实验一车床三向力静刚度测定
一、实验目的与要求：
1.熟悉车床静刚度的测定方法。

2.比较车床各部件刚度的大小，分析影响车床刚度的各种因素。

3.巩固和验证《机械制造工艺及夹具设计》中有关系统刚度和误差复映规律的概念。

二、实验设备和仪器：
1.CA6140车床。

2.三向力静刚度测定仪。

3.千分表。

三、实验方法：
1.
图 1
将紧锁套9（见图1）装在车床尾座套筒上。

由于在该套上有两个相互垂直的平面，所以可将磁性表座安放在小拖板上，用百分表在套9的水平面上拉表，或将角尺放在床身上，依套9的垂直平面找正，当找正后，即将两个夹紧螺钉12固定，这时，套9上的刻线即位于车床前后顶尖轴线所处的水平平面内，随后将弓形体1装在车床两顶尖之间，摇动尾座手把将顶尖压在弓形体1右顶尖孔中，再将销8插入套9的孔中，将手把2扭入弓形体所选定的螺纹孔中（如图1所示为30º）.
2.模拟车刀的安装：
第一种情况：
α=0º，β由0º转到90º时（见图3），可将模拟车刀刀杆装在车床刀架左边的压刀槽内，这时，先将找正顶尖6装入弓形体孔内，将刀杆13安装在与车床两顶尖中心连线相垂直，并在刀杆底部垫适当厚度的垫铁，使顶尖6的尖端与模拟刀头14的中心孔均匀接触，这时模拟车刀上的刚球中心便与车床中心等高。

若弓形体转动不同的ß角，可将模拟车刀刀头转适应的角度，转角大小以刀头与测力圈不相撞为准。

第二种情况：
α=30º，β由0º转到90º时。

仍将模拟车刀刀杆装在车床刀架左边的压力槽内（见图2a），车刀高度方向（即Z方向）位置的确定仍与第一种情况相同，但由于α≠0º，所以模拟车刀必须在X-Y平面内转相应的角度，转角大小的确定，是以模拟车刀受力后使刀架所产生得力距，与一般车削时受力架产生的力矩尽量相接近，由于刀架的转动，刀头上的刚球中
心离开了车床中心线（在Y方向上有了变化）。

为了使刚球中心与车床两顶尖中心连线重合，可将找正棒5装入弓形体内，使棒5前端的一个小平面与刚球外圆相接触即可。

为了将棒5由弓形体内取出，可移动大拖板，使模拟车刀与找正棒一起向车头移动，即可将棒5取出，若弓形体转动不同的β角，可将刀头14也转相应的角度，转角大小以模拟车刀刀头与测力圈不相碰撞为准。

第三种情况：
α=45º、α=60º，β由0º转到90º时。

刀杆沿Z向和沿Y向位置的确定，仍与第一、二种情况相同，但由于α≥45º，为了使模拟车刀受力后使刀架所产生的力矩尽量相近，所以，应将刀杆装入刀架的右刀槽内(见图2b)，并将刀架转相应的角度。

3.测力圈的安装：
将测力圈安放于手把2和模拟车刀之间（见图1），扭动手把2，测力圈便产生变形。

4.千分表的安放：
为简化起见，可将床身变形忽略不记。

因此可将磁性表座装在床身上，千分表触头分别抵在车头、尾座和刀架上。

5.尾座套筒伸出长度约50毫米。

6.实验过程中应注意的问题：
（1）将刀架的纵、横楔铁特别是横向楔铁，一定要将间隙调节适当，间隙太大会发生爬行；间隙太小，刀架变形会很小。

（2）将模拟车刀刀杆牢牢的压在刀架上，否则，受力过大后刀杆会移动。

（3）将尾座的各个活动环节要紧固好。

（4）在实验过程中，将弓形体转过β角后，为了防止测力圈由弓形体内掉下，可以用
四、实验记录与数据处理：
切削力P 与各切削分力之间的关系：
设切削力P 与Y-Z 平面间的夹角为α，载荷P 在Y-Z 平面内的投影与Z 轴的夹角β，由图3
Py=Pcos αsin β
Pz=Pcos αcos β
当α=0º、β=30º、45º、60º,α=30º、β=30º、45º、60º时，切削力P 与各切削分力的数值可由附表中查出。

2.静刚度的计算：由于模拟切削力施加于弓形体长度的中心处，因此，机床，床头，尾座，刀架之间的刚度关系可以用下式表示 ）（尾头刀机j j i j 114111++=
而 头头
头y p j = 刀刀刀y p j = 尾尾尾y p j = 式中Y 头、Y 刀、Y 尾为在其中所受不同载荷的情况下，车头、刀架、尾座的对应变形值，该值可由千分表读出，显然，P 刀=Py,P 头、P 尾为Py 所引起的在车头和尾架处的作用力。