压电三向铣削测力平台

新型压电式测力仪多功能静态标定平台的研制高长银;李万全;钱敏【摘要】为了解决压电测力仪的静态标定,文中介绍了自行研制的高精度、高刚性静态标定平台原理与结构.该标定台垂直力、水平力均采用螺旋加载方式,力值大小由三级标准测力环直接读取;而扭矩的加载采用“力×力臂”法,通过平移两个水平加载机构形成力臂,同时产生大小相等、方向相反的两个力来实现.对该标定台进行精度和刚度实测,结果表明相关指标均达到了CIRP-STCC标准.无疑,利用该标定平台可完成单向、双向力传感器、三向压电式测力仪以及钻削测力仪的静态灵敏度、线性、重复性、滞后以及横向干扰标定.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P79-81)【关键词】压电;测力仪;标定;刚度【作者】高长银;李万全;钱敏【作者单位】郑州航空工业管理学院机电工程学院,郑州450015;重庆三峡学院物理与电子工程学院，重庆404000;大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】O738;TH8231 引言压电测力仪封装之后、使用之前，必须进行一次全面的技术上和性能上的标定［1］。

标定目的是检查测力仪的技术性能指标是否达到设计要求，并建立输入输出关系［2］。

压电测力仪标定一般采用专用的标定装置完成，要求其具有足够的刚度、精度、合适的加载范围、可靠的自锁性和简便的操作性。

文献［3］介绍了一种测力仪标定装置，它能实现三向力的加载，但它结构繁琐，且不能实现扭矩加载，无法对钻削测力仪进行标定。

针对上述问题，设计出一种结构简单、操作简便，适用于所有压电测力仪（或传感器）静态测试的标定平台，能完成静态灵敏度、线性、重复性、滞后以及横向干扰等指标的标定。

2 静态标定平台的原理和结构2.1 原理要实现压电测力仪的静态标定，首先必须了解压电三向力传感器（或测力仪）的测量特性。

压电三向力传感器（或测力仪）能将作用于其上的任一方向力自动分解到传感器（或测力仪）制作时所设定的三维正交坐标系三个坐标轴上，并分别由各自方向的敏感单元感知输出。

大连理工大学科技成果——压电动态测力仪一、产品和技术简介压电动态测力仪为系列化产品：三向车削测力仪、三向铣削测力仪、三向磨削测力仪、两向钻削测力仪。

每种有不同的型号和规格，适用于各种金属切削加工中切削力（扭矩）的动态测量。

其中三向压电车削动态测力仪曾获国防科委重大科技成果四等奖、国家经委优秀产品飞龙奖、辽宁省科技进步三等奖、大连市科技成果二等奖，并获得发明专利。

无定心钻削测力仪也获得发明专利。

三向压电石英力传感器获辽宁省科委科技进步二等奖。

国内仅本单位制作，性能指标与国外产品相当，价格优势极其明显。

本技术已经用于某研究所切削化爆材料的监控，长春第一汽车集团技术工艺部材料加工工艺参数制定等，吉林大学、广东工业大学、太原重型机械学院、华北电力学院、辽宁科技大学、大连大学、大连水产学院等高校已经购买了本所的产品用于教学和科研。

二、应用范围适用于金属切削加工中动态力的检测，测量车削、铣削、磨削、钻削等常规加工方法的切削力，可根据需要设计用于非常规切削状态，如车铣加工、金属摩擦系数测量等。

适用高校的金属切削原理课程或金属工艺学教学实验，也适用于科研及机床自动检测控制的更新改造。

三、获得的专利等知识产权情况其中三向压电车削动态测力仪曾获国防科委重大科技成果四等奖、国家经委优秀产品飞龙奖、辽宁省科技进步三等奖、大连市科技成果二等奖，并获得发明专利。

