基于多八角环的铣削力测量交叉耦合特征分析

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切削力的精确测量是现代机械加工中心智能化和自动化的关键之一，它与切削过程各种参数紧密相关。因此，通过切削力的精确检测可以实时监测加工过程状态变化、及时调整加工参数来适应加工过程中各种需求，从而防止加工过程安全事故的发生及工件的损坏。目前，越来越多的切削力测量系统被开发，这些切削力测量系统所使用的测量结构多种多样。其中八角环作为测力机构的转换弹性体制造成本低，安装比较方便，有较高的灵敏度，已经被广泛研发使用。通常选择四个八角环作为测力装置的弹性元件，而四个八角环在放置时为两两同向，同向放置的两个八角环用于测量该方向的水平切削分力，因此，在测量水平方向单个铣削分力时，只使用了该方向放置的两个八角环，而另外两个与之垂直的八角环会对其测量的切削分力产生干扰，即八角环之间会产生耦合，所以为了能利用八角环弹性体准确测量切削分力，就必须对八角环之间的耦合特征进行分析，以获得更加精确的切削力测量值。本文设计了一个基于多八角环的铣削力测量系统，并通过仿真理论分析与实验来研究八角环之间的交叉耦合特征，最终验证该铣削力测量系统的可行性。
　　本文首先介绍了课题的研究目的和意义，综述了国内外切削力测量的研究现状，根据不同的切削力传感器原理，列出了最主要的几种切削力测量方法，并做出了详尽的分析。此外，还介绍了多维力传感器的研发对诸多领域的必要性及多维力传感器耦合特征分析的研究现状及解耦方法。接着从理论上对圆环的力学性进行分析，确定传感器的粘贴位置，然后选择合适的八角环尺寸参数和材料参数并进行强度校核，最后设计出整个铣削力测量装置的结构并对其建模，根据之前八角环弹性体的理论分析，介绍了光纤光栅在八角环的粘贴及铣削力测量应变传递方法。随后在理论上对八角环结构测力装置进行初步理论耦合分析，然后再利用 Ansys仿真软件对八角环的及测力装置进行了仿真分析，得到了不同方向八角环间的耦合程度，再与理论分析作比较。随后通过实验先分析了八角环的应变特性，然后对整个测力装置进行了实验特性研究，得到了铣削分力测量值的数学表达式，并将测量值与真实值相比较，分析八角环之间的耦合程度，修正铣削分力的数学表达式，证明该铣削力测量系统测量铣削力的可行性。最后对本文的研究成果以及问题进行了总结和展望。

著录项

作者
魏文翔;
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作者单位

武汉理工大学;

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授予单位武汉理工大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名刘明尧;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类铣削加工及铣床;
关键词
机械加工工业; 切削力测量; 八角环; 交叉耦合特征;

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