机床静刚度实验
一、实验目的：
通过实验，使学生进一步了解由机床（包括夹具）一工件一刀具所组成的工艺系统是一弹性系统，在此系统中因切削力、零件自重及惯性力等的作用，工艺系统各组成环节会产生弹性变形及系统中各元件之间若有接触间隙，在外力的作用下会产生位移，并且熟悉机床静刚度的测量方法和计算方法，从而更深的理解机械制造工艺中的工艺设备及其对零件加工质量的影响，提高学生分析和处理问题的能力。 二、实验装置
机床一台 静刚度测定装置一套 图1 机床静刚度测定装置图
三、实验方法与步骤
1、 如上图所示，在机床的两顶尖间装夹一根刚度很大的光轴1 (光轴受力后变形可忽略
不计)。
2、 将加力器5固定在刀架上，在加力器与光轴间装一测力环4。
3、 在测力环内孔中固定安装一个千分表，当对如图1所示安装的测力环施加外力时，
其中的千分表指针就会变动，其变动量与外载荷之间对应关系可在材料试验机上预先测出，千分表2、3、6的指针也会因与之接触部位的位移而变动。
4、实验时用扳手扭转带有方头的螺杆7，以施加外载荷（Fy）。然后读出靠近在车头，尾座和刀架安放的千分表（2）、（3）、（6）的读数，并记录下来填入表1中。
刀架表1 外加载荷与千分表读数记录 尾座套筒伸出5mm 测力环受载荷（N） 0
根据以上数据，计算出床头、刀架和尾座的受力F头、F刀和F尾。
为了说明尾座套筒伸出长度对刚度的影响，实验时可将套筒分别伸出5mm和105mm。并分别测出千分表读数和计算出刚度的数值，填入表2中。
表2 机床静刚度计算
测 力 环 载 荷 静 刚 尾 座 度 套 筒 伸 出 尾座套筒伸出105mm 测力环受载荷N 千分表读数（μm 车头 加载 0 减载 刀架 加载 0 减载 尾座 加载 0 减载 千分表读数（μm） 车头 加载 0 减载 刀架 加载 0 减载 尾座 加 载 0 减 载 1000N j机 j机 j尾 j刀 5mm 105mm
四、静刚度的计算
为了计算方便，实验时可将测力环抵在刚性轴的中点处。故机床、床头、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示：
1j机?1j刀?14(1j头?1j尾) 式中：j头?F头Y头；j刀?F刀Y刀;j尾?F尾Y尾
机床静刚度测定实验报告
专业 班级 姓名 成绩 实验日期 一、实验原理 二、实验设备 三、实验步骤 四、实验记录 1、 测力环变形与加力关系 测力环所受载荷（N） 千分表读数（μm） 测力环所受载荷（N） 千分表读数（μm） 2、外加载荷与千分表读数 尾座套筒伸出5mm 测力环受载荷加载 卸载 加载 卸载 加载 卸载 加载 卸载 加载 卸载 加载 卸载 （N） 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 0 0 0 0 0 床头 千分表读数（μm） 刀架 尾座 床头 尾座套筒伸出105mm 千分表读数（μm） 刀架 尾座 五、机床静刚度计算 测力环载荷 静刚度 j机 尾座套筒伸出量 5mm 105mm j头 j尾 j刀架 800（N） 六、画出尾座套筒分别伸出5mm和105mm时尾座的刚度曲线图，（其中横座标为尾座位移量Y尾，纵座标为尾座所受切削分力F尾。） 七、根据实验数据及所作刚度曲线对实验结果进行分析 1． 尾座套筒伸出5mm和105mm时所做刚度曲线倾斜度不同说明什么问题？ 2．为何加载曲线与卸载曲线不重合？ 3．刚度曲线上的残留变形由何而来？ 4．根据实验结果，讨论提高工艺系统刚度的措施 八、指导教师意见：