頂尖式壓電測力儀的研制.pdf

1、回轉類零件在機械制造中應用范圍廣，是五金配件的典型零件之一。軸類、套類和盤類等回轉零件都是具有外圓表面的典型零件，其中軸類零件，既可用于支承各傳動部件、承受載荷，還能夠傳遞轉矩和運動。零件是機械制造過程中的基本單元，是組成各種機械設備的基礎，各部分零件的機械加工質量、精度直接決定了設備的整體使用性能與使用壽命，反之，機械設備的整體制造精度又制約著零件的加工質量，因此必須對零件的切削加工過程進行實時監(jiān)控，促進二者共同發(fā)展。
　　國內

2、外研制的可用于切削力直接測量的測力儀有很多種，其中，廣泛采用的切削力的直接測量方式有壓電式和應變式測力平臺，刀桿式壓電測力儀以及應變式磨削頂尖測力儀等。目前，可用于回轉類零件加工過程中切削力測量的壓電頂尖測力儀還屬于空白。針對這一現(xiàn)狀，根據(jù)機床回轉頂尖的結構，考慮車削和磨削過程中回轉類零件加工的通用性，采用以石英晶體的壓電效應為測力原理的三向壓電傳感器，研制了一種可用于回轉類零件加工過程中切削力測量的壓電式頂尖測力儀，它同時適用于普通車

3、床和外圓磨床。
　　根據(jù)實際車削與磨削過程中工件的受力狀況，分別建立了車削與磨削的力學模型，分析推導了測力儀實際輸出與工件受力之間的關系，并用ANSYS有限元軟件驗證了模型的正確性，為切削力的測量建立了理論分析依據(jù)。為了能夠在實驗室條件下模擬測力儀的安裝狀態(tài)，設計加工了測力儀的靜態(tài)標定裝置。在整體式測力儀的靜態(tài)標定過程中，發(fā)現(xiàn)了其結構上的不足，針對這些不足，設計了組合式頂尖測力儀，并提出了“測力單元”的概念。對測力單元和組合式頂尖

4、測力儀進行靜態(tài)標定，試驗結果證明該組合式測力儀具有很好的靜態(tài)性能，其靈敏度、線性度、重復性等各項靜態(tài)指標均達到了測試系統(tǒng)的設計要求，并且改善了整體式頂尖測力儀的結構缺陷，可用于車削和磨削加工回轉類零件過程中切削力的測量?？紤]到在回轉零件的實際加工過程中，機床只能夠采用單個頂尖測力儀，因此根據(jù)靜態(tài)標定結果，分別推導了單頂尖工作時車削力與磨削力的擬合計算公式，計算了切削力測量的修正系數(shù)，得到了在不同加載位置加載不同力值時測力儀的輸出公式。<