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1.1设计对象分析钻削力是金属切削过程中几个主要的物理现象之一，切削热的产生主要直接由切削力决定。钻削力的大小影响着加工工艺精度、刀具寿命和加工表面质量，同样，切削力也是设计机床、夹具等设备不可缺少的依据之一。钻削力在钻削机理的研究、自动控制和自动检测等方面也有相当重要的作用，因此，钻削力在机械工程中具有重要意义。35164
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钻削力是动态矢量，有大小和方向两个因素。为了方便测定，可以把钻削力分解成直角坐标系中三个方向上的分力。测出三个方向上分力的大小，就能计算出钻削力的大小和方向。由于钻削过程较为平稳，稳态分量占较大成分，因此，本课题便是对测定钻削力二文稳态分量的装置进行设计。钻削力二文稳态分力如图1.1所示。
图1.1 钻削力二位稳态分量
在钻削的过程中，钻头每一切削刃（两条主刃，两条副刃，和一条横刃）都产生切削力，切削力包括切向力（主切削力）、背向力（径向力）、进给力（轴向力）。由于钻头的两条左、右主、副切削刃比较对称，径向分力相互抵消，轴向分力合成Fz，切向分力合成为扭矩M。因此，最终只有进给力与钻削扭矩对钻削钻头产生影响。本课题的测试系统的测试对象就是钻削过程中的轴向力 Fz 和扭矩 M 。论文网
1.2 设计目的与意义
1. 本次课题的设计题目为钻削测力系统的辅助装置设计，所针对的压电式测量系统是目前最先进的测力系统。通过分析计算测力系统，培养锻炼工程研发的能力。了解钻削传感器的工作原理和测力方法。
2. 通过绘制机械图、编写设计说明书，训练和提高学生科技写作能力、查阅机械标准及规范、应用计算机绘图、编写技术文件的能力。
3. 以目前通用的测力仪为依据,，设计精度、灵敏度更高的新型测力仪。
4. 本测试系统的设计涉及多个学科的综合，含测试技术，电工学，机械工程等相关学科，培养学生专业课程设计及综合运用知识的能力。
1.3 国内外研究现状
未来研究的发展趋势：
(2. 总体方案设计
2.1 钻削测力系统的辅助装置方案设计原理
钻削力测定方法很多，测力仪是检测机床加工系统质量的重要测量仪器。本课题所针对的压电式测量系统是目前最先进的测力系统。
随着电荷放大器的研制成功与应用，利用压电效应的压电测力仪逐渐被应用于机械量的测量之中。在外力作用下，具有压电效应的压电材料变形后其表面产生电荷，从而实现非电量测量的目的。
压电钻削测力仪对于轴向力的测量利用石英晶片的纵向效应；对于径向力的测量利用石英晶片的剪切效应；对于扭矩的测量采用“力×力臂”法 。
钻削过程中产生的轴向力Fz和扭矩M作为输入信号，是测试对象。切削力作用在传感器上是传感器上的应变片产生应变，转化交流电桥中应变片中电阻变化，这样就将切削力转化为电路中的电压，进而再通过动态应变仪与传感器显示出Nz和Tm,最后根据相应的转化关系即可求得轴向力Fz和扭矩M。
压电钻削测力仪设计的核心是根据压电效应原理来正确选择敏感元件的几何切型和晶组组成方式。
在整个测试系统中，影响轴向力Fz和扭矩M最终测定结果的主要因素是Fz和M之间的相互干扰。在测试系统设计中一方面要在传感器设计上，在测试过程中采取种种措施尽量减小相互之间的干扰，另一方面要定量测出互干扰灵敏度系数，以便在数据处理过程中去掉互干扰因素，使测量精度得以保证。
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