1 选题背景和意义   随着人类进入21世纪，科技已经进入了新的纪元，与此同时切削加工向着高速、高精度、高度自动化方向发展，现代自动化加工中对切削过程的监控技术也提出较高的要求，而各种自动化机械加工设备与制造系统绝大多数并不具备加工过程的监控功能。为使这些高度自动化加工设备充分发挥其优良性能，确保加工质量，提高生产效率，对刀具加工过程中的状态监测与控制就尤为重要。通过切削过程中切削力的监控，即可对切削过程监控，检测切削力是目前国内外研究与应用最多的监控方法之一。79927

1 选题背景和意义 1

1。1 应变式测力仪 2

1。2 压电式测力仪 2

2 目前有关的一些钻削测力仪的研究成果 4

2。1 新型高灵敏度压电式钻削测力仪 6

2。2 新型压电三向钻削测力仪 7

2。3 无定心钻削测力仪 7

3 方案论证及确定 8

4 进度安排 8

5 参考书目 9

切削力能直接反映刀具状态，目前可用于反映刀具状态的参数较多，但主要是围绕着监测切削力展开的，因为切削力可以直接反映出加工过程中刀具的实际状态并且干扰因素少。监测刀具的主要作用有：（1）可以提高生产效率，降低生产成本；（2）提高加工过程安全性，降低废品率。论文网

    切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1－1所示。测力仪(测力传感器)通常安装在刀架(车削)或机床工作台上(铣削)，测力仪将被测的切削力转化为电模拟信号，热电动势也被转化为电模拟信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，通过A/D卡将其转化为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台（例如labview），将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

图1。1　切削测力系统的构成

   常用的机床测力仪种类很多，有机械式测力仪和电器式测力仪。而电器式测力仪中又以电阻应变式测力仪应用较多，另外，还有其他测力仪，如压电晶体测力仪、电感式测力仪、光电式测力仪和电容式测力仪。一般对测力仪的要求有： 

(1) 灵敏度高。目前常用的应变片和应变仪可测得小到5个微应变（5×10-6），有的   甚至可精确到一个微应变。 

(2) 能测静载荷下的应变，也能测动态应变。 

(3) 可在高温、高压和比较复杂的环境下进行测量，也可在液体中进行。 

(4) 仪器、元件使用方便，测试方法较易掌握。 

1。1 应变式测力仪

  电阻应变效应：导体或半导体材料在应力作用下产生机械形变，其电阻值也发生相应的改变的这种效应为电阻应变效应。

  应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图1－2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即 

                                    图1。2　电阻应变片组成的电桥