机械制造工程学实验报告-切削力.docVIP

制造科学与工程学院实验报告 Experiment Report School of Manufacturing Science Engineering 实验课程名称 ( Experiment Course ) 机械制造工程学 实验项目名称 ( Experiment Item ) 铣削加工切削力测量实验 姓名 （Name） 曹林逸 学号 （No.） 2012141412045 系别 （Department） 机制 班级 （Class） 13 实验日期 （Date） 2015.5.14 实验地点（Place） 江安工程训练中心 指导教师 （Superior） 夏老师 成绩 （Grade） 实验步骤及过程（Experiment Steps and Process） 实验目的 （1 （2KISTLER 多分量切削力测力系统的基本操作方法。 （3KISTLER 多分量切削力测力系统： （1）切削力传感器具有高刚度，高固有频率，长寿命，大量程的特点； （2）电荷放大器将切削力传感器9257B 产生的电荷信号转换成0-10V 电压信号。该放大器具有非常宽的测量范围，非常低的零点漂移，以及非常高的响应频率。 （3）数据采集系统用于采集、显示切削力信号，具有强大的分析功能，数据采集系统采集通过USB 电缆（或PCI）与电脑连接，单独配有切削力数据采集软件DynoWare，安装在电脑上对采集的数据进行实时动态显示及编辑。 实验仪器 （1）KISTLER 1 套 （2TH6350 或VL1060A） （3）150×130×50T6 铝块1块、刀具及工量具等 实验步骤 （1）确定并记录待加工件、刀具和数控机床类型、工艺参数等工艺信息；工艺参数按照正交实验要求自行设定，经老师确认后方可实验。 （2）在加工中心上编写加工程序，加工中心数控系统为FANUC 0iMD、应按照其编码规定编制数控加工程序； （3）安装刀具及对数控机床进行操作（对刀，校验加工程序等），将加工件与切削力传感器（Kistler9257B）安装连接，并按照规范将数据采集卡连接到计算机（注:为防止烧损电子元器件，请在连接前请关闭电脑电源，待确定连接无误后才能打开电脑）； （4）打开操作软件DynoWare，设定与之相匹配的参数，如下图所示 （5）设定采样时间和采样频率，如下图所示 （6）用自动运行模式完成待加工件的数控加工； （7）记录上述操作及实时在线测量三个方向（X、Y、Z）的力值数据，并绘出相应的测试曲线，在老师指导下进行处理得到三个方向（X、Y、Z）的平均切削力值，填入表格； （8）重新改变切削工艺参数，修改数控程序，重新对待加工件进行数控加工； （9）记录上述操作及实时在线测量三个方向（X、Y、Z）的力值数据，并进行相应处理，将得到的平均切削力值填入表格。 （10）进行数据分析: 在机床特征和刀具几何参数确定的前提下，根据金属切削原理，影响切削力的3个主要因素是切削深度ap、每齿进给量fx和主轴转速n。采用标准正交表L16（43）（三因素四水平）设计铣削实验。 1.测力仪采集到的三个方向的切削力均为平均切削力，切削和力为各个方向切削力均值的合力，计算公式为： 2.极差分析： 参加实验的因素取了几个水平，每一水平参加了几次实验，就会导致几个结果，把这些结果相加，就求出了每一因素各同一水平结果之和。本例中主轴转速有四个水平，各进行了四次实验，导致四个结果，把这四个结果相加，就得出各水平分别导致的结果之和，如Kn1=3.12+20.07+22.21+21.06=66.46为主轴转速在2000时切削力结果之和，然后将Kn1等分别写到下表3相应位置。极差是指一组数据中最大值和最小值之差，它是用来划分因素的重要程度的依据，极差越大说明该因素水平所引起实验结果的变化最大，根据极差大小，可以排出因素的主次顺序。经计算，3个主要因素切削深度ap、每齿进给量fx和主轴转速对 在机床特征和刀具几何参数确定的前提下，根据切削原理，影响切削力的三个主要因素切削深度ap、每齿进给量fx 和主轴转速n 与切削力的关系可表示成： 两边取对数，得： 令则方程变为： 曲线拟合的问题转化为根据实验数据确定多项式系数b0,b1,b2,b3的问题，采用最小二乘法确定回归系数。见实验问答第二题。 实验记录及数据处理（Records of Experiment and Data Processing） 表1.铣削正交实验因素水平表 因数水平 1 2 3 4 主轴转速 1500 2500 3500 4500 切削深度a 0.1 0.2 0.3 0.4 每齿进给量fx（mm/min） 400 8