電容式四維測(cè)力刀柄性能測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)械加工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是進(jìn)行后期優(yōu)化，提高加工質(zhì)量的基礎(chǔ)。在監(jiān)測(cè)中，切削力是一種重要的加工過(guò)程信息，它能夠反映切削狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)切削力的實(shí)時(shí)測(cè)量，擺脫對(duì)工作臺(tái)的限制，多種集成于刀柄和刀具的測(cè)力裝置被研制出來(lái)，其實(shí)質(zhì)是一種多維力傳感器。傳感器的性能指標(biāo)決定了它的測(cè)量精度和使用工況，因此對(duì)于傳感器的測(cè)試尤為重要?，F(xiàn)有力傳感器的測(cè)試方法往往是針對(duì)小型、標(biāo)準(zhǔn)傳感器的。對(duì)于集成于刀柄或刀具的這種體積較大、形狀不規(guī)則，而且有具體的使用工況要求的非標(biāo)

2、測(cè)力裝置，并沒(méi)有統(tǒng)一、有確切標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)且方便實(shí)施的測(cè)試方法。
　　針對(duì)這一問(wèn)題，本文對(duì)力傳感器的性能指標(biāo)測(cè)試方法進(jìn)行了研究，提出了一種適用于四維測(cè)力刀柄的測(cè)試方法，設(shè)計(jì)了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)并對(duì)該刀柄進(jìn)行了性能指標(biāo)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。具體研究方案如下：
　　首先，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)力傳感器檢定規(guī)程的了解和國(guó)內(nèi)外測(cè)試方法的研究，對(duì)不同的測(cè)試方法進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)合四維測(cè)力刀柄的測(cè)量原理和測(cè)試要求，確定了靜態(tài)標(biāo)定方案和以階躍力為激勵(lì)源，以功率譜分析為數(shù)

3、據(jù)處理方法的動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法。同時(shí)，依據(jù)四維測(cè)力刀柄耦合的研究，提出了以最小二乘法為基礎(chǔ)的線(xiàn)性解耦方法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線(xiàn)性解耦方法。
　　其次，設(shè)計(jì)了四維測(cè)力刀柄的靜動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，提出了一種基于大理石斷裂的動(dòng)態(tài)力加載新方法。通過(guò)對(duì)理想階躍力和實(shí)際階躍力的分析，推導(dǎo)了上升沿時(shí)間與頻域幅值衰減的關(guān)系公式。利用這個(gè)公式對(duì)上升沿時(shí)間測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行校核，確定了該種激勵(lì)源適用于2000Hz頻帶范圍內(nèi)的頻域分

4、析。
　　再次，為了在測(cè)試中實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)力刀柄（上位機(jī)）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂婆c信號(hào)的顯示和保存，通過(guò)對(duì)測(cè)力刀柄無(wú)線(xiàn)通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和傳輸原理的分析，設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的靜動(dòng)態(tài)標(biāo)定電壓采集程序和切削力采集程序。
　　最終，針對(duì)研究的四維測(cè)力刀柄進(jìn)行了性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過(guò)靜動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，確定了各項(xiàng)性能指標(biāo)，并分析了產(chǎn)生誤差的原因，提出了改進(jìn)的方法。通過(guò)測(cè)力刀柄結(jié)構(gòu)的自由模態(tài)分析，表明了該測(cè)力刀柄的動(dòng)態(tài)力測(cè)量主要受限于使用工況的約束條件，