頂尖式壓電測(cè)力儀的研制.pdf

1、回轉(zhuǎn)類(lèi)零件在機(jī)械制造中應(yīng)用范圍廣，是五金配件的典型零件之一。軸類(lèi)、套類(lèi)和盤(pán)類(lèi)等回轉(zhuǎn)零件都是具有外圓表面的典型零件，其中軸類(lèi)零件，既可用于支承各傳動(dòng)部件、承受載荷，還能夠傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。零件是機(jī)械制造過(guò)程中的基本單元，是組成各種機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)，各部分零件的機(jī)械加工質(zhì)量、精度直接決定了設(shè)備的整體使用性能與使用壽命，反之，機(jī)械設(shè)備的整體制造精度又制約著零件的加工質(zhì)量，因此必須對(duì)零件的切削加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，促進(jìn)二者共同發(fā)展。
　　國(guó)內(nèi)

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

3、床和外圓磨床。
　　根據(jù)實(shí)際車(chē)削與磨削過(guò)程中工件的受力狀況，分別建立了車(chē)削與磨削的力學(xué)模型，分析推導(dǎo)了測(cè)力儀實(shí)際輸出與工件受力之間的關(guān)系，并用ANSYS有限元軟件驗(yàn)證了模型的正確性，為切削力的測(cè)量建立了理論分析依據(jù)。為了能夠在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬測(cè)力儀的安裝狀態(tài)，設(shè)計(jì)加工了測(cè)力儀的靜態(tài)標(biāo)定裝置。在整體式測(cè)力儀的靜態(tài)標(biāo)定過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了其結(jié)構(gòu)上的不足，針對(duì)這些不足，設(shè)計(jì)了組合式頂尖測(cè)力儀，并提出了“測(cè)力單元”的概念。對(duì)測(cè)力單元和組合式頂尖

4、測(cè)力儀進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，試驗(yàn)結(jié)果證明該組合式測(cè)力儀具有很好的靜態(tài)性能，其靈敏度、線性度、重復(fù)性等各項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)均達(dá)到了測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并且改善了整體式頂尖測(cè)力儀的結(jié)構(gòu)缺陷，可用于車(chē)削和磨削加工回轉(zhuǎn)類(lèi)零件過(guò)程中切削力的測(cè)量?？紤]到在回轉(zhuǎn)零件的實(shí)際加工過(guò)程中，機(jī)床只能夠采用單個(gè)頂尖測(cè)力儀，因此根據(jù)靜態(tài)標(biāo)定結(jié)果，分別推導(dǎo)了單頂尖工作時(shí)車(chē)削力與磨削力的擬合計(jì)算公式，計(jì)算了切削力測(cè)量的修正系數(shù)，得到了在不同加載位置加載不同力值時(shí)測(cè)力儀的輸出公式。<