實(shí)驗(yàn)一機(jī)床靜剛度的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)理解和掌握:機(jī)床（包括夾具）一一工件一一刀具所組成的工藝系統(tǒng)是一彈性系統(tǒng)；力和變形的關(guān)系不是直線關(guān)系，不符合虎克定律;當(dāng)載荷去除后，變形恢復(fù)不到起點(diǎn)，加載曲線與卸載曲線不重合;部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比我們想象要?。煌ㄟ^測(cè)量計(jì)算機(jī)床的靜剛度。二設(shè)備與儀器C616,CF6140車床；單向靜剛度儀、三向靜剛度儀。機(jī)床單向靜剛度的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)原理如圖1--1所是：在C616車床的頂尖間裝上一根剛度很大的光軸I,其受力后變形可忽略不計(jì)，螺旋加力器5固定在刀架上，在加力器6與光軸間裝一測(cè)力環(huán)7，在該環(huán)之內(nèi)孔中固定安裝千分表3，當(dāng)對(duì)如圖所安裝的測(cè)力環(huán)加力時(shí)，千分表3的指針就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)量與外載荷的對(duì)應(yīng)關(guān)系可在材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上預(yù)先測(cè)出。本實(shí)驗(yàn)中測(cè)力環(huán)的變形與外載荷（0-1500N時(shí)）的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1-1。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將測(cè)力環(huán)抵在剛性軸的中點(diǎn)處，在剛性軸靠近主軸端裝有千分表1，在剛性軸靠近尾架端裝有千分表2，在刀架處裝有千分表4，用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)帶有方頭的加力螺桿5施一外載荷（Fy），加載大小由千分表3的指針轉(zhuǎn)動(dòng)量所指示，千分表3的指針轉(zhuǎn)動(dòng)量與加載關(guān)系如表1—1所示，每次加載和卸載時(shí)，分別記錄下千分表1,2,4的讀數(shù)。為了說明機(jī)床的靜剛度與尾座套筒的伸出長度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將套筒分別伸出5mm和10mm后各進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。二實(shí)驗(yàn)步驟按圖1—1把單向靜剛度儀裝在車床上，同時(shí)裝好千分表。把測(cè)力環(huán)抵在剛性軸的中點(diǎn)處，使千分表3的指針指零，轉(zhuǎn)動(dòng)加力螺桿5預(yù)加載荷500N后卸載（即千分表3的指針旋轉(zhuǎn)35微米），然后，重新調(diào)整千分表1,2,4，使其指針指零。安照表1—1所給出的測(cè)力環(huán)所受載荷與千分表指示數(shù)之'可的對(duì)應(yīng)關(guān)系，千分表3的指針每轉(zhuǎn)動(dòng)7微米等于測(cè)力環(huán)每次加載100N順次加至1500N把每次加載后千分表1,2,4的位移數(shù)值記錄到表1—3中。表1--1測(cè)力環(huán)所受載荷（kg）0102030405060708090100110120130140150千分表指示數(shù)（〃m）07142128354249566370778491 98105加載至1500N時(shí)，千分表3的指針轉(zhuǎn)過105小格，這時(shí)進(jìn)行卸載，每次卸載100N，直至載荷為零，（千分表的指針每次逆轉(zhuǎn)7小格，直至載荷為零），切把每次卸載后千分表1,2,4的位移數(shù)值記錄到表1—3中。加載、卸載、記錄要有專人負(fù)責(zé)，要嚴(yán)肅、認(rèn)真。三單向靜剛度的計(jì)算機(jī)床的靜剛度是由機(jī)床各個(gè)部件剛的剛度決定的。實(shí)驗(yàn)時(shí)把測(cè)力環(huán)抵在剛性軸的中點(diǎn)處，則機(jī)床的靜剛度與床頭、尾座、刀架它們之間的剛度關(guān)系可以用下式表示：1—1 1/1 1、kk+4（k*k）機(jī)機(jī) 機(jī)尾式中k=旦 …旦 k=Fa頭y 刀y 尾y頭 刀 尾式中y、y、y為在其所受不同載荷的情況下，床頭、尾座、刀架頭刀尾的對(duì)應(yīng)位移值，該值可由千分表1、2、4中讀出，即千分表3對(duì)應(yīng)數(shù)值，F(xiàn)頭=F尾=2F刀，則F刀等于加載數(shù)值。四要求當(dāng)測(cè)力環(huán)承受載荷1500N時(shí)，分別計(jì)算尾座套筒伸出長度5mm和105mm機(jī)床靜剛度的具體數(shù)值。