新型车削测力系统设计及辅助机构研究

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摘要：随着在高精度和高速度的加工技术的开发发展进程中，对高速切削过程中切削力的高精度测量的需求不断增长。因此，高精度、高频率的切削力传感器需求量大。本文是在现有的技术条件基础之上创新、对比并且改良出了新型的三项压电式车削测力仪，并给出了两种不同的方案，形成了两种测力机构。两种方案都尽量规避了各种测力过程中的干扰因素比如切削热、刀具震动等，同时对测力范围有所提高，并在不影响精度的情况下减少了使用传感器的数量，降低了成本，提高了经济性和实用性。68812

毕业论文关键词：车床；测力；压电晶体；切削力；传感器

Research on Design of new turning force measuring system and auxiliary mechanism

Abstract:With the development of machining technology in high precision and high speed of the cutting force in high speed cutting process of the high precision measurement of growing demand. Therefore, high precision, high frequency sensor needs cutting force is large. This paper is on the basis of the existing conditions of technology innovation, a new and improved contrast the three piezoelectric turning dynamometer, and presents two different methods, the formation of two force measuring mechanism. Two kinds of methods to avoid the interference of various factors such as force in the process of cutting heat, tool vibration, and improve the force measuring range, and does not affect the accuracy in the case of reduced use of sensor Reduce the cost, improve the economy and practicality

Key words: Lathe; force measurement; piezoelectric crystal; cutting force

1 课题相关 1

1.1 课题的研究意义以及测力基本原理1

1.1.1测力系统 2

1.1.2 切削力方面的基础研究3

1.2 课题研究的背景4

1.2.1 压电式传感器的国内外现状及发展趋势4

1.2.2 压电车削测力仪的类型5

1.2.3 车削测力的概述5

1.3 车削测力仪的整体结构6

1.4 新型压电车削测力仪上传感器的载荷分析7

1.4.1 传感器的预载7

1.4.2 预载方式7

1.5 压电车削测力仪的装配9

2传感器的设计10

2.1 传感器晶组的设计 10

2.1.1 石英晶体几何切型选择 10

2.1.2 晶体的构成11

2.1.3 如何选择晶体的切型11

2.2 结构设计原则 13

3测力辅助装置的设计17

3.1方案117

3.1.1 构件的组成及其工作原理17

3.1.2 计算各方向车削力20

3.1.3 车刀弯曲强度校核计算21

3.1.4 连接底板的螺栓确定及强度校核22

3.1.5 顶盖的螺栓确定及其强度校核24

3.1.6 结构特点24

3.2方案224

3.2.1 构件的组成及其工作原理24

3.2.2 计算各方向车削力27

3.2.3 传感器获得的数据计算28

3.2.4 车刀弯曲强度校核计算28

3.2.5 连接底板的螺栓确定及强度校核29

3.2.6 顶盖的螺栓确定及其强度校核31

3.2.7 结构特点31

3.3 总结 31

致谢32

参考文献 33

1 课题相关

1.1 课题的研究意义及测力基本原理

在现代加工方向上，伴随切削加工的发展方向朝着更高速度、更高的精度、更高度的自动化行进,在切削的过程中，监控技术的要求也有了更大的提高。不过，不管是自动化机械加工方面的技术，还是在器械生产的行业中，对加工过程的检测长久以来都是一个棘手的问题。如果想要自动化加工的器具发挥最大的工能，呈现最好的优点,让生产的结果更加优良,提高加工设备的速度,监控加工过程并且监控和检测设备是一个很重要的方法。我们很容易就能从实验的结果中看出,切削力都可以大致的，反馈切削的每一个动态状态,检测并且调控切削时产生的力的大小，是领域内很有效的研究办法。切削力是一个关键的反映金属切削条件的因素，就像工件质量，切削功率还有在金属切削操作中的刀具磨损。通过实时切削力的测量观察切削条件，对及时调整切削参数、提高切削效率、延长刀具寿命、降低加工成本等方面都有极大的提升。文献综述