无定心钻削测力仪也获得发明专利。

三向压电石英力传感器获辽宁省科委科技进步二等奖。

国内仅本单位制作，性能指标与国外产品相当，价格优势极其明显。

四、规模与投资如能形成良性产、供、销循环，前期的投入将在几个月内收回，需要具有操作上述设备能力的人员和相应的技术指导，人员在30人以下，投资约80万元。

在具有以上常规加工手段的前提下，搭建专用的研制实验室，购置几台专用设备即可，测力仪的单件成本在8000元-15000元之间。

五、提供技术的程度和合作方式提供相关的技术图纸，指导生产过程，并负责最终的调试和性能评定，培训售后服务人员。

国产压电式三向车削测力仪原理引言：车削是机械加工中最常用的方法之一，而车削过程中的切削力对于工件质量和工具寿命有着重要的影响。

因此，测量和监测车削过程中的切削力是非常关键的。

压电式三向车削测力仪可以用来测量车削过程中的切削力，并且具有国产化的优势，本文将介绍该测力仪的原理和工作过程。

一、压电效应简介压电效应是指在某些晶体材料中，当施加机械应力时，会产生电荷分离和电势差的现象。

这种现象是由于晶体结构的非中心对称性导致的。

压电效应的应用非常广泛，例如压电传感器和压电陶瓷等。

二、压电式三向车削测力仪原理压电式三向车削测力仪主要由压电传感器和信号处理系统组成。

压电传感器作为测量装置，能够将切削力转化为电荷信号，而信号处理系统则用于接收和处理这些信号，从而得到切削力的值。

压电传感器的工作原理是利用压电效应。

当切削力作用于压电传感器上时，传感器会发生形变，导致晶体内部正负电荷分离，从而产生电势差。

这个电势差可以通过导电线传输到信号处理系统中。

信号处理系统会对接收到的电荷信号进行放大和滤波处理，然后转化为切削力的数值。

三、压电式三向车削测力仪的工作过程在使用压电式三向车削测力仪进行测量时，首先需要将传感器安装在车削刀具上。

然后，在车削过程中，切削力会作用于传感器上，导致传感器产生电势差。

这个电势差会通过导线传输到信号处理系统中。

信号处理系统会对接收到的电势差进行放大和滤波处理，然后根据预先设定的标定参数将电势差转化为切削力的数值。

这样，就可以实时监测和记录车削过程中的切削力。

四、压电式三向车削测力仪的优势国产压电式三向车削测力仪具有以下几个优势：1. 精度高：压电传感器具有较高的灵敏度和稳定性，可以实现较高精度的切削力测量。

2. 可靠性好：国产压电式三向车削测力仪采用优质的压电材料和先进的制造工艺，具有良好的可靠性和耐用性。

3. 适应性强：压电式三向车削测力仪可以适用于不同材料和工艺的车削过程中，具有较广泛的应用范围。

高精密压电式三向车削测力仪原理
高精密压电式三向车削测力仪是一种测量车削过程中产生的切削力的仪器。

其原理基于压电效应和力学平衡原理。

压电效应是指某些晶体在受到机械压力时会产生电位差的现象。

在高精密压电式三向车削测力仪中，采用压电传感器作为测量元件。

当切削力作用在压电传感器上时，传感器产生的电位差与切削力成正比。

力学平衡原理指的是在静力学平衡状态下，受力物体所受的力的合力为零。

在高精密压电式三向车削测力仪中，将切削力分为法向力、径向力和切向力三个方向的力。

通过调整传感器的位置和角度，使得传感器在测量方向上只受到所需测力的作用，其它方向的力通过机械结构和力传递装置消除。

综合应用压电效应和力学平衡原理，高精密压电式三向车削测力仪可以实时测量车削过程中产生的切削力。

通过测量切削力，可以评估车削质量、刀具性能和工件材料等参数，为车削工艺的优化提供参考。

需要注意的是，高精密压电式三向车削测力仪的准确性和精度与传感器的性能、力传递装置的设计以及测量系统的稳定性等因素有关。

在实际应用中，需要进行校准和验证，确保测量结果的准确性和可靠性。

三向测力仪的技术参数三向测力仪是一种用于测量物体在X轴、Y轴和Z轴方向上的受力情况的仪器。

它广泛应用于工程、科学研究和生产领域，在测试、监测和质量控制过程中发挥着重要的作用。

下面我们就三向测力仪的技术参数进行详细介绍。

一、测力范围三向测力仪的测力范围通常是其最基本的技术参数之一。

测力范围指的是仪器能够承受的最大力的范围，通常以牛顿（N）或千克力（kgf）为单位。

不同型号的三向测力仪测力范围的大小不尽相同，可以根据具体的应用需求进行选择。

二、精度三向测力仪的精度是指其测力数据的准确程度，通常以百分比或者小数形式来表示。

