Key words: drilling machine; torque; quartz crystal; sensor; piezoelectric force measuring instrument.

目 录

1 绪论..1

1.1选题背景1

1.2选题意义1

1.3 国内外研究现状..2

1.4未来研究的发展趋势：2

2 方案设计3

2．1压电石英晶体的特性.3

2．1．1石英的晶体结构.3

2．1．2石英的压电机理.4

2．1．3压电效应表达式.7

2.1.4本章小结..8

2.2传感器的主要特性9

2.2.1 静态特性.9

2.2.2 动态特性.10

2.3传感器的选择原理..10

2.3.1根据测量对象与测量环境确定类型10

2.3.2灵敏度的选择10

2.3.3频率响应特性11

2.3.4线性范围.11

2.3.5稳定性11

2.3.6精度..12

2.4压电式传感器12

2.4.1 概述..12

2.4.2 主要参数.13

2.4.3 压电转换.13

2.4.4 应用..14

3方案17

3.1方案设计.17

3.2测力装置设计26

3.2.1 结构设计原则..26

3.2.2 方案一..26

3.2.3方案二31

4结论.37

致谢.38

参考文献39

1绪论

1.1 选题背景

机械制造业为整个国民经济提供技术装备，是国家经济发展的重要支柱产业，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一，先进的制造技术是机械制造行业高速发展的保障。钻削加工作为机械制造领域的一种主要加工方式，其技术水平直接影响着国家的工业化进程。

钻削是孔加工的一种基本方法，钻孔经常在钻床和车床上进行，也可以在镗床或铣床上进行。常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。钻削运动构成：钻头的旋转运动为主切削运动，加工精度较低。

  在钻进过程中，会各种物理现象，如钻削力、热、温度、刀具磨损和破损等，都是各种物理现象的物理现象。这些物理现象表明，他们密切相关的变形和变化规律的金属，钻削过程中，以确保加工质量，提高生产率，降低成本，促进加工技术的发展，具有非常重要的意义。 

1.2 选题意义

金属钻刀在钻削过程中使工件材料变形所需要的力，叫做钻削力。钻削力是工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。钻削力是影响机械加工的主要因素之一，其大小和稳定性很大程度上决定了零件表面质量和刀具的寿命。在钻削加工中，钻削力是反映钻削过程的主要指标，通过对钻削力的研究可提高加工效率和质量。钻探钻井的研究机制,能耗的计算,设计的机床,刀具,夹具,优化刀具几何参数等,都有非常重要的意义。在自动化钻削加工中，如何识别刀具磨损并及时更换已磨损的刀具是保证产品质量和自动化钻削过程正常进行的关键问题之一，为此，国内外学者提出了许多监控方法，其中，钻削力是被认为是具有实际应用前景的监控方法。在被吃刀量小于1μm的超精密加工中，钻削力直接影响钻削热的产生，并进一步影响刀具磨损、耐用度和加工精度。

钻力测力计是最有用的工具之一,在金属切削实验中,它可以切割不同材料研究、钻力条件对钻削力的影响。通过对这些影响的分析，就能确定某些重要的参数，例如前刀面平均摩擦系数、钻削时工件材料的有效平均抗剪强度和功率消耗。

   钻削力为提高加工精度提供理论依据。对硬质合金的切削机理研究一直是人们的研究热点，钻削硬质合金时，如果增大切削力，将会导致工件产生的塑性变形增大，并且若钻削力较大，极易导致机床运动链产生较大的误差，由钻削力导致的误差是数控加工误差中的重要成分之一。为了有效减小数控加工的误差，就必须研究对钻削力误差的补偿。分析钻削力还可以为加工过程中合理选择刀具几何参数和优化钻削用量提供指导，从而实现改善刀具钻削性能，提高加工精度的目的。所以，精确有效的测量钻削力在生产过程中是十分重要的。