基于多八角環(huán)的銑削力測量交叉耦合特征分析.pdf

1、切削力的精確測量是現(xiàn)代機械加工中心智能化和自動化的關鍵之一，它與切削過程各種參數(shù)緊密相關。因此，通過切削力的精確檢測可以實時監(jiān)測加工過程狀態(tài)變化、及時調整加工參數(shù)來適應加工過程中各種需求，從而防止加工過程安全事故的發(fā)生及工件的損壞。目前，越來越多的切削力測量系統(tǒng)被開發(fā)，這些切削力測量系統(tǒng)所使用的測量結構多種多樣。其中八角環(huán)作為測力機構的轉換彈性體制造成本低，安裝比較方便，有較高的靈敏度，已經(jīng)被廣泛研發(fā)使用。通常選擇四個八角環(huán)作為測力裝置

2、的彈性元件，而四個八角環(huán)在放置時為兩兩同向，同向放置的兩個八角環(huán)用于測量該方向的水平切削分力，因此，在測量水平方向單個銑削分力時，只使用了該方向放置的兩個八角環(huán)，而另外兩個與之垂直的八角環(huán)會對其測量的切削分力產(chǎn)生干擾，即八角環(huán)之間會產(chǎn)生耦合，所以為了能利用八角環(huán)彈性體準確測量切削分力，就必須對八角環(huán)之間的耦合特征進行分析，以獲得更加精確的切削力測量值。本文設計了一個基于多八角環(huán)的銑削力測量系統(tǒng)，并通過仿真理論分析與實驗來研究八角環(huán)之間的

3、交叉耦合特征，最終驗證該銑削力測量系統(tǒng)的可行性。
　　本文首先介紹了課題的研究目的和意義，綜述了國內外切削力測量的研究現(xiàn)狀，根據(jù)不同的切削力傳感器原理，列出了最主要的幾種切削力測量方法，并做出了詳盡的分析。此外，還介紹了多維力傳感器的研發(fā)對諸多領域的必要性及多維力傳感器耦合特征分析的研究現(xiàn)狀及解耦方法。接著從理論上對圓環(huán)的力學性進行分析，確定傳感器的粘貼位置，然后選擇合適的八角環(huán)尺寸參數(shù)和材料參數(shù)并進行強度校核，最后設計出整個銑削

4、力測量裝置的結構并對其建模，根據(jù)之前八角環(huán)彈性體的理論分析，介紹了光纖光柵在八角環(huán)的粘貼及銑削力測量應變傳遞方法。隨后在理論上對八角環(huán)結構測力裝置進行初步理論耦合分析，然后再利用 Ansys仿真軟件對八角環(huán)的及測力裝置進行了仿真分析，得到了不同方向八角環(huán)間的耦合程度，再與理論分析作比較。隨后通過實驗先分析了八角環(huán)的應變特性，然后對整個測力裝置進行了實驗特性研究，得到了銑削分力測量值的數(shù)學表達式，并將測量值與真實值相比較，分析八角環(huán)之間的