张 军，李新阳，任宗金，钱 敏

(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024)

0 引言

在零件加工过程中，刀具磨损、刀具破损、振动、切削温度等因素，都会造成额外功耗或破坏加工表面的完整性甚至打断整个加工过程[1-2]。

切削力是加工过程中的重要参数[3-5]。利用测力仪来对切削过程进行监控广泛应用于各类机床以及各种加工类别中[6-8]。受到测力仪可测量零件尺寸限制，以及灵敏度小等因素降低了其使用范围。因此设计一种具有高灵敏度、良好静态性能以及试用范围广的测力仪具有重要意义。

由于压电石英力传感器具有刚度高、线性好、温度稳定性好，并具有较高的固有频率，相比于应变式，压电式更适合高动态切削力的测量[9-10]。G. Totis等研制了一种盘型测力仪[11]，由于结构特点只适用于中心对称的工件加工；R. Transchel等[12]研制了一种用于微加工中力测量的测力仪，适合微小件微小力测量；钱敏等[13]研制了一种通过分割电极的方式来测量轴向力、轴向扭矩以及单个侧向力；张军等[14]研制了一种应用于深小孔钻削的测力仪，可测量钻削过程中的轴向力与扭矩；李小鹏等[15]研制了一种整体式切削测力仪，能够测得三向动态切削力，但由于整体结构灵敏度较小；韩丽丽等[16]根据“力矩可在平面上移动，大小不变”的原理，研制出一种无定心测力仪，可测量面域内轴向力与扭矩。综上，少有文章设计一种高灵敏度测力仪，能够同时测量加工过程中三向力以及能够测得在工件上任一点加工时的切削力。……