标尺零线所指示的角度数值，就是副偏角k；的数值（见图1-5)。（3）刃倾角入；的测量将万能量角器装成如图1-6所示的样子，把车刀底面紧密地贴合在直尺尺面上，调整车刀的位置，使基尺处在切削平面（P）内，并和主刀刃紧密贴合，则游标尺零线所指示的角度数值，就是刃倾角入，的数值。（4）前角Y。的测透将万能最角器装成如图1-7所示的样子，把车刀底面紧密地贴合在直尺尺面上，调整车刀的位置，使基尺处在主剖面（P。）内，并过主刀刃上的选定点，和前刀面紧密贴合，则游标尺零线所指示的角度数值，就是主剖面前角Y。的数值。（5）后角α。的测量将万能量角器装成如图1-8所示的样子，把车刀底面紧密地贴合在直角尺（或换成直尺）的尺图1-6用万能量角器测量车刀刃候角面上，调整车刀的位置，使基尺处在主面（P。）内，并通过主刀刃上的选定点，和后刀面紧密贴合，则游标尺零线所指示的角度，就是主剖面后角α。的数值。用万能量角器测量车刀标注角度，其角度数值的精确度可以达到分，但由于基尺、直角尺和算尺的尺面较窄，定位不准，再加上是用眼睛观察米判断尺而是否在基面、切削平面和主剖面内，因此可能造成较大的测量误差。2.用摆针式重力角器及测款台测量车刀标注角度（1）前角的测将车力平放在半台上，使主为刃与底座侧间（相当于P）紧密贴合，在保持尺板（刻度盘）平面与横梁前面（相当于P）紧图17用万能盐角器测蛋车刀前角4
图1-8用万能量角器测量车刀后角图1-9用摆针式重力最角器及测量台测最车刀前角密贴合的同时，使尺板底面与通过主刀刃上选定点的前刀面紧密贴合，如图1-9所示，则摆针所指示的刻度数值，就是主剖面前角Y。的数值。（2）后角α。的测量测完前角。之后，保持车刀与测量台的相对位置不变，使尺板左侧面与通过主刀刃上选定点的后刀面紧密贴合，如图1-10所示，则摆针所指示的刻度数值，就是主剖面后角α。的数值。（3）刃倾角入，的测量使主刀刃与底座前面（相当于P，）紧密贴合，并使尺板底面与主刀刃紧密贴合，如图1-11所示，则摆针所指示的刻度数值，就是刃倾角入，的数值。.图1-10用握针式重力最角器及测旺台图1-11用摆针式重力能角器及溯最台树量车刀刃倾角车刀后角5
（4）主遍角k，的测量将车刀侧放在平台上，主刀刃向上，使刀杆项面与底座前面（相当于P）紧密贴合，并使尺板底面与主刀刃紧密贴合（如果刃倾角较大，露设法加宽尺板底面），如图1-12所示，则摆针所指示的刻度数值，就是余偏角，的数值，显然，主偏角，=90°一。图1-12用摆针式重力最角器及图1-13用摆针式重力量角器及测录台测量车刀主编角测蟹台测迅车刀副偏角（5）副偏角；的测量测完主偏角K，之后，在保持车刀与测量台的相对位置关系的同时，将车刀用垫块垫起，如图1-13所示，使尺板的右侧面与副刀刃紧密贴合，则摆针所指示的刻度数值，就是副偏角k，的数值。中3.用车刀量角台测量车刀标注角度（1）校准车刀量角台的原始位置用车刀量角台测量车刀标注角度之前，必须先把车刀量角台的大指针、小指针和工作台指针全部调整到零位，然后把车刀按图1-14所示平放在工作台上，我们称这种状态下的车刀量角台位置为测量车刀标注角度的原始位置。（2）主偏角kr的测量从图1-14所示的原始位暨起，按顺时针方向转动工作台（工作台平面相当于P，），让主刀刃和大指针前面n紧密贴食，如图1-15所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是主偏角k，的数值。《3）刃倾角入，的测别测究主偏角，之后，使大指针底面c和主刀刃紧密贴合（大指针前面a相当于P），如图1-16所示，则火指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是刃倾角入，的图1-14川车刀整角台谢致车数值。指针在0左边为+入，，指针在0"有边为一入，。刀标注负度的原始位置6
图1-15用车刀量角台谢量车刀主偏角图1-16用车刀量角台测置车刀刃倾角（4）副偏角*，的测量：参照测最主偏角.k，的方法，按逆时针方向转动工作台，使副刀刃和大指针前面紧密贴合，如图1-17所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度效，就是副偏角；的数值。（5）前角。的测量前角。的测量，必须在测量完主偏角K，的数值之居才能进行。从图1-14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，=90°~k，的刻度数值处（或者从图1-15所示测完主偏角K，的位暨起，按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α（相当于P。），然后让大指针底面落在通过主刀刃上选定点的前刀面上（紧密贴合），如图1-18所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是主剖面前角丫。的数值。指针在0右边时为+Y。，指针在0左边时为一Y。。（6）后角α。的测量在測完前角。之后，向右平行移动车刀（这时定位块可能要移到车刀的左边，但仍要保证车侧面与定位块侧面靠紧），使大指针侧面6和通过主刀刃上选起点的后力面紧密贴合，如图119所尔，则人指针在人刻度图1-17用车刀量角台最车刀制编角7
