三向压电式车削测力仪结构的优化设计

YDC-Ⅲ87型刀杆式三向测力仪不仅具备一般压电测力仪的高刚度、高固有频率等优良的动态性能,而且具有结构简单、性能可靠价格全家等优点。本文从理论与实践两方面介绍了测力仪的动态参数设计和背景性环结构的优化设计,并简要介绍经优化后的测力仪静态与动态性能的温度效应实验。     

多维测力仪扰力解耦算法研究

多维测力仪各向力之间的干扰是影响测量精度的主要决定因素之一。从测力仪标定数据处理分析的角度,提出了一种基于测力仪标定线性回归直线方程的解耦算法,并用Matlab进行解耦运算。研究结果表明:采用解耦算法,可有效地减小多维测力仪各向之间的扰力误差,提高测力仪的测量精度。     

具有解耦算法的测力仪测试系统的研制

介绍了一种具有解耦算法的测力系统,可减小三向切削力的相互耦合,提高切削力的测试精度,建立切削力与切削用量(背吃刀量、进给量、切削速度)之间的经验公式,并将所有数据以MATLAB可分析与处理的M文件输出。     

整体式压电三向车削测力仪的研制北大核心CSCD

针对三维动态车削力的测量需求及刀杆式、平台式压电测力仪的不足,研制了一种带有双弹性环结构的整体式压电三向车削测力仪。设计了测力仪的2种结构方案,并对比了2种方案的优劣,阐述了测力仪和压电测试系统的测量原理,对测力仪进行了静态标定实验和动态冲击实验,实验结果表明:测力仪具有优良的静、动态性能,满足了动态车削力的测量需求。     

八角环电阻式车削测力仪在车床三向力静刚度测定中的应用

阐述测定机床刚度的基本方法,并在以往测定机床刚度方法的基础上,采用八角环形电阻式三向车削测力仪测定机床刚度的方法,一方面可以不对测力圈进行标定,另一方面可以直接测量出FX、FY、FZ,从而减少几何运算,提高机床刚度的测量和计算精度.     

基于传感器增强的测力仪实验平台扩展方法

针对现有测力平台无法满足大尺寸特征实验、微细切削实验以及缺乏多信号融合等问题,提出了基于传感器增强的测力仪实验平台扩展方法。以Kistler 9257B压电测力仪为基础,对测力平台进行扩展。通过增加大尺寸测力板满足大尺寸特征的切削实验要求。同时增加加速度传感器,通过测量加工过程中工件的加速度,对切削力进行惯性力补偿,提高切削力的测量精度,并可用于微细切削实验。此外通过将声发射传感器监测加工过程中的声发射信号同切削力和振动信号融合,为加工过程中刀具状态的辨识提供依据。验证表明,经过扩展的测力平台可以达到预期的效果。     

一种三梁结构六维力传感器设计与研究

设计了一种三梁结构六维力传感器,详述了传感器弹性体在各载荷分量作用下应变梁的应变情况,并通过合理的应变片组桥电路将各载荷分量信号转换成电压信号输出。提出了一种简化计算解耦矩阵的方法,最后通过有限元仿真技术施加10组载荷,求解并验证解耦矩阵,结果表明该六维力传感器设计方案和解耦方法完全可行。     

嵌入薄膜传感器的可换刀头车刀测力仪设计与分析

设计了一种嵌入薄膜传感器的可换刀头测力仪,用于测量车刀切削过程中的主切削力与进给力。将车刀的刀头与刀柄设计为分离式两段结构,通过法兰套筒将刀柄与不同形状的车刀刀头对接,实现刀头的可换性。利用直流磁控溅射、光刻技术等方法制备Ni80Cr20合金薄膜应变传感器,该传感器通过真空扩散焊接方式安装在靠近法兰一端的刀柄表面,靠近法兰一端的刀柄中间部分设计为多层台阶凹槽,从而提高传感器灵敏度。利用ABAQUS软件对模型进行静力学仿真,分别在刀尖处施加单向力和三向组合力,得到测力仪输出电压和施加的三向力系数为0.0113-0.0114mV/N,误差为5.4%-6.5%。对比并分析了输出电压与外力之间的关系,通过传感器的单轴拉伸试验得到传感器的电阻应变系数为1.68;在单向力拉伸作用下传感器的测量灵敏度为0.0037mV/N。     

基于压电测力仪三维质心测量方法研究北大核心CSCD

针对被测模型质心测量精度高、变化范围小的动态测试需求,以四点支撑式压电测力仪为基础开展了测量方法研究。分析对比单一状态测量质心法与两状态测量质心方法,以测量精度为目标对两状态测三维质心法进行研究与改进,最终确定图解法三维测量质心。通过仿真分析进行了方法可行性验证,设计两状态质心测量结构,采用放置小砝码进行质心测量实验。实验结果表明:改进后的测量方法满足三维质心的测量精度需求。     

基于有限元分析的微孔钻削测力仪研究

通过分析应变式测力仪传统理论模型,设计了一种用于微小孔钻削测力仪的灵敏元件等效模型.利用有限元分析工具对测力仪灵敏元件进行了动力学和静力学分析,对测力仪的结构尺寸进行了优化设计,使测力仪的固有频率和灵敏度达到较为理想的状态.在此基础上研制了一套高灵敏度应变式微小孔钻削测力系统,通过试验验证,取得了比较理想的微小孔钻削过程力信号曲线,测力仪的测力范围、灵敏度、固有频率都达到了设计要求,可以满足实际工程应用和测试研究的需要.     

高速铣削镍基合金GH4169切削力的试验研究

镍基合金广泛应用于航空航天上,但加工起来比较困难。文中以镍基合金GH4169为试验对象,进行了高速铣削试验,研究铣削速度vc、轴向切深ap、径向切宽ae和进给量f四个切削参数对切削力F的影响,从而为生产实践提供指导。     

自由切削阶梯端铣刀铣削力试验研究

在传统阶梯端铣刀大平面铣削加工中,能采用较大的切削深度、进给速度和较高的铣削速度以提高铣削效率,但切削深度不能大于刀片边长的2/3,刀具耐用度和生产率较低。本文介绍了一种自由切削阶梯端铣刀的基本理论,每齿进给量和切削深度较大,能有效提高加工效率。通过铣削力试验,证明该自由切削阶梯端铣刀的铣削力比传统端铣刀低30%以上,刀具耐用度提高。     

PCBN刀具端面铣削淬火钢的铣削力研究

通过试验分别研究了铣削用量、刀具几何参数、工件材料硬度、刀具磨损情况和PCBN材料的晶粒粒度对铣削力的影响，得出了铣削力的经验公式，并提出了降低铣削力的具体途径。     

高速铣削力测量与研究分析

在高速铣削条件下，利用PCI-1712高速数据采集卡进行数据采集，应用MATLAB软件中信号处理工具箱（SPTOOL）和小波分析工具箱（Wavelet）进行数据处理，从时域和频域两个方面研究原始切削力信号和其不同频率段的重构切削力信号，说明切削力信号的小波系数分析和功率谱分析对于研究切削力有重要意义。     

基于神经网络的多维力传感器静态解耦的研究

提出了基于人工神经网络进行多维力传感器静态解耦的方法。维间耦合是制约多维力传感器测量精度的主要因素，为克服传统线性解耦方法的局限性，利用BP神经网络的强非线性逼近能力研究了多维力传感器的非线性静态解耦。以研制的微型5维指尖力／力矩传感器为对象进行了解耦实验，结果表明，与基于最小二乘的线性解耦方法相比，提高了解耦精度。     

铣削力预测研究进展

从切削几何条件不变的平直面加工和切削几何条件可变的曲面加工两个方面综述了当前铣削力预测方面的研究成果。指出研究复杂曲面加工的铣削力预测,尤其是非球头铣刀复杂曲面五轴加工的铣削力预测是本领域的重要发展方向。     

基于铣削力仿真的稳定域叶瓣图构建

颤振稳定域分析的叶瓣图构建为铣削过程中参数优化的基础,但对于实际加工来说,铣削力不易通过测试获取。针对此问题,展开了基于铣削力仿真的叶瓣图构建方法研究。首先,通过有限元仿真模拟实际铣削过程,得到铣削力大小以及铣削力系数;其次,通过模态试验获取主轴-刀具系统的模态参数,再以铣削系数和模态参数为基础,构建铣削稳定性叶瓣图;最后,结合实际铣削加工的试验测试验证了叶瓣图的正确性。本研究可为优化切削参数、抑制实际铣削过程中颤振的产生提供参考,不仅可以提高工件的加工效率,也增强了系统的稳定性。     

淬硬碳素工具钢高速铣削力试验研究

对淬硬碳素工具钢T10进行了高速铣削试验,研究了铣削速度、铣削深度、铣削宽度、进给速度对铣削力的影响。结果表明：铣削力随着铣削速度的增加先增大后减小;铣削力随着铣削深度的增大而增大,且变化明显;铣削力分别随着进给速度和铣削宽度的增大而增大,但变化不明显。     

基于Z-MAP方法的球头铣刀铣削力的建模

瞬时刚性切削力的建模是铣削加工物理仿真的基础,然而,球头铣刀的刀齿形状复杂,加工过程中姿态多变,瞬时刚性铣削力的建模难度较大。在考虑刀具姿态调整的情况下,通过齐次坐标变换建立了刀齿的运动轨迹,提出了一种识别刀具和工件瞬时接触区的改进Z-MAP算法,通过计算当前刀齿的参考线与工件的边界面或刀齿扫掠面的交点求出瞬时未变形切屑厚度,并采用非线性回归的方法辨识了切削力系数,在此基础上使用微元积分法建立了瞬时切削力的计算模型。为了验证仿真模型的可靠性,分别进行了垂直加工和倾斜加工试验,试验和仿真结果具有较高的一致性,表明该建模仿真方法是有效的,可以为实际加工中参数的选择和优化提供理论依据。     

陶瓷刀具高速铣削4Cr13不锈钢铣削力试验研究

采用单因素试验,分析了切削速度vc、每齿进给量fz和切削深度ap对铣削力的影响规律,结果表明:随着切削速度vc的增大,铣削力减少;随着每齿进给量fz和切削深度ap增大,铣削力增大。同时,设计了4Cr13不锈钢正交试验方案,基于概率统计和回归分析原理,建立了4Cr13不锈钢高速铣削的铣削力模型,对建立的铣削力模型进行了显著性检验,检验结果表明所建立的回归方程呈高度显著检验状态,并对其进行了验证,结果表明该模型与实际情况拟合得较好,故可用其来预测和控制铣削力。