專利名稱:六筋結(jié)構(gòu)切削測力儀的制作方法
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(yīng)變式測力儀，均屬彎曲測力形式。這一形式體現(xiàn)在八角環(huán)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(yīng)力片粘貼在彈性體彎矩最大處的最大拉、壓彎曲應(yīng)變處。為了產(chǎn)生足夠的應(yīng)變靈敏度，就必須產(chǎn)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(yīng)變片所占據(jù)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(yīng)變片部分的變形，只占總變形的3-15%。傳統(tǒng)應(yīng)變式測力儀的這一力學(xué)弱點，使應(yīng)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(dǎo)致的結(jié)果是，固有頻率低、頻帶窄、動態(tài)誤差大、干擾誤差大，使切削測力時狀態(tài)，脫離無測力儀的實際工作狀態(tài)，影響對切削過程的動態(tài)研究和切削過程的在線檢測精度。
鑒于上述存在問題，本發(fā)明提出了六筋結(jié)構(gòu)切削測力儀，解決了應(yīng)變式測力儀低剛度的問題。其評價值是以往應(yīng)變式測力儀的幾十倍，甚至上百倍。(注為了評價應(yīng)變式測力儀優(yōu)劣，用靈敏度與靜剛度的乘積作為評價值)。
本發(fā)明六筋結(jié)構(gòu)切削測力儀，是根據(jù)彈性體純拉、壓和純剪切應(yīng)變量的大小，只與彈性體的截面有關(guān)，與其長度無關(guān)的理論。本發(fā)明特征是利用6筋結(jié)構(gòu)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(guān)于X軸對稱的平行Z向的兩側(cè)4個垂直方向筋，每個筋的外側(cè)都有2片與水平方向成45°粘貼在應(yīng)變片。當(dāng)6個筋支撐的工作臺面上，接受Z向力Fz時，4個垂直方向筋所承受純剪切應(yīng)力，將被4個筋上的8片45°應(yīng)變片接收，組成全橋。每個豎筋外側(cè)上、下邊緣都貼有1片水平方向的應(yīng)變片，當(dāng)工作臺受X方向力Fx時，Y軸兩側(cè)的兩筋板分別受到拉、壓變形，并組成全橋。上下邊沿都貼應(yīng)變片的目的是為了能夠在橋路中抵消Y向力矩的干擾。Fz力對X向測力無干擾。Fx力對Z向測力的干擾可以在Z向橋路中自動抵消。關(guān)于Y軸對稱的平行水平面的翼狀雙筋，是用于測Y向力Fy的。這兩個筋受純剪切變形，剪應(yīng)力被圖示45°粘貼的應(yīng)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Fx力、Fz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(wěn)定，但是，為使X、Y向靈敏度相等和接近，測Fy的筋高是豎筋的2倍。六筋結(jié)構(gòu)切削測力儀，可以直接設(shè)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(tài)切削力。
本發(fā)明六筋結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jīng)濟效益和實用價值，可廣泛應(yīng)用于機械切削三向力的測量，特別適用于動態(tài)切削力的測量。
圖示1為測Fx應(yīng)變片測純拉、壓共8片2為測Fy應(yīng)變片測純剪切共4片3為測Fz應(yīng)變片測純剪切共8片實施例按所發(fā)明六筋式三向測力儀原理，制作了兩種產(chǎn)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εx＝0.6με/kgfεy＝0.65με/kgfεz＝0.68με/kgf靜剛度Kx≥2000kgf/μmKy＝Kz≥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εx、z、y均大于38με/kgf
靜剛度Kx、z、y均大于20kgf/μm各項分力干擾≤2%非線性度＜1%。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)變式切削力儀其特征在于該測力儀采用6筋結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述6筋結(jié)構(gòu)其特征在于4個垂直方向筋45°應(yīng)變測Z向力，水平置應(yīng)變片測X向力，其余水平方向2筋45°應(yīng)變片測Y向力。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述應(yīng)變片其特征在于45°應(yīng)變片均粘貼在每個筋的中部分全軸對稱分布，水平置應(yīng)變片分別粘貼在4個垂直方向筋的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述應(yīng)變片其特征在于每個筋中部粘貼2片45°相互垂直應(yīng)變片，4個垂直方向筋每筋上下各貼水平置應(yīng)變片1片。
專利摘要
一種應(yīng)變式六筋結(jié)構(gòu)切削測力儀，是根據(jù)彈性 體純拉、壓和純剪切應(yīng)變量的大小，只與彈性體的 截面有關(guān)。與其長度無關(guān)的理論，所設(shè)計的六筋結(jié) 構(gòu)切削測力儀。其特點是，具有高剛度、高靈敏高、 高固有頻率，可廣泛用于機械切削三向力的測量， 特別適用于動態(tài)切削力的測量。
文檔編號G01N3/58GK87100048SQ87100048
公開日1988年4月13日 申請日期1987年1月6日
發(fā)明者袁哲俊, 蔡禮君 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan