切削力測(cè)量方法研究報(bào)告

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）切削力測(cè)量方法研究報(bào)告成員班級(jí)：2012年10月22日國(guó)內(nèi)外傳感器公司國(guó)內(nèi)各大傳感器公司及其產(chǎn)品公司、廠商、研究所名稱(chēng)主要產(chǎn)品中國(guó)船舶總公司707研究所角度傳感器、陀螺儀中國(guó)科學(xué)院電工研究所變壓器式傳感器，電磁式位置與轉(zhuǎn)速傳感器合肥博通電子技術(shù)有限責(zé)任公司壓力傳感器、電容式壓力/差壓變送器、力敏傳感器、位移傳感器安徽電子科學(xué)研究所半導(dǎo)體拉壓力傳感器華東電子儀器廠應(yīng)變式壓力傳感器和荷重傳感器成都科學(xué)儀器廠應(yīng)變式壓力傳感器寶雞秦嶺電子儀表公司通用壓力傳感器機(jī)械電子工業(yè)部49研究所硅杯式壓力傳感器，硅鹽寶石壓力傳感器，荷重傳感器等各種傳感器北京建華電子儀器廠超聲液位傳感器北京光電器件廠光敏二極管與三極管、光電傳感器等北京昆侖海岸傳感技術(shù)中心壓力/差壓/液位/船用壓力/超聲波物位/浸水變送器大連儀表元件廠集成溫度傳感器安慶市無(wú)線電一廠濕度傳感器上海森珀光電科技有限公司光柵光纖傳感器沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院力/熱/磁傳感器深圳清華大學(xué)研究院應(yīng)變傳感器，石英晶體傳感器河南漢威電子股份有限公司氣體傳感器及氣體檢測(cè)系統(tǒng)天津市中環(huán)溫度儀表有限公司溫度傳感器等綿陽(yáng)市維博電子有限責(zé)任公司W(wǎng)B直流漏電流傳感器、1000A-2000A圓孔（Ф50）開(kāi)啟式霍爾傳感器國(guó)外各大傳感器公司及其產(chǎn)品公司名稱(chēng)主要產(chǎn)品美國(guó)美國(guó)美國(guó)PCB公司(美國(guó)壓電有限公司)加速度、壓力、力等傳感器及相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器美國(guó)MEAS傳感器公司壓力及動(dòng)態(tài)壓力傳感器、傾角及角位移傳感器飛思卡爾壓力傳感器霍尼韋爾國(guó)際公擴(kuò)散硅壓力傳感器、陶瓷電容式壓力變送器美國(guó)凱勒公司壓力傳感器、壓力變送器美國(guó)艾默生電氣公司振動(dòng)傳感器、PH傳感器雷泰公司溫度傳感器MeritSensorSystems公司壓阻式壓力芯片，壓力傳感器等美國(guó)STS公司稱(chēng)重傳感器，高溫傳感器FUTEK公司應(yīng)變式的傳感器及其相關(guān)的電纜、放大器等等AdvancedProcessControl,Inc差壓傳感器、壓力傳感器、力傳感器和液位傳感器AnalogDevices公司旋轉(zhuǎn)指示記錄儀Humphrey（漢弗萊）角位移傳感器SchaevitzEngineering加速度傳感器、傾斜儀美國(guó)RLElectrics力傳感器美國(guó)ADE公司機(jī)械位移傳感器德國(guó)西門(mén)子股份公司溫度/壓力傳感器，工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品中所用傳感器WIKAAlexanderWiegandGmbH&Co.KG溫度/壓力傳感器愛(ài)普科斯公司溫度/液位/壓力傳感器巴魯夫公司光電傳感器、電感式/電容式接近傳感器圖爾克公司電容式接近開(kāi)關(guān)類(lèi)傳感器，流量開(kāi)關(guān)傳感器，倍加福公司距離/測(cè)距傳感器，對(duì)射式傳感器，傾斜傳感器施克公司超聲波傳感器，熒光傳感器，顏色傳感器德國(guó)德森克公司聚焦/對(duì)射/反射傳感器，可編程色標(biāo)傳感器德國(guó)愛(ài)爾邦公司現(xiàn)場(chǎng)傳感器柏西鐵龍公司熱式流量傳感器，紅外測(cè)溫傳感器德國(guó)愛(ài)爾邦公司室內(nèi)各種參數(shù)測(cè)量，氣象參數(shù)、水質(zhì)分析、紅外溫度測(cè)量傳感器英飛凌科技股份公司壓力傳感器，磁力傳感器，胎壓傳感器等FirstSensorTechnologyGmbH力敏芯片，壓力傳感器等DUDOCO公司轉(zhuǎn)速傳感器Kistler公司沖擊加速度計(jì)Micro-Epsilon（德國(guó)米銥測(cè)試技術(shù)公司）電感式位移傳感器德國(guó)SIKA公司溫度校準(zhǔn)儀、壓力校準(zhǔn)儀日本日本日本三菱化學(xué)有限公司沖擊傳感器日本昭和測(cè)器位移傳感器、小型位移計(jì)日本奧井電機(jī)株式會(huì)社液體界面?zhèn)鞲衅?、超聲液位傳感器日本三洋電機(jī)集團(tuán)半導(dǎo)體光傳感器、光電二極管陣列日本竹中電子工業(yè)株式會(huì)社顏色傳感器日本三菱電機(jī)株式會(huì)社濕度傳感器日本橫河電機(jī)株式會(huì)社EJA型諧振式壓力傳感器，PH傳感器，流量傳感器等歐姆龍公司溫/濕傳感器，開(kāi)關(guān)量傳感器等富士電機(jī)集團(tuán)壓力傳感器，電容傳感器和變送器等基恩士集團(tuán)光纖傳感器，光電傳感器、近接傳感器英國(guó)Druckltd（德魯克ltd）壓力傳感器、絕壓傳感器意大利MICROTELTecnologieElettronicheS.p.A.陶瓷厚膜壓力傳感器等DatalogicS.p.A.色標(biāo)傳感器，微型傳感器，管狀傳感器，反射及熒光傳感器GefranS.p.A直線位移傳感器，張力傳感器瑞士MetalluxSA線性及旋轉(zhuǎn)式傳感器，陶瓷及不銹鋼壓力傳感器，金屬箔型傳感器凱樂(lè)測(cè)量技術(shù)有限公司擴(kuò)散硅壓力傳感器，變送器，陶瓷電容式壓力傳感器Endress+Hause（E+H公司）程控制領(lǐng)域中的相關(guān)傳感器，DB系列壓力傳感器、電容式液位傳感器、物位計(jì)堡盟集團(tuán)光電傳感器，電感式傳感器，超聲波傳感器MEMSENS公司傳感器芯體，隔離式壓力傳感器，壓力變送器等印度SunproInstruments(India)Pvt.Ltd.壓力傳感器，風(fēng)速傳感器，溫濕傳感器HarisSensorTechnologiesPvt.Ltd.流量/物位傳感器及變送器等SysconInstrumentsPvt.Ltd.稱(chēng)重傳感器，位移傳感器，壓力傳感器，扭矩傳感器AjaySensors&Instruments特性溫度傳感器，濕度傳感器韓國(guó)韓國(guó)GreenSensor公司高溫壓力傳感器，差壓傳感器，溫度傳感器WiseControlInc電容式壓力傳感器等SensorSystemTechnologyCo.,Ltd.變送器，電子式壓力開(kāi)關(guān)，溫度傳感器PressureDevelopmentofKorea壓力傳感器，變位傳感器，溫度傳感器芬蘭芬蘭VTI公司運(yùn)動(dòng)和壓力傳感器切削力研究方法關(guān)鍵詞：切削力（切削功、切削扭矩）；傳感器；測(cè)力儀cuttingforce；sennor；dynamometer1.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：南京航空航天大學(xué)研究者：趙威何寧李亮孫永華楊吟飛研究成果：超高轉(zhuǎn)速切削三維動(dòng)態(tài)力測(cè)試平臺(tái)該項(xiàng)目要解決的問(wèn)題：目前已有的切削測(cè)力儀，絕大多數(shù)固有頻率在1一5KHz之內(nèi)，且在安裝刀具或零件后，測(cè)力系統(tǒng)的固有頻率會(huì)進(jìn)一步下降，無(wú)法滿足超高轉(zhuǎn)速切削時(shí)沖擊頻率為0.5一3KHz的銑削力信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量。此外，超高轉(zhuǎn)速切削時(shí)的振動(dòng)非線性干擾強(qiáng)烈，獲取準(zhǔn)確的超高轉(zhuǎn)速切削力信號(hào)極其困難，這給研究超高轉(zhuǎn)速切削時(shí)的材料變形機(jī)理、超高轉(zhuǎn)速切削摩擦學(xué)等帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)?；诖耍擁?xiàng)目提出一種超高轉(zhuǎn)速切削三維動(dòng)態(tài)力測(cè)試平臺(tái)，其可滿足超高轉(zhuǎn)速銑削、鉆削以及磨削時(shí)切削力信號(hào)測(cè)量的要求，實(shí)現(xiàn)超高轉(zhuǎn)速切削時(shí)三維動(dòng)態(tài)力的準(zhǔn)確測(cè)量。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介：如圖所示，超高轉(zhuǎn)速切削三維動(dòng)態(tài)力測(cè)試平臺(tái)是一種由被加工材料塊狀毛坯直接加工出的并貼有電阻應(yīng)變片組的整體式結(jié)構(gòu)，包括待切削結(jié)構(gòu)1、上表面平臺(tái)2、彈性柱體3、彈性厚片4、彈性薄片5、電阻應(yīng)變片組6和支撐基座7，其中，支撐基座7位于最底部，起到支撐作用;彈性柱體3位于支撐底座7上，在本實(shí)施例中，彈性柱體3位于支撐底座7的中心，且考慮到加工成本，采用正四棱柱結(jié)構(gòu);彈性厚片4設(shè)計(jì)為8個(gè)，其中，兩個(gè)彈性厚片4設(shè)為一組，分別位于彈性柱體3的四周，而且彈性薄片5設(shè)計(jì)為4個(gè)，分別與4組彈性厚片4相配合，也分別位于彈性柱體3的四周，其中，在每組彈性厚片4中，其中一個(gè)的一端與支撐基座7連接，另一端與彈性薄片5的一端連接，而該彈性薄片5的另一端連接另一個(gè)彈性厚片4的一端，而該另一個(gè)彈性厚片4的另一端則連接上方的上表面平臺(tái)2;上表面平臺(tái)2位于彈性柱體3、彈性厚片4的上方，并與彈性柱體3連接，從而使得彈性柱體3、彈性厚片4間接連接;待切削結(jié)構(gòu)1為長(zhǎng)條狀，設(shè)于上表面平臺(tái)2上，其可以與其它結(jié)構(gòu)一體成型，也可以設(shè)計(jì)為分體式，通過(guò)機(jī)械聯(lián)結(jié)方式固定于上表面平臺(tái)2上;電阻應(yīng)變片組6設(shè)計(jì)為4組，與彈性薄片5的數(shù)目相同，并一一對(duì)應(yīng)地固定于各彈性薄片5的中間位置。原理簡(jiǎn)介：總的來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)目是利用塊狀毛坯一體成型剛度不同的彈性柱體3、彈性厚片4和彈性薄片5，這樣在受力時(shí)會(huì)有不同的彈性變形響應(yīng)，通過(guò)設(shè)置彈性厚片4和彈性薄片5的剛度比值，并調(diào)整彈性薄片5上電阻應(yīng)變片組6的排布，從而實(shí)現(xiàn)超高轉(zhuǎn)速切削三維動(dòng)態(tài)切削力的準(zhǔn)確測(cè)量。優(yōu)點(diǎn):(1)具有較低的成本?，F(xiàn)有能夠滿足切削加工測(cè)試的商品化測(cè)力產(chǎn)品普遍價(jià)格昂貴，價(jià)格在幾萬(wàn)元至幾十萬(wàn)元之間不等。該平臺(tái)成本僅包括被加工材料費(fèi)用、加工費(fèi)、電阻應(yīng)變片組費(fèi)等，成本在千元以?xún)?nèi)；(2)該研究通過(guò)改變待切削結(jié)構(gòu)尺寸，除可滿足超高轉(zhuǎn)速銑削外，還可滿足超高轉(zhuǎn)速鉆削、超高轉(zhuǎn)速磨削等切削力測(cè)試要求;(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，可將頂端待切削結(jié)構(gòu)做成分體式，從而重復(fù)使用。2.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：大連理工大學(xué)研究者：錢(qián)敏孫寶元張軍研究成果：YDX-III9702壓電式測(cè)力儀如圖所示壓電測(cè)力儀結(jié)構(gòu)：如下圖所示壓電傳感測(cè)力儀的測(cè)試原理:測(cè)力儀中支撐著4個(gè)傳感器由于嚴(yán)格保持著同向一致，位置一致和一定的頂載，所以當(dāng)空間任何方向外力作用在工作臺(tái)上任何一點(diǎn)時(shí)，則它們馬上不同程度的感受到這個(gè)外力，其各自受力的大小和方向完全取決于外力的大小，方向和作用點(diǎn)位置，基本上按照“杠桿原理”分配的。力經(jīng)各傳感器分解后，同向代數(shù)和相加而輸出。這是若將各向總和的矢量合成，便是外力的大小和方向，而與作用點(diǎn)無(wú)關(guān)【1】。傳感器的線性和重復(fù)性都小于0.5%，各方向力之間的向間干擾<2%，達(dá)到了石英晶體力傳感器設(shè)計(jì)與使用要求【2】測(cè)力儀的性能參數(shù)：如下圖所示優(yōu)點(diǎn)：該測(cè)力儀剛性好、固有頻率高、靈敏度高，線性和重復(fù)性好，滯后小，在5%以下。無(wú)論從結(jié)構(gòu)剛性、結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性、結(jié)構(gòu)工藝性還是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，向間干擾均該測(cè)力平臺(tái)都具有明顯的優(yōu)越性。它使用方便，便于操作，和國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，價(jià)格便宜得多。缺點(diǎn)：不適用于測(cè)量長(zhǎng)時(shí)間作用的靜態(tài)力，在靜態(tài)與準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量中對(duì)環(huán)境濕度等要求較嚴(yán)，目前售價(jià)稍高，且需要進(jìn)一步提高加工工藝水平和外觀質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。3.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：大連理工大學(xué)研究者：謝印國(guó)張軍研究成果：高能材料（HEM)切削力測(cè)試系統(tǒng)項(xiàng)目研究意義：隨著航空航天以及先進(jìn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，高能材料的地位越來(lái)越重要。但是高能材料在加工過(guò)程中的危險(xiǎn)性成了制約其發(fā)展的最大因素。我國(guó)以前對(duì)高能材料的切削加工是靠手工來(lái)完成的，工作效率極其低下。因此，為了保證高能材料在實(shí)際加工中的安全以及提高生產(chǎn)效率，研制開(kāi)發(fā)高能材料切削力測(cè)試系統(tǒng)具有非常重要的意義。動(dòng)態(tài)力測(cè)試研究重要性：高速切削加工所具有的高生產(chǎn)效率、高加工表面質(zhì)量，低制造成本和短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期等突出優(yōu)勢(shì)，正滿足制造業(yè)不斷發(fā)展的需要【3】。在測(cè)量動(dòng)態(tài)力的場(chǎng)合，對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定是十分必要的【4】。國(guó)內(nèi)外在對(duì)傳感器動(dòng)態(tài)特性方面研究較少主要的原因是:受實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，有些專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家不具有動(dòng)態(tài)標(biāo)定設(shè)備;沒(méi)有認(rèn)識(shí)到動(dòng)態(tài)特性的重要性【5】。測(cè)力儀的選擇：YDX-III9702壓電式測(cè)力儀測(cè)試系統(tǒng)功能：①具有測(cè)試和采集Fx,Fy,Fz三個(gè)力的能力，計(jì)算并顯示Fx,Fy合力的能力;②通過(guò)外購(gòu)的紅外測(cè)溫儀能夠采集高能材料切削溫度并顯示數(shù)據(jù);③數(shù)據(jù)文件存入內(nèi)容:1）溫度(實(shí)時(shí)一記錄);2）切削過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);3）Fx,Fy,Fz;4）Fx,Fy的合力;5)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速(一次試驗(yàn)記錄);設(shè)計(jì)參數(shù)以及要求:①具有測(cè)試和采集Fx,Fy,Fz三個(gè)力的能力;②切削過(guò)程中對(duì)高能材料溫度進(jìn)行測(cè)試;③切削刀具的線速度大于10m/s;④計(jì)算機(jī)控制與機(jī)械切削裝置的距離大于20m，精確控制線速度;⑤對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：4.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：九江學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院研究者：鄭冬喜王丞研究成果：數(shù)控加工誤差補(bǔ)償中切削力檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)研究方法介紹：該項(xiàng)研究是通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中，模擬數(shù)控加工過(guò)程，給數(shù)控機(jī)床施加切削力，然后采用檢測(cè)儀器測(cè)量切削力大小，在不同載荷下，進(jìn)行大量的不同作用力下進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)通過(guò)電流傳感器檢測(cè)伺服電機(jī)的電流，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可以推導(dǎo)出電機(jī)電流與切削力之間的關(guān)系式。即切削力產(chǎn)生變化會(huì)將導(dǎo)致伺服電機(jī)電流也發(fā)生相應(yīng)的變化，因此可以通過(guò)檢測(cè)伺服電機(jī)電流間接檢測(cè)出切削力。優(yōu)點(diǎn)：在數(shù)控加工的過(guò)程中，可以通過(guò)檢測(cè)伺服電機(jī)電流來(lái)檢測(cè)切削力的大小，且具有精度高、抗干擾、成本低、可以實(shí)時(shí)檢測(cè)，以及對(duì)機(jī)床的改動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。5.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院研究者：朱芳來(lái)李彥璐研究成果：重型機(jī)床切削力的測(cè)量方法研究方法介紹：該項(xiàng)研究是通過(guò)對(duì)MX-4曲軸連桿頸車(chē)床的切削力進(jìn)行測(cè)量和分析，歸納總結(jié)了重型機(jī)床切削力的測(cè)量方法：功率粗估法和模擬法。并且實(shí)驗(yàn)證明兩種方法的結(jié)果基本一致。測(cè)量原理：功率粗估法測(cè)量原理利用功率的定義:P=F·v式中F——切削力V——切削速度P——切削功率先計(jì)算實(shí)際的切削速度，然后再用功率表測(cè)量機(jī)床電機(jī)的輸入功率P，即可粗估出切削力F。單刀模擬測(cè)量法：將外圓刀片裝入自制的模擬試驗(yàn)用刀桿上，此刀桿貼有電阻應(yīng)變片，并經(jīng)組橋和標(biāo)定而成為一電阻應(yīng)變式傳感器。此測(cè)力傳感器與動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀和光線示波器一起構(gòu)成測(cè)力系統(tǒng)，在普通車(chē)床CW6163上模擬MX-4的實(shí)際工況進(jìn)行切削力測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、切削負(fù)荷很大的重型機(jī)床，測(cè)量切削力可采用功率法和模擬法，功率法簡(jiǎn)單可直接用在重型機(jī)床上，模擬法可測(cè)量瞬時(shí)力，并可進(jìn)行切削用量參數(shù)和刀具幾何參數(shù)優(yōu)化。缺點(diǎn)：功率法測(cè)出的切削力是平均值，模擬法需要模擬重型機(jī)床工況，測(cè)量方法復(fù)雜。6.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：大連理工大學(xué)研究者：錢(qián)敏曲國(guó)杰

張軍研究成果：一種壓電式四維切削測(cè)力平臺(tái)儀器構(gòu)造：測(cè)力平臺(tái)由底座、中板、上板、引線輸出插頭、引線、隔熱板、密封圈、四個(gè)壓電石英傳感器、防護(hù)墊以及連接螺釘組成；夾在底座與中板之間呈菱形分布的四個(gè)壓電石英傳感器均布于同一水平面的同一圓周上。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了對(duì)任一切削過(guò)程中的三個(gè)方向正交力及扭矩進(jìn)行同時(shí)測(cè)量，具有靈敏度高，線性度、重復(fù)性好，橫向干擾小，測(cè)量精度高的良好特性。此壓電式四維切削測(cè)力平臺(tái)對(duì)于測(cè)量鉆、磨、銑、車(chē)、铇具有通用性，應(yīng)用面寬。7.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：東北林業(yè)大學(xué)研究者：王儉狄海廷董景峰研究成果：一種鏈鋸切削力測(cè)試裝置儀器構(gòu)造：由力矩電機(jī)、切削平臺(tái)、切削電機(jī)、鏈鋸支架、分度盤(pán)組成。切削電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和力矩傳感器相連，力矩傳感器再通過(guò)另一聯(lián)軸器與固定在鏈鋸支架上的鏈鋸相連，向后壓力傳感器安裝在切削平臺(tái)上，向上壓力傳感器與鏈鋸支架和鏈鋸相連，可對(duì)鏈鋸切削過(guò)程中的切削力進(jìn)行測(cè)試。力矩電機(jī)通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)，帶動(dòng)切削平臺(tái)實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，結(jié)合分度盤(pán)，實(shí)現(xiàn)鏈鋸切削時(shí)的送鋸角度控制。優(yōu)點(diǎn)：該裝置可實(shí)現(xiàn)鏈鋸在任一送鋸角度切削過(guò)程中的切削力及切削扭矩。8.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院研究者：郭力研究成果：基于AT89S51的數(shù)控機(jī)床切削力測(cè)量系統(tǒng)研究研究方法簡(jiǎn)介:切削力在工程設(shè)計(jì)中是一個(gè)很重要的參數(shù),傳統(tǒng)測(cè)力方法工作繁瑣、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)處理麻煩。針對(duì)這些不足,對(duì)原有測(cè)力方法進(jìn)行改進(jìn),應(yīng)用AT89S51單片機(jī)進(jìn)行輔助測(cè)試,使測(cè)量切削力的過(guò)程變得簡(jiǎn)單、方便,測(cè)量精度高。結(jié)論：通過(guò)試驗(yàn)證明計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試切削力確實(shí)可行,并能達(dá)到預(yù)期的效果,經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),就可以研制出專(zhuān)門(mén)儀器,使測(cè)切削力的過(guò)程更簡(jiǎn)便,更有利于現(xiàn)代化的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。9.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，研究者：劉明堯，陶小亮，周祖德，譚躍剛研究成果：基于FBG的切削力測(cè)量裝置設(shè)計(jì)與分析研究方法簡(jiǎn)介：在分析光纖光柵(FBG)應(yīng)變傳感器原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合切削力測(cè)量特點(diǎn)，提出將FBG應(yīng)用于切削力測(cè)量，設(shè)計(jì)了八角環(huán)結(jié)構(gòu)的切削測(cè)力裝置并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。利用FBG傳感器測(cè)量八角環(huán)彈性體應(yīng)變，構(gòu)建了切削力測(cè)量系統(tǒng)，并進(jìn)行了不同協(xié)削用量切削試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的基于FBG的切削力測(cè)量方法可行，結(jié)構(gòu)可靠。結(jié)論：筆者提出將FBG新型傳感器應(yīng)用于切削力，測(cè)量的方法。設(shè)計(jì)了切削測(cè)力儀彈性元件及測(cè)量裝置整體結(jié)構(gòu)，搭建了切削力測(cè)量系統(tǒng)，將FBG傳感器應(yīng)用于檢測(cè)彈性元件應(yīng)變，再轉(zhuǎn)化為相應(yīng)切削力大小。FBG采用波長(zhǎng)絕對(duì)解碼方式，測(cè)試數(shù)據(jù)不受電磁干擾影響。通過(guò)不同切削用量的切削實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該測(cè)力儀具有重復(fù)性較好，能夠可靠地應(yīng)用于車(chē)削過(guò)程切削力的測(cè)量工作中。10.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：同濟(jì)大學(xué)研究者：陳少波研究成果：旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)切削力測(cè)量技術(shù)的研究研究方法：該研究對(duì)旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)切削力測(cè)量?jī)x的研制主要包括三部分。首先是測(cè)力儀的傳感器的設(shè)計(jì)，其主要問(wèn)題在于測(cè)力方式和彈性元件的選擇。該項(xiàng)研究分析比較了各種不同的彈性元件的測(cè)力性能，并研究了以前人們?cè)谠O(shè)計(jì)測(cè)力儀中所存在的問(wèn)題，選取了以薄壁圓筒為彈性元件，采用純拉壓和純剪切的應(yīng)變式的測(cè)力方式，這樣可以獲得較好的測(cè)量性能。由于是旋轉(zhuǎn)式的測(cè)力儀，接下來(lái)要考慮的就是要解決它的無(wú)接觸供電裝置和無(wú)線信號(hào)的傳輸問(wèn)題。無(wú)接觸供電問(wèn)題一直是影響測(cè)力儀的實(shí)用性的重要因素，該項(xiàng)研究研制的無(wú)接觸感應(yīng)電源較好的解決了這個(gè)問(wèn)題，它是利用電磁感應(yīng)傳輸能量的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸供電，可完全滿足電路的功率要求，性能可靠，且受切削環(huán)境影響很小。最后要解決的是應(yīng)變式薄壁圓筒刀柄測(cè)量出來(lái)的切削力信號(hào)的無(wú)線傳輸問(wèn)題，該項(xiàng)研究采用數(shù)字脈沖對(duì)信號(hào)進(jìn)行增量調(diào)制的方式，其編解碼電路簡(jiǎn)單；然后利用高頻無(wú)線收發(fā)電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的短距離無(wú)線傳輸11.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所研究者：綿陽(yáng)研究成果：切削力實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)原理：通過(guò)傳感器受力獲得的信號(hào)，送到電荷放大器，經(jīng)放大后傳入A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換卡，由軟件系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示受力曲線及力值并保存數(shù)據(jù)，供工藝人員對(duì)工件加工過(guò)程中刀具受力情況進(jìn)行分析。切削力實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)：量程：50kgf(1kgf=9.80665N)；精度：2%F·s；遲滯：1%F·s；靈敏度：x－30.8；y－-22.0；z－30.6；重復(fù)性：＜1%F·s；靜剛度：2×108N/m；分辨率為：0.01kgf。切削力實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的組成：優(yōu)點(diǎn)：可以?xún)?yōu)化刀具的切削參數(shù)，以提高工件的加工質(zhì)量。12.國(guó)別：中國(guó)研究機(jī)構(gòu)：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)工程學(xué)院研究者：馬弘躍童淑敏安珍研究成果：用于沙柳切削力檢測(cè)的小型力傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用原理簡(jiǎn)介：在實(shí)際的木材切削過(guò)程中，刀具刃口不是絕對(duì)鋒利的一條邊，而是一個(gè)具有半徑p的圓弧面，一般刀刃圓半徑在剛磨過(guò)刀以后為5～10微米。因此刀具對(duì)木材的作用力，除了考慮前刀面對(duì)切削層木材和切屑的作用外，還不能忽略由于刃口變圓而導(dǎo)致的后刀面對(duì)切削表面木材的作用。直線運(yùn)動(dòng)刀具上的作用力如下圖所示。13.國(guó)別：瑞士研究機(jī)構(gòu)：kistler公司研究者：不詳研究成果：微型切削力測(cè)量系統(tǒng)（包括六分量切削力測(cè)量系統(tǒng)和三分量切削力測(cè)量系統(tǒng)）所用的切削力傳感器型號(hào)：9256CQ01、9256C1切削力傳感器的技術(shù)指標(biāo)：14.國(guó)別：英國(guó)研究機(jī)構(gòu)：門(mén)切斯特大學(xué)研究者：不詳研究成果：二向壓電晶體式平面磨削測(cè)力儀機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介：如下圖，圖中a、b、c為壓電傳感器，用螺栓把它和基座及工作臺(tái)緊固在一起。傳感器上下各有5°的斜楔面，形成刃口。用這種辦法清除二個(gè)分力間的相互干擾以及力點(diǎn)位置改變時(shí)對(duì)測(cè)量精度的干擾，a，b二個(gè)傳感器的Z向剛度高，x向剛度很低，反之，c傳感器的Z向剛度很低，x向的剛度很高，Pz作用時(shí)主要由a、b兩個(gè)傳感器受力，對(duì)c的影響很小，反之Px作用時(shí)主要由c傳感器受力。對(duì)a，b影響很小。這種測(cè)力儀必須經(jīng)過(guò)耐心調(diào)試，才能把互相干擾控制在較小的范圍內(nèi)。參考文獻(xiàn)：[1]ElizabethRobso