一种基于锰铜薄膜的小型化切削力传感器

切削状态监测是高档数控机床实现智能加工的关键技术之一。而切削力是反映切削状态最直接、有效的技术指标，针对目前商业化的切削力传感器存在的体积庞大、兼容性差等问题。设计了一种基于锰铜薄膜的小型化切削力传感器，该传感器以整体代替刀垫的形式嵌入到刀具当中，该切削力传感器为典型的三明治结构:基底、薄膜传感层和盖板。该切削力传感器以基底为弹性敏感元件，附着于基底上的锰铜薄膜电阻为转换元件，通过仿真分析，依据基底上应力分布规律设计了关于基底长对称轴对称分布的栅条状锰铜薄膜电阻结构，并利用微纳加工技术实现了薄膜电阻的制备，最后利用盖板封装以形成传感器原理样机。所研制的切削力传感器结构紧凑、兼容性好。实验结果显示该切削力传感器的静态总精度为8.09%、线性度为2.60%，具有基本具有切削力测量的能力，为后续研究提供了可借鉴的经验。