第1页共29页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共29页机械制造工程学实验指导书实验报告王庆明许虹肖民李英刘正道陆科杰编写第2页共29页第1页共29页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共29页班级：姓名：学号：华东理工大学机械与动力工程学院机械制造及其自动化教研室实验一切削力实验1实验目的通过测量车削力，使学生掌握切削过程中切削力测量的基本方法，了解切削力的特性、影响因素以及对刀具、工件和切削过程的影响效应。2实验设备、工件与刀具1．KBJM6132数控车床2．YDC-Ⅲ89A三向压电车削测力仪。3．PCI-9118DG数据采集卡4．DIN-50S接口板及附件5．圆柱工件、外圆车刀、第3页共29页第2页共29页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共29页3实验原理切削力就是在切削过程中作用在刀具与工件上的力。它直接影响着切削热的产生，并进一步影响着刀具的磨损、耐用度、加工精度和已加工表面质量。在生产中，切削力又是计算切削功率、设计和使用机床、刀具、夹具的必要依据。在切削实验和生产中，可以用测力仪测量。目前最常用的测力仪是电阻式测力仪和压电式测力仪，本实验采用后者方式。3.1.车削压电式测力仪YDC-Ⅲ89A三向压电车削测力仪外型如图所示。图1YDC-Ⅲ89A三向压电车削测力仪该测力仪同一些必要的二次仪表组合在一起，可以完成切削力的静、动态测试，从而使人们可以准确而容易地获得金属切削加工中最重要的参数，既三维切削力。现在，金属切削理论的研究已由过去的静态测量发展到动态测量，对测力仪有了更高的要求。YDC-Ⅲ89A压电式车削测力仪能以其高刚度、高灵敏度、高固有频率能很好地满足静、动态测试的要求，可测出任意方向力的三个相互正交的分量（Fx、Fy、Fz）。3.2压电石英晶体三维力传感器原理压电测力仪的工作原理是利用某些材料（石英晶体或压电陶瓷等）的压电效应。在受力时，它们的表面将产生电荷，电荷的多少与所施加的压力成正比而与压电晶体的大小无关。用电荷放大器转换成相应的电压参数，从而可测出力的大小。图2为单一压电传感器的原理图。压力F通过小球1及金属薄片2传给压电晶体3。在压电晶体之间有电极4，由压力产生的负电荷集中在电极上，由绝缘的导体5导出。正电荷通过金属片2或测力仪接地。由5输出的电荷通过电荷放大器后由记录仪记录下来，按预制的标定图就可知道切削力的大小。测力仪中沿Fz，Fx和Fy三个方向都各自有传感器，分别测出三个分力。第4页共29页第3页共29页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共29页图2压电传感器的原理图近代常采用多向力传感器，把几个石英元件按次序机械地排列在一起。加在传感器上的力作用在石英片上。由于石英晶体的切割方向选择的不同，所以各受力方向上的灵敏性不同，故能分别测出各个切削分力。其结构如图3所示。图3压电三分量传感器3.3YDC-89AⅢ三向压电车削测力仪工作原理及特点（1）测力仪的结构设计YDC-Ⅲ89A三向压电车削测力仪是由一块整体构件与一个压电石英晶体三维力传感器构成，见图4。第5页共29页第4页共29页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共29页图4三向压电车削测力仪结构图（2）测试原理如前所述,该测力仪主要是由二个压电式三维力传感器组成的。由三维力传感器的力学特性可知，该测力仪也具有将空间任何方向的力分解成三个相互正交的分力。根据需要，通过控制仪的刚度(由结构尺寸决定)和预紧力的大小，可以设计出不同测力范围和频率范围的测力仪。（3）特点该测力仪刚性好、固有频率高、灵敏度高，线性和重复性好，滞后小，向间干扰均在5%以下，使用方便，便于操作。3.4YDC-89AⅢ三向压电车削测力仪静、动态标定简介（1）静态标定静态标定的目的是为了获得静标曲线，以便求得各项灵敏度、线性误差、重复性误差、向间干扰等静态性能参数。静态标定在特制的三向加载器或车床上进行。压电系统在静标后得到的灵敏度事实上为测力仪归一化灵敏度，所谓归一化，就是通过电路调节,使示值与实际载荷值两者间的有效数字达到一致。...
