三向壓電式車削測力儀的性能研究與結構設計.pdf

1、隨著切削加工向高速、高精度、高度自動化方向發(fā)展，對切削過程的監(jiān)控技術也提出了越來越高的要求，而各種自動化機械加工設備與制造系統(tǒng)絕大多數(shù)并不具備加工過程的監(jiān)控功能。為了使這些高度自動化加工設備充分發(fā)揮其優(yōu)良性能，確保加工質量，提高生產效率，對刀具加工過程進行狀態(tài)監(jiān)測與控制就越來越重要。大量的研究結果表明，切削狀態(tài)的每個微小變化都能通過切削力的變化反映出來，檢測切削力是目前國內外研究與應用最多的監(jiān)測方法之一，但這些方法在使用時或多或少的要改

2、變機床的原有部件，影響機床的系統(tǒng)特性，特別是對高精度數(shù)控機床影響更大。 然而，切削力的準確測量依賴于測力儀本身的性能。本文基于YDC-Ⅲ89壓電式動態(tài)車削測力儀在測試過程中失真信號的監(jiān)測與分析，采用有限元法對測力儀結構進行了熱結構分析，得出其在切削熱作用下該測力儀的溫度場分布及應力場分布，同時采用模擬實驗的方法對有限元分析結果進行了驗證。從而得出測力儀在動態(tài)測試時，切削熱對其性能的影響規(guī)律。兩種方法均證明了切削熱是壓電車削測力儀

3、動態(tài)測試信號失真的主要原因。 為了消除切削熱對測力儀工作狀態(tài)的影響，本文分別從壓電原理應用和預緊方式兩方面對測力儀結構進行了設計。從壓電原理應用角度考慮，設計了一種雙彈性環(huán)結構，并對該測力儀結構中的關鍵尺寸進行了有限元優(yōu)化；從預緊方式考慮，在對壓電式銑削測力儀的研究基礎上，成功研制了一種新型的分體式測力儀，該結構的突出特點是：測力儀主要由刀頭、傳感器、刀桿等幾本分組成，便于拆裝。并可大大減少切削熱對測力儀性能的影響。 最