畫出尾座套筒伸出長度為5mm時(shí)刀架的靜剛度曲線圖，其中橫坐標(biāo)為刀架水平位移量（〃m），縱坐標(biāo)為F值。機(jī)床三向靜剛度的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)原理在上述的單向靜剛度實(shí)驗(yàn)中，說明工藝系統(tǒng)受力后會(huì)變形。因施加的載荷和測(cè)量的變形方向都是在Y方向，可以認(rèn)為是模擬了切削過程中起決定性作用的力和位移，但是在切削過程中，部件的變形和單個(gè)零件的變形，不但和有關(guān)，而且和切削分力，的大小都有關(guān)系，Y方向的位移Y應(yīng)是在，，的共同作用下發(fā)生的位移，才符合工藝系統(tǒng)剛度的定義。根據(jù)工藝系統(tǒng)剛度的定義，應(yīng)用圖1—2所示的三向靜剛度測(cè)力儀才能夠更精確地測(cè)定機(jī)床部件的靜剛度。三向靜剛度測(cè)力儀，是由半圓型角鐵式框架1，其上每隔15o有一螺孔，加力螺桿2，測(cè)力環(huán)3內(nèi)有千分表4，找正棒5和6，固定銷7，活動(dòng)銷8，鎖緊套9，螺釘12,模擬車刀13等組成。圖IT切削時(shí)所產(chǎn)生的切削力F，可以分為三個(gè)切削力Fx、Fy、Fz，如圖1-3所示。圖中：a為切削力與它在Y-Z平面內(nèi)投影的夾角鄧為切削力在Y-Z平面內(nèi)的投影與切削分力Fz的夾角。根據(jù)幾何關(guān)系知，各切削分力值為： 一Fx=Fsina ■■-Lz..Fy=Fcosasinp :Fz=Fcosacosp在測(cè)量過程中，為了獲得不同的a值，可以將手柄2旋在弓形體1上夾/nxi角間隔15°的不同螺孔中；為了獲得 /貿(mào)*/:不同的P角，可是弓形體1繞頂尖孔 /中心線轉(zhuǎn)動(dòng)不同的p值。 ;?.、.八廣以二?鎖緊套9時(shí)與車尾座套筒外徑滑 I史三動(dòng)配合的，當(dāng)位置確定后，即將兩個(gè)螺 J.'釘12旋緊。.模擬車刀是由刀桿13和刀頭14國組成的，兩者用螺釘15緊固，在刀頭上有一個(gè)圓弧槽，圓弧槽的幾何中心與安裝在刀頭前端的鋼球中心相重合，刀桿則裝在小刀架的壓刀槽內(nèi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們調(diào)整a=15°，p=30°，這時(shí)各切削分力之間的比由Fx=Fsina,Fy=Fcosasinp，F(xiàn)z=Fcosacosp得：Fx:Fy:Fz=0.3:0.5:1k二二刀ymax我們只測(cè)量刀架的位移，畫出刀架的剛度曲線，計(jì)算出刀架的平均剛度。對(duì)于床頭、尾座三向靜剛度的測(cè)定于單項(xiàng)靜剛度測(cè)定相似。二實(shí)驗(yàn)步驟把三向靜剛度儀裝在CF6140車床上。參照單向靜剛度儀，把千分表裝在刀架上，調(diào)整千分表4使其指針為零，轉(zhuǎn)動(dòng)加力螺桿2預(yù)加載荷40公斤后卸載（即千分表4的指針旋轉(zhuǎn)55pm），調(diào)整千分表使其指針為零。按照表1-2所給的測(cè)力環(huán)所受載荷（公斤）與千分表指示數(shù)（微米）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，每次加載40公斤，順次加至200公斤，把每次加載后刀架千分表的位移數(shù)值記錄到表1-5中。加載至200公斤時(shí)，千分表4的指針轉(zhuǎn)過173小格，這時(shí)進(jìn)行卸載，每次卸載40公斤，直至載荷為零，且把每次卸載后千分表的位移數(shù)值記錄到表1-5中。表1—2千分表指示數(shù)⑷m）0測(cè)力環(huán)所受載荷（kg）0三三向靜剛度的計(jì)算機(jī)床的三向靜剛度是指每一方向的位移Y，都是在切削分力Fx，F(xiàn)y,Fz共同作用下的結(jié)果。刀架的三向靜剛度K刀的計(jì)算公式應(yīng)為：k=F/y刀y其中：F切削力沿Y方向的分力y在F、F、F共同作用下的Y方向的位移四要求畫出刀架的剛度曲線，計(jì)算刀架的三向平均靜剛度。

機(jī)床單向靜剛度實(shí)驗(yàn)報(bào)告一外載荷與千分表讀數(shù)記錄（表1—3）加載與卸載測(cè)力環(huán)受載荷kg尾座套筒伸出 （5mm）尾座套筒伸出 （5mm）千分表讀數(shù)（Mm）千分表讀數(shù)（Mm）車頭刀架尾座車頭刀架尾座加卸加卸加卸加卸加卸加卸1002030405060708090100110120130140150

二單靜剛度的計(jì)算（表1—4）測(cè)力環(huán)載荷150kg尾座套筒伸出量靜剛度k機(jī)k頭k尾k5mm105mm三刀架的靜剛度曲線圖（尾座套筒伸出5mm）四計(jì)算刀架的平均靜剛度k= k= ymax'項(xiàng) =1500/刀平 yN/mmmax機(jī)床三向靜剛度試驗(yàn)報(bào)告刀架受外加載荷與千分表讀數(shù)記錄（表1—5）千分表指示數(shù)（pm）測(cè)力環(huán)