高灵敏度深小孔压电钻削测力仪的研制.pdfVIP

第9期 机械 设计 与制造 2011年 9月 MachineiT Design Manufacture 8l 文章编号 ：1001—3997(2011)09—0081-03 高灵敏度深小孔压 电钻削测力仪的研制 张 军 刘建红 钱 敏 (大连理工大学 机械工程学院，大连 I16024) Developementofhigh—sensitiVitity—piezOeIectricdynamometerapplying insmall—deep—holesdrilling ZHANGJun，LIUJian—hong，QIANMin (SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalianl16024，China) … ●川 圳 圳 川 州 … 川 州 ^ ^ … t … 摘【 要】研制了用于测量深小孔钻削加工的高灵敏度压电式动态测力仪。通过分析深小孔钻削 加工的特点，明确了该条件下测力仪应具备的高灵敏度等性能。为了使测力仪具有高灵敏度的性能，从 传感器测力原理及测力仪的结构等方面进行了详细论述。讨论了两种扭矩测量方法，分别设计 了最简 中图分类号 ：TH16，TH823 文献标识码 ：A 1引言 不易推广使用。吉林某大学等研制的应变片式微小孔钻削测力仪41] 采用具有辅助支承的测力仪结构，具有很小的鉴别力阀值、较高的 深小孔广泛应用于汽车、电子、光纤通讯和流体控制等领域， 灵敏度和较大承载能力，但其非线性度低、固有频率不够高。大连 它的加工历来是机械制造业中被人们关注的问题之一。深小孔加 某大学和山东某大学研制的SDZ—B型新型高灵敏度压 电式钻削 工的方法很多，按原理可分为机械加工和特种加工两大类lll。对直 径≤10mm，深径 比／／d=(5～20)的一般深孔 ，国内外最常用的加工方 测力仪 噪用弹性筒柱螺纹预紧结构，抗干扰能力强，静态性能指 法仍然是麻花钻钻削加工。钻孑L属于半封闭式切削，在深孑L钻削过 标较高，同时此测力仪测量范围大，轴向力在(O～80)kN，扭矩为(O～ 程中排屑、散热和导向问题显得更加尖锐 。而且钻头形状不规则， 70)Nm，不利于提高钻削小力的测量精确。哈尔滨某大学研制的压 深孔钻削中的合成力是影响钻头 自导向性的必然因素13]。若能以钻 电一应变组合式新型切削测力仪 ，根据钻削中轴向力和扭矩的不 头上的钻削力为监测对象，当钻削条件突然恶化，导致钻削力瞬时 同特点，采用不同的方法分别测量，各力相互干扰小，测量结果更 增大时，测力仪将检测力值反馈给检测系统，便可主动采取解决措 准确，但这种组合式测力仪结构复杂，易产生非线性干扰，组合刚 施，减少不必要的损失，提高加工效率。因此，研制用于监测深小孑L 度低，容易振动，对深小孔钻削力的测量精度影响较大，故设计的 加工过程的钻削测力仪有理论和应用意义。 二维力动态钻削测力仪应以结构简捷为宜。 国内外对钻削测力仪的研究 ，从测量原理上分主要有应变 由此 ，为实现深小孑L钻削力的实时监测，设计了一种具有高 式、压电式和组合式。瑞士Kistler927IA型13钻削测力仪内装一个 灵敏度性能的压电式动态测力仪。该测力仪采用两个传感器的配 双向力传感器，结构紧凑，钻i~lJN量效果好，其工艺水平要求较高， 置型式，结构简捷、稳定性高；量程范围与所测小力的匹配度高，有 ★来稿 日期：2010一l1—06 ★基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(