[其他]六筋結構切削測力儀

無效

• 申請號: 87100048
• 申請日: 1987-01-06
• 公開（公告）號: CN87100048A
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發明（設計）人: 袁哲俊;蔡禮君
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01N3/58
• 代理公司: 哈爾濱工業大學專利事務所
• 代理人: 劉景瑞

用于機械切削力的測定。

目前機械切削加工切削力的測定，通常采用的應變式測力儀，均屬彎曲測力形式。這一形式體現在八角環測力儀、平行筋、平行板式測力儀、桁架和懸臂梁式測力儀，其特點是，將應力片粘貼在彈性體彎矩最大處的最大拉、壓彎曲應變處。為了產生足夠的應變靈敏度，就必須產生足夠大的彎矩，這就勢必增加彈性體的彎曲長度，但是，粘貼應變片所占據的彈性體長度只占全部長度的極小部分，因而大部分彈性變形，都沒有被用于直接測力。計算表明，應變片部分的變形，只占總變形的3-15%。傳統應變式測力儀的這一力學弱點，使應變式測力儀成為一種低剛度、低固有頻率測力儀。日本特許專利第264016號（測切削力AST式工具動力計）最高剛度也只大約有30公斤/微米。剛度低導致的結果是，固有頻率低、頻帶窄、動態誤差大、干擾誤差大，使切削測力時狀態，脫離無測力儀的實際工作狀態，影響對切削過程的動態研究和切削過程的在線檢測精度。

鑒于上述存在問題，本發明提出了六筋結構切削測力儀，解決了應變式測力儀低剛度的問題。其評價值是以往應變式測力儀的幾十倍，甚至上百倍。（注：為了評價應變式測力儀優劣，用靈敏度與靜剛度的乘積作為評價值）。

本發明六筋結構切削測力儀，是根據彈性體純拉、壓和純剪切應變量的大小，只與彈性體的截面有關，與其長度無關的理論。本發明特征是：利用6筋結構中完全平行和完全軸對稱的4個筋，測量純剪切與純拉、壓兩向力，其余兩個筋利用純剪切，測量第三向力。（見附圖）關于X軸對稱的平行Z向的兩側4個垂直方向筋，每個筋的外側都有2片與水平方向成45°粘貼在應變片。當6個筋支撐的工作臺面上，接受Z向力F_z時，4個垂直方向筋所承受純剪切應力，將被4個筋上的8片45°應變片接收，組成全橋。每個豎筋外側上、下邊緣都貼有1片水平方向的應變片，當工作臺受X方向力F_x時，Y軸兩側的兩筋板分別受到拉、壓變形，并組成全橋。上下邊沿都貼應變片的目的是為了能夠在橋路中抵消Y向力矩的干擾。F_z力對X向測力無干擾。F_x力對Z向測力的干擾可以在Z向橋路中自動抵消。關于Y軸對稱的平行水平面的翼狀雙筋，是用于測Y向力F_y的。這兩個筋受純剪切變形，剪應力被圖示45°粘貼的應變片所接收，共4片組成全橋。Z向力矩對Y向測量的干擾，可在全橋中完全抵消。測F_x力、F_z力所以采用4個筋是為了使工作臺，在任一點受力，都能保持臺面穩定，但是，為使X、Y向靈敏度相等和接近，測F_y的筋高是豎筋的2倍。六筋結構切削測力儀，可以直接設計在車床的車刀桿上。象使用普通車刀那樣，使用測力儀，不需拆車床刀架，因而固有頻率可以更高，更加適于測動態切削力。

本發明六筋結構切削測力儀，具有剛度高，靈敏度高，固有頻率高等特點。比目前應用的壓電晶體測力儀的剛度還高5～6倍，且成本較低，具有顯著的經濟效益和實用價值，可廣泛應用于機械切削三向力的測量，特別適用于動態切削力的測量。

附圖說明

圖示：1為測F_x應變片 測純拉、壓共8片

2為測F_y應變片 測純剪切 共4片

3為測F_z應變片 測純剪切 共8片

實施例

按所發明六筋式三向測力儀原理，制作了兩種產品：LJC-I????LJC-Ⅱ。

LJC-Ⅰ：三向測力臺

測力范圍0～5×10⁴公斤

工作臺面120×120mm²

靈敏度ε_x＝0.6με/kgf

ε_y＝0.65με/kgf

ε_z＝0.68με/kgf

靜剛度K_x≥2000kgf/μm

K_y＝K_z≥1500kgf/μm

各項分力干擾≤3%

非線性度＜1%

LJC-Ⅱ：三向測力刀桿

測力范圍0～30公斤（用于微量切削）

靈敏度ε_x、z、y均大于38με/kgf

靜剛度K_x、z、y均大于20kgf/μm

各項分力干擾≤2%

非線性度＜1%。