专利名称:六筋结构切削测力仪的制作方法
用于机械切削力的测定。
目前机械切削加工切削力的测定，通常采用的应变式测力仪，均属弯曲测力形式。这一形式体现在八角环测力仪、平行筋、平行板式测力仪、桁架和悬臂梁式测力仪，其特点是，将应力片粘贴在弹性体弯矩最大处的最大拉、压弯曲应变处。为了产生足够的应变灵敏度，就必须产生足够大的弯矩，这就势必增加弹性体的弯曲长度，但是，粘贴应变片所占据的弹性体长度只占全部长度的极小部分，因而大部分弹性变形，都没有被用于直接测力。计算表明，应变片部分的变形，只占总变形的3-15%。传统应变式测力仪的这一力学弱点，使应变式测力仪成为一种低刚度、低固有频率测力仪。日本特许专利第264016号(测切削力AST式工具动力计)最高刚度也只大约有30公斤/微米。刚度低导致的结果是，固有频率低、频带窄、动态误差大、干扰误差大，使切削测力时状态，脱离无测力仪的实际工作状态，影响对切削过程的动态研究和切削过程的在线检测精度。
鉴于上述存在问题，本发明提出了六筋结构切削测力仪，解决了应变式测力仪低刚度的问题。其评价值是以往应变式测力仪的几十倍，甚至上百倍。(注为了评价应变式测力仪优劣，用灵敏度与静刚度的乘积作为评价值)。
本发明六筋结构切削测力仪，是根据弹性体纯拉、压和纯剪切应变量的大小，只与弹性体的截面有关，与其长度无关的理论。本发明特征是利用6筋结构中完全平行和完全轴对称的4个筋，测量纯剪切与纯拉、压两向力，其余两个筋利用纯剪切，测量第三向力。(见附图)关于X轴对称的平行Z向的两侧4个垂直方向筋，每个筋的外侧都有2片与水平方向成45°粘贴在应变片。当6个筋支撑的工作台面上，接受Z向力Fz时，4个垂直方向筋所承受纯剪切应力，将被4个筋上的8片45°应变片接收，组成全桥。每个竖筋外侧上、下边缘都贴有1片水平方向的应变片，当工作台受X方向力Fx时，Y轴两侧的两筋板分别受到拉、压变形，并组成全桥。上下边沿都贴应变片的目的是为了能够在桥路中抵消Y向力矩的干扰。Fz力对X向测力无干扰。Fx力对Z向测力的干扰可以在Z向桥路中自动抵消。关于Y轴对称的平行水平面的翼状双筋，是用于测Y向力Fy的。这两个筋受纯剪切变形，剪应力被图示45°粘贴的应变片所接收，共4片组成全桥。Z向力矩对Y向测量的干扰，可在全桥中完全抵消。测Fx力、Fz力所以采用4个筋是为了使工作台，在任一点受力，都能保持台面稳定，但是，为使X、Y向灵敏度相等和接近，测Fy的筋高是竖筋的2倍。六筋结构切削测力仪，可以直接设计在车床的车刀杆上。象使用普通车刀那样，使用测力仪，不需拆车床刀架，因而固有频率可以更高，更加适于测动态切削力。
本发明六筋结构切削测力仪，具有刚度高，灵敏度高，固有频率高等特点。比目前应用的压电晶体测力仪的刚度还高5～6倍，且成本较低，具有显著的经济效益和实用价值，可广泛应用于机械切削三向力的测量，特别适用于动态切削力的测量。
图示1为测Fx应变片测纯拉、压共8片2为测Fy应变片测纯剪切共4片3为测Fz应变片测纯剪切共8片实施例按所发明六筋式三向测力仪原理，制作了两种产品LJC-I LJC-Ⅱ。
LJC-Ⅰ三向测力台测力范围0～5×104公斤
工作台面120×120mm2灵敏度εx＝0.6με/kgfεy＝0.65με/kgfεz＝0.68με/kgf静刚度Kx≥2000kgf/μmKy＝Kz≥1500kgf/μm各项分力干扰≤3%非线性度＜1%LJC-Ⅱ三向测力刀杆测力范围0～30公斤(用于微量切削)灵敏度εx、z、y均大于38με/kgf
静刚度Kx、z、y均大于20kgf/μm各项分力干扰≤2%非线性度＜1%。
权利要求
1.一种应变式切削力仪其特征在于该测力仪采用6筋结构。
2.根据权利要求
1所述6筋结构其特征在于4个垂直方向筋45°应变测Z向力，水平置应变片测X向力，其余水平方向2筋45°应变片测Y向力。
3.根据权利要求
2所述应变片其特征在于45°应变片均粘贴在每个筋的中部分全轴对称分布，水平置应变片分别粘贴在4个垂直方向筋的边缘。
4.根据权利要求
3所述应变片其特征在于每个筋中部粘贴2片45°相互垂直应变片，4个垂直方向筋每筋上下各贴水平置应变片1片。
专利摘要
一种应变式六筋结构切削测力仪，是根据弹性 体纯拉、压和纯剪切应变量的大小，只与弹性体的 截面有关。与其长度无关的理论，所设计的六筋结 构切削测力仪。其特点是，具有高刚度、高灵敏高、 高固有频率，可广泛用于机械切削三向力的测量， 特别适用于动态切削力的测量。
文档编号G01N3/58GK87100048SQ87100048
公开日1988年4月13日 申请日期1987年1月6日
发明者袁哲俊, 蔡礼君 申请人:哈尔滨工业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan