高灵敏度深小孔压电钻削测力仪的研制

研制了用于测量深小孔钻削加工的高灵敏度压电式动态测力仪。通过分析深小孔钻削加工的特点,明确了该条件下测力仪应具备的高灵敏度等性能。为了使测力仪具有高灵敏度的性能,从传感器测力原理及测力仪的结构等方面进行了详细论述。讨论了两种扭矩测量方法,分别设计了最简捷的测力仪结构形式,进行了相应的实验,对结果进行了比较和分析。静、动态标定结果证明,双传感器分布结构的测力仪灵敏度高,动态性能、精度等均达到规定标准。在此基础上,分别进行了测力仪灵敏度一致性实验和实际钻削加工验证测试,测量结果表明,在测力仪的测试区域内均可准确、可靠地测量出深小孔钻削力。     

固定式三向铣削测力仪的研究

由于铣刀在铣削过程中切削位置不同,固定型铣削测力仪将产生输出误差。为降低铣削位置变化对传感器输出的影响,研制了一种四竖直敏感梁结构的应变型固定式三维铣削测力仪。研究表明,当铣削位置范围限定时,该测力仪可以将输出信号误差维持在可用范围,并分别进行了静态力测量和动态铣削实验。在静态力测量实验中,在70mm×70mm×15mm工件上,传感器解耦偏差不大于5.58%;在动态切削实验中,使用相同加工参数在不同位置处铣削,传感器测得的铣削力峰峰值最大相差3.73%。对该铣削测力仪的研究为解决竖直方向高刚度的应变型固定式铣削力传感器的解耦问题提供了新的思路和参考。     

嵌入薄膜传感器切削力测量用刀具的结构设计

设计了一种嵌入薄膜传感器切削力测量用刀具模型。对刀柄通过铣槽、钻孔等方式加以改进优化,利用磁控溅射、光刻技术、扩散焊接等方法在45钢弹性薄片基底表面制备Ni80Cr20合金薄膜电阻栅,形成测力应变传感器并安装在刀柄表面。使用ABAQUS软件对模型进行力学仿真分析,结果表明:传感器电阻栅布置在弹性基底中心位置能有效地提高其灵敏度;改进刀具测力系统的输出电压,为初始刀柄输出电压的2.42倍,可以增加传感器输出值;相同条件下,传感器输出电压随弹性基底厚度的减小而增大。     

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。     

压电式多维力传感器研究

针对传统压电测力仪有效测试区域有限、在不同测试位置输出结果不一致、扭矩值获取繁琐的等问题,基于传感器布置方式及石英晶片切型的特点,提出一种采用正八边形晶片的多维力传感器。在理论分析的基础上,通过计算仿真验证了正八边形晶片的设计合理性。对研制的多维力传感器进行了标定实验,标定结果显示：各传感器切向灵敏度高、各向线性及重复性好、向间干扰小,具有良好的测试性能。     

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。     

换向器滚压加工过程监测系统

根据换向器滚压加工成形的要求,提出选用电涡流传感方法对换向器成形的接触间隙进行检测,同时利用压电测力方法主动检测成形过程力的变化,将两种信息融和,构成检测系统.研究了位移传感器输出与被测间隙宽度、深度等之间的规律、电压限幅问题以及试件边缘翘曲的影响.通过压电测力仪同步测量加工过程力的变化规律,分析了夹具轴状况、压轮位置、接触间隙对力信号的影响,并进行了实验验证,弥补了单一信号的不足,提高了检测系统的准确性和可靠性.     

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。     

PCD刀具钻削碳纤维复合材料研究

1 试验设备与方案 为开展碳纤维复合材料钻孔试验,搭建的高速钻削试验系统如图1所示,该试验系统由机床部分和钻削力测量系统组成.钻削力测量系统由钻削测力仪、电荷放大器、A/D信号采集卡和PC机等组成,其中钻削测力仪采用Kistler9271A型测力仪,测力仪标定如图2所示.在钻削试验过程中,测力仪内的压电石英传感器将钻削轴向力转化成相应大小的电荷值,并由电荷放大器和A/D信号采集卡将其转化成数值信号,供计算机进行记录和数据的分析处理.     

