郭 强，赵知辛，薛旭东，潘晓阳

(陕西理工大学机械工程学院，陕西 汉中 723000)

0 引言

在切削过程中，切削力对刀具寿命、切削加工的温度及成形后表面质量有重要的影响[1-3]。在许多机床上，切削过程中加入了切削力的实时监测，以实现对一些成本较高、加工要求苛刻零部件的精确加工。针对现有测力仪结构出现的一些问题[4]，譬如：抗干扰能力差、易受外界影响、在较大应变测量时结果出现较大的非线性等。如何提高切削力测量的精准度和灵敏度，成为当前测力仪理论及应用研究的方向之一。

针对上述问题，国内外诸多学者展开了相关研究。如Korkut I[5]基于应变测力计开发了相关数据采集系统，在一定载荷范围内可以保证较低的交叉灵敏度；易力力等[6]研发了新型切削力测量装置，通过对三向电的校准，确保相关响应系数稳定；Panzera T H等[7]通过方差分析，验证了设计的应变测力计在切削深度上具有和压电式测力计具有相近性能； Sheikh-Ahmad J Y等[8]通过有限元法确定应变节点和灵敏度节点位置，并研制了一种搅拌摩擦焊测力仪，通过试验发现具有高线性响应，受干扰较小；刘明尧等[9]将光栅应变传感器用于检测切削力，通过试验发现能有效的避免电磁影响。

大多学者通过开发相关系统或研究传感器来提高测量精度，根据相关文献[10-12]可知，使用灵敏度较高的应变传感器可以提高传递率、提高传感器弹性体固有频率可以改善响应特性。本文将通过对测力仪本身结构进行优化，提高测力仪的应变与结构一阶固有频率来提高应变片感知变形的能力，在降低测量误差的同时降低切削过程中产生结构共振的可能。……