《切削力测量》虚拟仿真实验

来源:系统管理员 时间:2017-10-21

《面向智能制造的切削加工过程状态感知》虚拟仿真实验项目登陆入口

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请同学们预习实验内容后进入虚拟实验项目

《面向智能制造的切削加工过程状态感知》虚拟仿真实验项目

实验一:切削力测量

一、实验目的

1. 了解测力仪的工作原理及使用方法,并了解数据采集系统的使用;

2. 掌握主轴转速、切削深度及进给量对主切削力的影响;

3. 了解智能制造过程中切削力的状态感知与反馈;

二、实验仪器与用具

1. 五轴加工中心;

2. 球头铣刀、淬硬钢Cr12MoV(55HRC);

3. 压电晶体测力仪(以下简称:测力仪)、电荷放大器、数据采集系统。

三、实验原理

金属切削加工过程中,在刀具的主切削刃上,将产生切削力。这时的切削力是三个方向的力,即:切削力(主切削力或切向分力Fz)、进给方向的力(走刀分力或轴向分力Fx)、背吃刀量方向的力(切深分力或径向分力Fy)。切削力的大小,是提供机床设计、工装夹具设计及刀具结构设计的重要依据。

在机械力作用下,产生形变,使带电质点发生相对位移,从而在晶体表面出现正、负束缚电荷,这样的晶体称为压电晶体。当压电晶体沿着一定方向受到外力作用时,内部会产生极化现象,使带电质点发生相对位移,从而在晶体表面上产生大小相等符号相反的电荷。当外力去掉后,又恢复到不带电状态。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比,这种现象叫压电效应。将采集的电荷进行放大处理后测定切削力的大小。

四、实验步骤

 

序号

具体步骤

显示

刀具、测力仪、工件装夹

1

点击测力仪,将测力仪安装到工作台上

注意:1、安装前要进行工作台的清理

螺钉拧紧应采用对角拧紧方式

为了保证测力仪安装精度,应采用万用表进行校准

DSCN3907

2

将工件安装到测力仪上

注意:工件安装中,螺钉拧紧方式仍为对角拧紧方式

3

数采箱和电荷放大器相连

DSC06880

测力仪、电荷放大器、数采系统安装及调试

4

采用传输线,进行连接(传输线接头与数据采集箱接头要以红点为方向提示,对准插入)

DSC06882

5

安装完成图(注意:X、Y、Z分别对应着数据采集箱的1、2、3通道)

DSC06895

6

连接电荷放大器和数据采集箱

DSC06900

7

完成测力仪与电荷放大器的连接

DSC06898

8

采用1394线,连接电脑和数据采集箱

DSC06872

加工,数据采集

9

点开电脑电源,双击桌面上的东华测试系统软件;点击加工按钮,电脑桌面显示数据的动态的数据采集

10

若加工过程中出现切削力过大提示,应当按照提示调整切削参数

 

 

五、实验数据

切削参数对切削力的影响规律试验

n(r/min)

2000

3000

4000

5000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

4000

f(mm/r)

0.2

0.2

0.2

0.2

0.1

0.15

0.2

0.25

0.2

0.2

0.2

0.2

ap(mm)

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.1

0.15

0.2

0.25

ae(mm)

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

Fx(N)

                       

Fy(N)

                       

Fz(N)

                       
 

六、实验思考题

1. 分析:切削用量对切削力的影响规律,解释其原因?

2. 简述智能制造过程中切削力的状态感知与适时调整过程?

3. 哪些因素会导致本实验的误差?你对本实验有哪些改进建议?

演示视频

切削深度与吃刀量

主轴转速与进给速度

*实验项目中的数据源自-国家自然基金-国际合作专项-基于开放式数控系统的智能切削加工技术基础及应用(51720105009)