無定心四向壓電鉆削測力儀的研制及其實驗研究.pdf

1、鉆削測力儀作為檢測鉆削過程中各項數(shù)據(jù)的最基本設備，在實現(xiàn)加工自動化、自適應控制和最優(yōu)控制的方面發(fā)揮著重要的作用。近年來，隨著“壓電石英扭轉(zhuǎn)效應”原理的發(fā)現(xiàn)和應用，鉆削測力儀的制作方法和工藝大大簡化，使用單個傳感器進行多向力測量也成為可能。 本文在國家自然科學基金(50475152)的資助下，從工程實際出發(fā)，在運用了晶體物理學、電介質(zhì)物理學、壓電學、各向異性彈性理論、電磁學、有限元分析等交叉學科的理論成果的基礎上，論述了石英晶片的

2、扭轉(zhuǎn)效應原理，利用有限元分析軟件ANSYS對圓形石英晶片的扭轉(zhuǎn)效應進行了模擬。根據(jù)四向測力儀的特點和使用要求，對石英晶片的尺寸、殼體的主要尺寸、預緊力和量程等主要參數(shù)進行了設計，并利用有限元分析軟件ANSYS對測力儀的結(jié)構(gòu)進行分析，設計制造出測力范圍為F<,z>=0～1500N，F(xiàn)<,x>/F<,y>=0～600N，M=0～9N·m的四向壓電鉆削測力儀。經(jīng)過靜、動態(tài)標定及切削試驗驗證，測力儀的各項技術(shù)指標全面達到CIRP-STCC規(guī)定的

3、動態(tài)切削測力儀標準，為鉆削測力儀的設計、制造和實驗研究提供了依據(jù)和指導。該四向壓電鉆削測力儀同其他鉆削測力儀相比突出的特點是：它應用了石英晶片的扭轉(zhuǎn)效應測扭矩，測扭矩和徑向力的晶組僅由四片普通Y0°切型的石英晶片組成；其結(jié)構(gòu)簡潔、調(diào)試方便、加工與裝配工藝性好、成本較低：同時檢測鉆削過程中的四向力，能全面地反映鉆削過程中鉆削力的分布情況。本測力儀不但適用于實驗室使用，而且適用于實際生產(chǎn)的測試與實時監(jiān)控中。 在此基礎上，對本測力儀是