车削测力装置设计开题报告(3)
2) 压电式切削测力仪
压电式切削测力仪是利用压电晶体(主要是石英)的正压电效应，将切削力信号转换成电荷量输出的测力仪器。压电式测力仪属于相对较新型的测力仪，是随着机械加工中动态测试的需要发展起来的，也是因为高阻抗电荷放大器为其提供支持而在应用方面得到了突破。压电式切削测力仪不仅灵敏度高、线性度好、重复性小、结构简单，更重要的是静刚度高，固有频率高，频率响应和瞬态响应良好，在动态测试领域得到了迅速的应用。国内外专家学者等相继研制了各种形式的压电式切削测力仪来测量以刀具旋转运动为主运动的切削加工中的切削力。
一般的压电测力元件主要利用石英晶体的纵向效应和剪切效应来实现力的测量。通常利用XO°切型石英晶片的纵向效应来测量正压力，而利用Y0°切型石英晶片的剪切效应来测量剪切力。研制压电式测力仪非常重要的工作就是要合理选择压电石英晶片的切型并合理设计传感器安装结构。
目前最为人们熟知的压电式切削测力仪是台式的，安装在机床工作台和工件之间。
大连理工大学是国内研究压电式测力仪较早技术也比较成熟的单位，目前已成功研制了多种压电式力传感器，广泛应用于车、铣、钻、磨削加工等过程的切削力测量和航空航天发动机推力矢量测试等领域。针对以刀具旋转运动为主运动的切削加工过程中的切削力测量，主要有以下几种典型的测力仪：(1)压电式四文切削测力仪，该测力仪能够测量出切削过程中的三个方向正交力和水平扭矩，对于车、铣、刨、钻、磨削等切削方式中的切削力及扭矩的测量具有通用性，应用面宽。该测力仪以分布在同一圆周上成菱形分布的四个压电传感器为核心。每个传感器由八片石英晶片组成，其中一组(两片)XO°切型晶片用于测量轴向力，两组Y0°切型晶片用于测量两个垂直的径向力，另外一组Y0°切型晶片用于和其他三个传感器中相同位置的Y0°切型晶片组合，采用“力×力臂”的方法来测量扭矩。(2)整体式压电磨削测力平台引，结构如图1.4所示。被加工零件固定在工作台上，两侧各有一个弹性环，两个压电式三向力传感器分别被夹在弹性环的槽中，弹性环将力传递给传感器并对其起保护作用。结构自身所具有的“推挽”特点以及传感器电路的特殊设计实现的，具有温度自补偿功能，经过特殊的工艺处理，对小力值测量的稳定性非常好。
四、课程关键及难点
切削力一直是金属切削机理与加工工艺研究中的重要研究对象。切削力值决定了加工时的能量消耗并影响着整体工艺系统的变形，并且切削力直接影响着切屑形态、工件表面质量、切削热以及加工过程中的整体振动等。随着加工制造技术日益自动化，人们需要建立动态切削力的数据库来满足柔性制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(CIMS)的需求。切削力是人们在设计机床与夹具、优化刀具几何参数和切削参数时的重要参考。准确的切削力模型还是切削加工过程物理仿真的基础。
所以，切削测力仪对于显示切削力的大小和变化就显得尤为重要，设计一台实用、精确的切削测力仪是一个非常有难度和挑战性的课程。
五、毕业设计所应完成的具体工作
1.并将外文文献资料译成中文（译文不得少于5000汉字或20000外文印刷符号）。
2.完成开题报告一篇.
3.绘制设计图纸(零号图2张)
4.设计新型压电式测力传感器2套.
5.完成设计说明书一份.
吹冰、课题研究的预期成果
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