铣削加工测力刀柄参数优化设计研究

为适应高精密加工对切削力的监测需求,文中面向铣削加工设计了一种无线测力刀柄,使用压电薄膜和弹性检测梁采集力信号。为提高检测信号的灵敏度,基于COMSOL Multiphysics软件使用Nelder-Mead算法对刀柄的结构参数进行优化设计,并通过有限元仿真对优化结构进行刀柄结构刚度校核和动态特性分析,最后进行铣削对比实验,验证设计方案的可行性。结果表明,文中设计和优化的测力刀柄具有良好的灵敏度,刀柄的动静态特性满足使用需求,是一种有效的切削力监测方案。

测力刀柄系统标定技术研究

测力刀柄系统可实时监测切削过程的轴向力和扭矩的变化,为测试自主设计的测力刀柄系统的使用性能,设计并研制了一套标定辅助工装,搭建了标定实验平台,完成了静、动态标定实验。采用逐级加、卸载法,确定了测力刀柄系统的线性度、重复性和滞后性等静态特性指标;通过脉冲激励法获得了测力刀柄系统的固有频率、阻尼比和最大工作频率等动态特性指标。最后,针对测力刀柄系统进行了钻、铣削对比切削实验,结果表明,该系统与Kistler测力仪相比,在轴向和扭矩方向上的测量偏差均小于2%,能够准确反映动态切削过程中轴向力和扭矩的变化。

测力刀柄结构设计与分析

介绍了适用于加工过程中切削力测量的测力刀柄的设计,测力刀柄的弹性元件采用薄壁圆筒的结构形式,成功地解决了灵敏度和刚度之间存在的矛盾。利用有限元分析软件ANSYS进行仿真计算,结果表明所设计的测力刀柄具有良好的静、动态性能。

多维测力刀柄系统硬件设计初探

切削力是描述切削过程最基本的物理量,最能反映切削过程中刀具的状态信息。应用传感器集成技术的多维测力刀柄结构紧凑、实用性强,避免了传统传感器设备在灵活性和可重构性方面的局限。多维测力刀柄在切削加工过程中随主轴高速旋转,不便于采用常规的有线连接方式,因此对供电方式、信号传输等提出了无线化、集成化的要求。切削力的测量为刀具状态监测等研究提供基础,因此加工过程切削力测量传感器的研究引起了研究人员的重视。本文从多维测力刀柄的硬件设计入手,在测力刀柄结构设计的基础上实现了硬件电路设计。

新型四维铣削力测量刀柄

介绍了一种用于铣削力测量的新型测力刀柄。这种应变式测力刀柄以薄壁圆筒作为弹性元件，采用无线电遥测的方法传输测量信号，配备了先进的感应式电源，解决了供电方式这一影响测力刀柄实用化的关键问题。标定结果表明，测力刀柄具有良好的静、动态特性。最后，就测力刀柄旋转特性导致的特殊测量结果进行了分析。

用于钻、铣削过程的四维切削力测量刀柄

介绍了适用于钻、铣削加工过程刀具监控测力刀柄的设计思想，比较了几种不同结构测力刀柄的优缺点，提出了用薄壁圆筒作为传感器弹性元件的新构思和四维测力刀柄的静、动态性能。