基于多八角環(huán)的銑削力測(cè)量交叉耦合特征分析.pdf

1、切削力的精確測(cè)量是現(xiàn)代機(jī)械加工中心智能化和自動(dòng)化的關(guān)鍵之一，它與切削過程各種參數(shù)緊密相關(guān)。因此，通過切削力的精確檢測(cè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工過程狀態(tài)變化、及時(shí)調(diào)整加工參數(shù)來(lái)適應(yīng)加工過程中各種需求，從而防止加工過程安全事故的發(fā)生及工件的損壞。目前，越來(lái)越多的切削力測(cè)量系統(tǒng)被開發(fā)，這些切削力測(cè)量系統(tǒng)所使用的測(cè)量結(jié)構(gòu)多種多樣。其中八角環(huán)作為測(cè)力機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換彈性體制造成本低，安裝比較方便，有較高的靈敏度，已經(jīng)被廣泛研發(fā)使用。通常選擇四個(gè)八角環(huán)作為測(cè)力裝置

2、的彈性元件，而四個(gè)八角環(huán)在放置時(shí)為兩兩同向，同向放置的兩個(gè)八角環(huán)用于測(cè)量該方向的水平切削分力，因此，在測(cè)量水平方向單個(gè)銑削分力時(shí)，只使用了該方向放置的兩個(gè)八角環(huán)，而另外兩個(gè)與之垂直的八角環(huán)會(huì)對(duì)其測(cè)量的切削分力產(chǎn)生干擾，即八角環(huán)之間會(huì)產(chǎn)生耦合，所以為了能利用八角環(huán)彈性體準(zhǔn)確測(cè)量切削分力，就必須對(duì)八角環(huán)之間的耦合特征進(jìn)行分析，以獲得更加精確的切削力測(cè)量值。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于多八角環(huán)的銑削力測(cè)量系統(tǒng)，并通過仿真理論分析與實(shí)驗(yàn)來(lái)研究八角環(huán)之間的

3、交叉耦合特征，最終驗(yàn)證該銑削力測(cè)量系統(tǒng)的可行性。
　　本文首先介紹了課題的研究目的和意義，綜述了國(guó)內(nèi)外切削力測(cè)量的研究現(xiàn)狀，根據(jù)不同的切削力傳感器原理，列出了最主要的幾種切削力測(cè)量方法，并做出了詳盡的分析。此外，還介紹了多維力傳感器的研發(fā)對(duì)諸多領(lǐng)域的必要性及多維力傳感器耦合特征分析的研究現(xiàn)狀及解耦方法。接著從理論上對(duì)圓環(huán)的力學(xué)性進(jìn)行分析，確定傳感器的粘貼位置，然后選擇合適的八角環(huán)尺寸參數(shù)和材料參數(shù)并進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后設(shè)計(jì)出整個(gè)銑削

4、力測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)并對(duì)其建模，根據(jù)之前八角環(huán)彈性體的理論分析，介紹了光纖光柵在八角環(huán)的粘貼及銑削力測(cè)量應(yīng)變傳遞方法。隨后在理論上對(duì)八角環(huán)結(jié)構(gòu)測(cè)力裝置進(jìn)行初步理論耦合分析，然后再利用 Ansys仿真軟件對(duì)八角環(huán)的及測(cè)力裝置進(jìn)行了仿真分析，得到了不同方向八角環(huán)間的耦合程度，再與理論分析作比較。隨后通過實(shí)驗(yàn)先分析了八角環(huán)的應(yīng)變特性，然后對(duì)整個(gè)測(cè)力裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)特性研究，得到了銑削分力測(cè)量值的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并將測(cè)量值與真實(shí)值相比較，分析八角環(huán)之間的