精度是评价测力仪性能优劣的重要指标之一，对于一些高要求的应用场景，需要选择精度更高的三向测力仪。

三、灵敏度三向测力仪的灵敏度是指其对微小力的检测能力，通常以每单位位移所检测到的力大小来表示，单位为N/mm或kgf/mm。

较高的灵敏度可以更准确地检测微小的受力变化，因此灵敏度也是衡量三向测力仪性能的重要指标之一。

四、分辨率三向测力仪的分辨率是指其能够分辨的最小力的大小。

分辨率通常以数字显示的最小单位为准，例如0.1N或0.01kgf。

分辨率越高，测力仪对于微小力的检测能力就越强。

五、采样频率三向测力仪的采样频率是指在单位时间内采集力数据的次数，通常以赫兹（Hz）为单位。

较高的采样频率可以更加准确地记录受力的变化过程，尤其在高速加载和卸载情况下具有重要作用。

六、工作温度范围三向测力仪的工作温度范围是指其能够正常工作的温度范围。

工作温度范围通常以摄氏度（℃）或者华氏度（°F）为单位，对于在特殊环境下进行力检测的应用来说，工作温度范围就显得尤为重要。

七、材质及防护等级三向测力仪的外壳材质和防护等级对于其在不同工作环境下的适用性至关重要。

一般来说，三向测力仪的外壳材质应具有一定的防腐蚀性能，并且符合相关的防护等级标准，以确保在恶劣环境下仪器能够正常工作。

三向测力仪的技术参数包括测力范围、精度、灵敏度、分辨率、采样频率、工作温度范围、材质及防护等级等多个方面。

压电式测力平台系统输出压力中心参数的实验研究孟昭莉;元文学;刘海斌【摘要】目的:探讨基于压电式测力平台检测压力中心算法的精确性,为其推广应用研究提供客观依据.方法:以压力中心算法推导为基础,应用DLUT6040-1压电式测力平台分别从静态与动态模式进行2次测试,每次测试时,分别有2位操作者重复测试2次,并对静态与动态测试结果进行分析.结果:2次测试结果各指标高度相关,动态验证与静态验证相比,COP输出力值的计算误差基本没有显著差异.结论:压电式测力平台用于评定人体压力中心具有较高的精确性,适用于各群体人体步态研究及矫形康复行走机能评定,可进一步推广使用.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2010(031)004【总页数】3页(P21-23)【关键词】静态;动态;压力中心;验证【作者】孟昭莉;元文学;刘海斌【作者单位】116023,辽宁大连,大连理工大学体育科研所;116023,辽宁大连,大连理工大学体育科研所;116023,辽宁大连,大连理工大学体育科研所【正文语种】中文【中图分类】G804.6在人体行为及运动研究中，在不考虑器械和重力的情况下，地面支撑力是唯一的外力，是人体实现各种运动的动力。

准确获取地面支撑力（ground reaction force）有着极其重要意义[1]。

目前，检测地面支撑力的测试系统主要有测力平台（板）系统和鞋垫系统，其中又分为只检测垂直地面反作用力的单向检测系统，能够同时检测人体所受垂直、侧向及前后方向地面反作用力的三维测力平台系统。

三维测力平台系统依据采用不同的力传感器而划分为压电式与应变式2类测力平台[2-3]。

当今国际上测力平台的主流产品来自Kistler、AMTI、Bertec等3家公司[4-7]，国内产品来自于大连理工大学体育科研所和合肥智能机械研究所2家研制单位。

其中，大连理工大学体育科研所的DLUT6040-1压电式测力平台因具有良好的动态性能，已应用于生物力学、工程学、医学研究等诸多领域，其相关研究在动态力测试分析中有众多成果发表[1，3，8]。

三向压电式车削测力仪结构的优化设计
孙宝元;钱敏
【期刊名称】《机械工程学报》
【年(卷),期】1990(26)3
【总页数】7页(P65-71)
【关键词】测力仪;压电式;结构;车削测力仪
【作者】孙宝元;钱敏
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TH823
【相关文献】
1.低干扰压电三向车削测力仪 [J], 胡荣生;张弘tao
2.八角环电阻式车削测力仪在车床三向力静刚度测定中的应用 [J], 薛旺录;王炜奇
3.新型压电式车削测力仪 [J], 卢江跃;张军;钱敏
4.新型压电式车削测力仪的研究 [J], 刘晓玲;张军;钱敏
5.三向压电式动态车削测力仪的性能研究 [J], 张铁;张军;孙宝元;钱敏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。