中南大学刀具实验报告

中南大学刀具实验报告内容摘要：

传感器 工件 车刀 测力仪 电荷放大器 A/D 转换器 计算机 5 该测力仪同一些必要的二次仪表组合在一起，可以完成切削力的静、动态测试，可以准确而容易地获得金属切削加工中最重要的参数，既三维切削力。 全属切削理论的研究已由过去的静态测量发展到动态测量，对测力仪有了更高的要求。 Y DCIII89A 压电式车削测力仪能以其高刚度、高灵敏度、高固有频率能很好地满足静、动态测试的要求， 可测出任意方向力的三个相互正交的分量(FX,Fy,Fz)。 2．压电石英晶体三维力传感器原理 （ 1）基本原理 压电石英晶体三维力传感器的结构如图 2 这种传感器有三对不同切型的石英晶片装入壳体内构成。 其中一对采用具纵向压电效应的切片，只能测量垂直仪的 Z 向力；而另外两对晶片由于采用具有切向效应的切型，且相互灵敏度方向成 90176。 放置，因此可测 X， Y 向的分力。 这样空间任何方向的力作用在传感器上时，传感器便能自动地将力分解为空间相互正交的三个分力。 （ 2）传感器的特 点 a、刚性好。 石英的弹性系数 E=8000kg∕ mm2，而通常石英晶片厚只有约 lmm，因此整个传感器的刚度相当于一个实心铸铁块的刚度。 b、灵敏度高。 因为压电传感器属于“无位移”型传感器，理论上电荷量只与应力有关，而与位移无关，这样系统的刚性可以大些，而对灵敏度没有太大的影响。 6 c、线性好，而且一般情况下几乎没有滞后现象。 d、频率响应宽。 特别适合动态测量， X, Y 两向固有频率均在 5 kHz 以上，而 Z向固有须率可达 25KHz 以上，若装在合适结构中，频响还可提高。 e、稳定性好。 时间老化低，无热释电现象，对 温度敏感性比电阻电感传感器要小得多，因此灵敏度基本保持为常数。 出厂时以标定好。 F、调整、使用方便。 压电系统没有绝对零点，可以选定任意给定的状态作为零点。 在准静态测量中，力的动态部分比稳态部分小很多。 若希望将动态部分放大或只显示动态部分，只需将电荷放大器清零，并且将灵敏度换到高档即可，而不管静态部分的大小。 这一点对自适应控制和用概率论方法进行数据处理十分有意义。 （ 3）测力仪静、动态标定 . 静态标定：目的是为了得到静标曲线，以便求得各项灵敏度、线性误差、重复性误差、向间干扰等静态性能参数。 由于该传感器 稳定性好，时间老化低，无热释电现象，对温度敏感性比电阻电感传感器要小得多，因此灵敏度基本保持为常数，出厂时已标定好。 实验时将三台电荷放大器的的传感灵敏度旋钮分别调至标定结果中的数值。 动态标定：目前主要有激振法和钢球冲击法两种，主要是用于求得频率响应曲线。