盘上所指示的刻度数值，就是主剖面后角α。的数值。指针在0左边为+α。，指针在0"右边为-a。（7）法韵面前角Y.和后角α，的测量测盘车刀法面的前角。和后角α，，必须在测量完主偏角K，和刃倾角入，之后才能进行。将滑体（连同小刻度盘和小指针）和弯板（连同大刻度盘和大指针）上升到适当位置，使弯板转动一个刃倾角入，的数值，这个入，数值由固连于弯板上的小指针在小刻度盘上指示出来（逆时针方向转动为+入，顺时针方向转动为一入，），如图1-20所示，然后再按如前所述测量主部面前角。和后角α。的方法（参照图1-18和图1-19），便可测量出车刀法面前销Y,和后角α，的数值。图1-20用车刀量角台测量车刀法剖面前角和后角图1-18·用车刀量角台图1-19用车刀量角台测斑车刀前角载车刀后角
实验二车削力的测定及经验公式的建立 切削力是切削过程中的重要参数之一。切削力信号中包含了切削过程中的丰富信息，它 随时间和在频域上的变化与机床、刀具、工件的振动，刀具的切入和退出，刀具的磨损， 刀具的几何角度，切屑的形成及形状，工件材料的机械物理性质，切削用量等等都有一定 的联系。因此，精确地测量和深入地研究切削力具有十分重要的实际和理论意义。 本实验是从测量车削力方面使学生掌握切削力测量的一种方法，考察切削用量对切削 力影响的规律，处理实验数据，得到车削力的经验公式。 一、目的与要求 1.了解车削测力仪的工作原理及测力方法。 2.掌握切削深度a、进给量f等对车削力的影响规律。 3.通过实验数据的处理，建立主车削力F2的的经验公式。 二、测量原理与实验方法 测量切削力的主要工具之一是测力仪。测力仪的种类很多，有机械式测力仪、油压式测 力仪和电测力仪。目前使用较多的是电测力仪。电测力仪又有电阻应变式、电感式、电容 式和压电式等，其中以电阻应变式及压电式使用较多。 测力仪必须具备如下性能要求 1.必须有足够的刚度。刚度是指单位变形所需的作用力。要求达到10N/m(10kgf/u m)。 2.必须有较高的固有频率（自振频率）。要求大于所测力变化频率的4~5倍。 3.应有足够的灵敏度。灵敏度是指单位作用力下测力仪的输出。要求能测出切削力 变化的±1%。灵敏度单位：电阻应变式用微应变表示，即με/N(或ue/kgf);压电 式用微微库仑表示，即pC/N(或pC/kgf)。 4.各分力间的相互干扰应较小。要求干扰小于3~4%。 5.测力仪的输出应不受力作用点位置变化的影响。 6.测力仪的输出应有较好的线性及较小的滞后现象。非线性度应小于±3%，滞后应小 于2%。 (一)电阻应变式测力仪常用的放大与记录仪器 1.应变仪 由于电桥的输出电压很小，因此需要用应变仪来放大电桥的输出信号。电阻应变仪的 型号很多，常用的有YJD—1型、YJ-5型、Y6D-3A型、Y8DB—5型等。根据负载电阻 的不同，上述电阻应变仪分为电压桥和功率桥两类，YJD—1、YJ—5、Y6D-2等型号属电 压桥；Y6D-3A、Y8DB—5等型号属功率桥。应当注意，使用电压桥的电阻应变仪时，每 一工作桥臂上的电阻应变片的片数、串联或并联不影响电桥的灵敏度，而使用功率桥的电 阻应变仪时，电桥的灵敏度则与每一个工作桥臂上的电阻应变片的片数、串联或并联的方 9
法有关，在接桥时必须注意。2.记录仪器电桥电讯号、应变仪输出记录仪测力仪变形切削力图1切削力的测量系统框图电阻应变仪的输出信号，尚需由记录仪器记录。与电阻应变仪配套使用的记录仪器有光线示波器（SC-16型等）及数字电压表（PZ8、PZ26型等）。（二）实验方法1．准备工作（1）安装工件、测力仪及车刀。注意刀尖伸出长度应与标定时一致，并对准工件中心高。（2）按测量系统框图连线。（3）熟悉电阻应变仪的使用，并进行电桥平衡调节。熟悉记录仪器的使用。（4）熟悉机床操作手柄及操作方法。注意安全事项。（5）确定实验条件。2.切削实验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。（1）固定v、f等（v取100m/min左右，f取0.2~0.3mm/t)，依次改变ap（在0.5~4mm范围取5个数值）进行切削，并记下每改变一a。时的读数。（2）固定v、a，等（v取100m/min左右，a取2mm左右，），依次改变f（根据机床进给量表，在0.1~0.6mm/r范围内选取5个数值）进行切削，并记录下每改变一个f时的读数。(3）其它（还可以改变v、Y。等实验）。应当注意，在实验开始或实验结束时，必须进行电标定，求得kz、ky、kx以便将读数换算为ue单位。三、测量系统使用测力仪测力时，测量系统框图如下：光线示波器（或函数记录仪）切削力测力仪动态电阻应变仪Fz10