光模拟信号传输铣削测力仪

本文提出了一种测力弹性元件与铣刀固联、测力信号由光模拟信号传输至机床运动主轴之外的铣削测力仪方案，并对其相关环节进行了设计。实际切削结果表明，该测力仪真实地测量了由于切削参数的变化而引起的铣削力的变化，且工作稳定、可靠，是很有发展前途的一种测力仪。     

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。     

标准测力仪长期稳定度分析——以广东计量院某型号传感器为例

标准测力仪被广泛应用于各行各业,其精度对科学测量力影响至关重要。标准测力仪的主要技术指标包括重复性、方位误差、长期稳定度等。本文以广东省计量院某型号传感器为例,通过对2009-2020年12年内的检定测试结果展开计算分析,全面剖析标准测力仪的长期稳定度变化特性,为标准测力仪精准测量提供依据。     

《机床设计手册续编》选载——机床动态性能试验的方法和数据处理(九)

3.测力传感器 (1)测力传感器的工作原理、特点及应用 测力仪器包括三部分:测力传感器;二次仪表,包括放大器、滤波器等;记录和分析仪器。测力传感器的工作原理、特点及应用见表24。 压电式测力传感器和压电式拾振传感器,的输出为电荷量,不能直接测量,需用电压放大器或电荷放大器     

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。     

新型压电式车削测力仪

新型压电式车削测力仪采用对称的双弹性环结构,该结构的"推挽"特性提高了测力仪灵敏度和实现了传感器XY切型晶组温度自动补偿功能,降低了切削热对测力仪的干扰.同时利用有限元分析软件ANSYS,对测力仪弹性环结构进行了优化设计.静、动态标定的技术指标完全达到了实际工程应用的要求.     

一种二维测力传感器的设计

本文针对驾驶员施加在飞机驾驶盘上的纵横向操纵力测量的问题,分析了测力传感器的受力特点,设计了一种二维力传感器弹性体结构、密封防护结构,提出了一系列稳定性控制措施,进行了可靠性方面的设计。最后,通过测试数据表明该测力传感器能够实现驾驶员操纵力的精准测量。     

压磁式非接触测力传感器的研究与设计

为了实现动态在线测力,以便对设备实施工况监测和故障诊断,设计了一种三磁极压磁式非接触测力传感器.论述了传感器的结构与工作原理,导出了该传感器感应电压输出方程.通过试验,分析了传感器励磁电流强度、频率以及测试磁隙对其输出特性的影响,确定出了合理的磁隙范围.实测结果表明,压磁式非接触测力传感器所能达到的测试精度和灵敏度能够满足一般工程应用要求.     

基于C8051F020的踏跳力动态测量系统

介绍了一种利用C8051F020单片机设计的踏跳力动态测量系统.根据系统功能的要求,给出了系统的整体原理框图.通过对测力传感器感受被测力瞬间动态特性的分析,提出了在测力传感器的设计中应该注意的一些要点.并在硬件设计部分介绍了信号调理、放大滤波电路和串行通讯电平转换电路的设计与实现.最后给出了系统的主控制程序流程图.     

减小箔式应变计热输出分散度的方法

箔式应变计的热输出及其分散度是影响测力、称重传感器性能的重要因素之一,本文提出一种减少箔式应变计热输出分散度的措施,以降低测力、称重传感器的零点温漂值,从而提高温度补偿效率和产品成品率。     

面向切削力测量的圆环式测力仪耦合分析

切削力是描述机械加工时切屑去除过程的重要参数,其精确测量是判断加工状态和提高加工系统可靠性的重要基础。为了提高切削力的测量精度,对圆环式测力仪进行了耦合分析。通过分析圆环式测力仪的组成结构,并通过理论分析研究了多个圆环式复合传感结构之间的耦合关系,修正了切削力分力计算公式。此外,根据刚度的计算公式,利用激光位移传感器测得了圆环式测力仪中多个圆环式复合传感结构的刚度。最后,通过试验研究了经过耦合分析后的圆环式测力仪的基本性能,验证了圆环式测力仪的耦合分析有助于提高切削力的测量精度。