整體式壓電磨削測(cè)力平臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、壓電磨削測(cè)力儀是研究磨削過(guò)程測(cè)試最基本的儀器和手段，它能快速的識(shí)別故障并隔離其根源，提高加工過(guò)程的可靠性和生產(chǎn)效率，也是現(xiàn)代自動(dòng)化切削加工中實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、自適應(yīng)控制和最優(yōu)控制必不可少的環(huán)節(jié)。因此，研制開發(fā)性能優(yōu)良的磨削測(cè)力儀具有非常重要的意義。 本文是國(guó)家計(jì)委(計(jì)軍)78-264號(hào)文件下達(dá)的“研制壓電車削測(cè)力儀”科研任務(wù)的延續(xù)，同時(shí)也是國(guó)家自然科學(xué)基金(6864025)(59175233)的資助下開辟的新課題。整體式壓電磨削測(cè)力

2、平臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心是彈性環(huán)與傳感器三向剛度相互匹配的問(wèn)題。本文從優(yōu)化設(shè)計(jì)核心出發(fā)，在力學(xué)分析基礎(chǔ)上，對(duì)三向力傳感器結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行了等剛度分析計(jì)算，準(zhǔn)確得出彈性環(huán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化邊界條件。同時(shí)，采用有限元法建立測(cè)力平臺(tái)的三維實(shí)體參數(shù)化模型，應(yīng)用ANSYS有限元優(yōu)化模塊完成測(cè)力平臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。經(jīng)過(guò)()、動(dòng)態(tài)標(biāo)定和切削試驗(yàn)驗(yàn)證，該測(cè)力平臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)全面達(dá)到CIRP-STCC規(guī)定的動(dòng)態(tài)型測(cè)力儀標(biāo)準(zhǔn)，為壓電磨削測(cè)力儀的設(shè)計(jì)、制

3、造和實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。 優(yōu)化后的磨削測(cè)力平臺(tái)與原有測(cè)力平臺(tái)相比的突出優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了等剛度設(shè)計(jì)，Y向剛度提高39﹪；最大等效應(yīng)力降低16.16﹪；傳感器的靈敏度更高，尤其是主切削力方向可達(dá)到5.42pC/N；標(biāo)定結(jié)果表明該傳感器具有良好的線性靜態(tài)特性，線性度和重復(fù)度均小于0.2﹪；固有頻率也由原來(lái)的3.51kHz提高到6.2kHz。優(yōu)化效果顯著，測(cè)力平臺(tái)的相關(guān)尺寸更加合理，不但適用于實(shí)驗(yàn)室使用，而且適用于實(shí)際生產(chǎn)的測(cè)試