吴凤和, 张 宁, 李元祥, 郭保苏

(1. 燕山大学 机械工程学院,河北 秦皇岛 066004;2. 河北省重型智能制造装备技术创新中心,河北 秦皇岛 066004)

1 引 言

智能制造是新一轮工业革命的主攻方向,智能生产是智能制造的主线[1],实现切削状态的在线监测是实现智能生产的先决条件。切削力作为切削过程中最为稳定也最易获取的重要参数之一,可为研究刀具磨损状态监测、颤振监测与抑制、加工表面质量预测等在线监测提供重要的数据,并进而实现刀具参数优化设计、切削参数优化等目的。因此,很多专家学者对切削过程中切削力的测量方式进行研究,并设计了多种结构类型的测力装置。目前,板式测力仪以测量精度高、设计制造方便等特点,成为最常用的切削力测量装置,但由于板式测力仪的安装面板对工件的尺寸和重量有限制,且易受到切削液长期浸溅而造成表面腐蚀,所以常常仅限于实验室使用,不适用于生产加工过程中力的测量。因此,许多学者尝试将传感器集结在刀柄或主轴上以实现切削力的测量。Totis等[2]将三向力传感器安装在可转位刀片下方进行力信号的感知,可实现每个刀齿的切削力测量;Suprock等[3]在刀具上集结了多类型测量传感器,实现了力、扭矩和温度的监测;Rizal等[4]研制了一种应用弹性梁结构的应变式三维测力刀柄系统。

测力装置在使用前需通过实验建立输入量(载荷)和输出量(电信号)之间的关系及规律,该过程称之为标定。……