無(wú)定心四向壓電鉆削測(cè)力儀的研制及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鉆削測(cè)力儀作為檢測(cè)鉆削過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的最基本設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化、自適應(yīng)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(yīng)”原理的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，鉆削測(cè)力儀的制作方法和工藝大大簡(jiǎn)化，使用單個(gè)傳感器進(jìn)行多向力測(cè)量也成為可能。 本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(50475152)的資助下，從工程實(shí)際出發(fā)，在運(yùn)用了晶體物理學(xué)、電介質(zhì)物理學(xué)、壓電學(xué)、各向異性彈性理論、電磁學(xué)、有限元分析等交叉學(xué)科的理論成果的基礎(chǔ)上，論述了石英晶片的

2、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)原理，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)圓形石英晶片的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行了模擬。根據(jù)四向測(cè)力儀的特點(diǎn)和使用要求，對(duì)石英晶片的尺寸、殼體的主要尺寸、預(yù)緊力和量程等主要參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)測(cè)力儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)制造出測(cè)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(cè)力儀。經(jīng)過靜、動(dòng)態(tài)標(biāo)定及切削試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)力儀的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全面達(dá)到CIRP-STCC規(guī)定的

3、動(dòng)態(tài)切削測(cè)力儀標(biāo)準(zhǔn)，為鉆削測(cè)力儀的設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)研究提供了依據(jù)和指導(dǎo)。該四向壓電鉆削測(cè)力儀同其他鉆削測(cè)力儀相比突出的特點(diǎn)是：它應(yīng)用了石英晶片的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)測(cè)扭矩，測(cè)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(jiǎn)潔、調(diào)試方便、加工與裝配工藝性好、成本較低：同時(shí)檢測(cè)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(cè)力儀不但適用于實(shí)驗(yàn)室使用，而且適用于實(shí)際生產(chǎn)的測(cè)試與實(shí)時(shí)監(jiān)控中。 在此基礎(chǔ)上，對(duì)本測(cè)力儀是