基于無線傳輸的測力刀柄系統(tǒng)設計及實驗研究.pdf

1、新一代信息技術與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠的產業(yè)變革，使高端數控機床朝著智能化方向發(fā)展，而智能功能部件的研發(fā)則是機床智能化的關鍵。智能功能部件主要是融合一種或幾種智能傳感器，實現力監(jiān)測、振動監(jiān)測、熱補償、磨損監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測等智能功能的部件。然而切削監(jiān)測的物理參數有很多，比如切削力、切削溫度、振動、刀具磨損等，但在所有加工狀態(tài)監(jiān)控物理參數中，切削力最能反映切削過程，因此，切削力監(jiān)測研究一直占有極其重要的學術地位。目前，切削力監(jiān)測使用

2、最多的是臺式測力儀，測量時工件放在測力儀上，測力儀固定工作臺上，因而，工件的尺寸受到限制，而且也無法滿足大型零件加工時切削力的實時監(jiān)測等要求。針對上述狀況，本文研制一種集結傳感器以及采集傳輸模塊的測力刀柄系統(tǒng)，實現銑削過程軸向力和扭矩的實時監(jiān)測。具體研究內容如下：
　　(1)建立刀柄系統(tǒng)力學模型，研究刀柄橫截面的應力分布，設計軸向力傳感器和扭矩傳感器，合理布置應變片，使軸向力和扭矩單獨測試，消除彎矩對的軸向力和扭矩測量的影響。

3、r>　　(2)根據傳感器空間布局、檢測系統(tǒng)靈敏度以及刀柄剛度要求，對刀柄可安裝傳感器的環(huán)形槽結構進行優(yōu)化設計，以檢測系統(tǒng)靈敏度最大為首要優(yōu)化目標，軸向剛度、徑向剛度最大為次要優(yōu)化目標，建立刀柄環(huán)形槽結構多目標優(yōu)化數學模型，通過目標驅動優(yōu)化方法進行優(yōu)化求解，得到優(yōu)化后刀柄環(huán)形槽的結構尺寸。
　　(3)根據優(yōu)化后刀柄和信號采集處理裝置的結構，完成了測力刀柄系統(tǒng)的總體設計，并通過有限元仿真方法驗證測力刀柄的結構與力學性能(固有頻率、靈敏