可换刀具压电车削测力仪的研制

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1、硕士学位论文可换刀具压电车削测力仪的研制DevelopmentofToolChangeablePiezoelectricDynamometeronTurning学号：21004136大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不

2、实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：虱丝及曼匪叟。至塾迭j五议鱼蟹剑作者签名：盘!坐垄日期：丝!!年—￡月jL日大连理工大学硕士学位论文摘要切削力是评价被加工材料加工工艺性、刀具材料切削工艺性、冷却液性能、机床性能的重要指标。同时，切削力测量是诊断刀具故障，研究和控制切削加工系统变形的重要依据；更是改进切削力预测模型，监控切削状态的实用方法。车削测力仪是测量切削力不可缺少的仪器，因此研究其工作性能具有重要意义。本文从工程实际需求出发，以大连理工大学研发的刀杆式压电车削测力仪为基础，设计了一种结构简洁、维护和使用方便、静态性能良好的可换刀具车削测力仪。测力仪各向固

3、有频率均大于2000Hz。装配并调整后测力仪的非线性、重复性均小于1％，向间横向干扰小于5％。针对测力仪切削性能测试中发现的测试信号失真的问题，设计正交试验，分析失真产生的原因，并研究切削三要素与测力仪动态切削信号失真误差的关系；建立了车削测力仪热一结构耦合有限元模型，分析切削过程中车削测力仪的热变形规律；结合测力仪核心元件一压电传感器的预紧原理，证明切削热引起的测力仪温度场变化是切削测试误差的主要来源。实验和有限元模拟证明，整个切削过程中弹性环的变形规律与刀具热伸长规律一致，以此为依据提出用测力仪切削测试信号补偿方程在虚拟仪器中后续补偿失真误差的方法，推导出了测力仪切削测

4、试信号失真误差补偿方程。在matlab软件中分析误差方程的补偿精度，误差方程与测量数据的拟合度大于97％。关键词：压电；测力仪；可换刀具；有限元分析；误差补偿可换刀具压电车削测力仪的研制DevelopmentofToolChangeablePiezoelectricDynamometeronTurningAbstractCuttingforceiswidelyusedtoevaluatethemachinabilityofworkpieceandcuttingtool，coolingfluidperformanceaswellasmachinetoolperformance

5、．Atthesametime，itisessentialfordiagnosingtoolfailure，investigatingandcontrollingthedeformationofmachiningsystem．Further，cuttingforcemeasurementisapracticalmethodofdevelopingcuttingforcemodels，andmonitoringcuttingcondition．Dynamometerisindispensableincuttingforcemeasurement，SOoptimizingitsp

6、erformanceisofgreatsignificance．BasedontooltypepiezoelectriccuttingdynamometerdesignedbyDalianUniversityofTechnology，thispaperisfocusedonthedesign，constructionandtestingatoolchangeabledynamometer，whichissimple—structured，reliable，andconvenienttomaintenance．Thenaturalfrequenciesofthefinishe

7、ddynamometerweregreaterthan2000Hzatallthethreeloaddirection．Afterassembledandadjusted，thenonlinearlyandrepeatabilityerrorofdynamometerislessthan1％，whilecrosstalkdisturbancelessthan5％．Aimedatsolvingsignaldistortionproblemsfoundedincuttingtest，allorthogonalexper