電容式四維測力刀柄性能測試技術(shù)研究.pdf

1、機械加工過程的實時監(jiān)測是進行后期優(yōu)化，提高加工質(zhì)量的基礎。在監(jiān)測中，切削力是一種重要的加工過程信息，它能夠反映切削狀態(tài)。為了實現(xiàn)切削力的實時測量，擺脫對工作臺的限制，多種集成于刀柄和刀具的測力裝置被研制出來，其實質(zhì)是一種多維力傳感器。傳感器的性能指標決定了它的測量精度和使用工況，因此對于傳感器的測試尤為重要。現(xiàn)有力傳感器的測試方法往往是針對小型、標準傳感器的。對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

2、測力裝置，并沒有統(tǒng)一、有確切標準依據(jù)且方便實施的測試方法。
　　針對這一問題，本文對力傳感器的性能指標測試方法進行了研究，提出了一種適用于四維測力刀柄的測試方法，設計了相應實驗臺并對該刀柄進行了性能指標的測試實驗。具體研究方案如下：
　　首先，通過對標準動態(tài)力傳感器檢定規(guī)程的了解和國內(nèi)外測試方法的研究，對不同的測試方法進行了對比分析，結(jié)合四維測力刀柄的測量原理和測試要求，確定了靜態(tài)標定方案和以階躍力為激勵源，以功率譜分析為數(shù)

3、據(jù)處理方法的動態(tài)標定方法。同時，依據(jù)四維測力刀柄耦合的研究，提出了以最小二乘法為基礎的線性解耦方法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性解耦方法。
　　其次，設計了四維測力刀柄的靜動態(tài)標定實驗臺。在進行動態(tài)標定實驗臺設計時，提出了一種基于大理石斷裂的動態(tài)力加載新方法。通過對理想階躍力和實際階躍力的分析，推導了上升沿時間與頻域幅值衰減的關(guān)系公式。利用這個公式對上升沿時間測量實驗的結(jié)果進行校核，確定了該種激勵源適用于2000Hz頻帶范圍內(nèi)的頻域分

4、析。
　　再次，為了在測試中實現(xiàn)對測力刀柄（上位機）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂婆c信號的顯示和保存，通過對測力刀柄無線通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和傳輸原理的分析，設計了基于LabVIEW的靜動態(tài)標定電壓采集程序和切削力采集程序。
　　最終，針對研究的四維測力刀柄進行了性能測試實驗。通過靜動態(tài)標定實驗，確定了各項性能指標，并分析了產(chǎn)生誤差的原因，提出了改進的方法。通過測力刀柄結(jié)構(gòu)的自由模態(tài)分析，表明了該測力刀柄的動態(tài)力測量主要受限于使用工況的約束條件，