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数控机床铣削刀具的切削力测量方法数控机床在现代制造业中扮演着重要的角色，而切削力测量是对数控机床铣削刀具性能和切削过程进行评估的关键。
切削力的准确测量可以帮助制定和优化刀具和加工参数，提高加工质量和效率。
本文将介绍数控机床铣削刀具的切削力测量方法。
切削力是指刀具在铣削过程中对工件施加的力，它直接影响切削质量和加工效率。
因此，准确测量切削力是评估刀具性能和优化加工过程的重要步骤。
目前，常用的数控机床铣削刀具切削力测量方法主要包括力传感器法、弹道法和求解法。
力传感器法是一种常用且直接的切削力测量方法。
利用力传感器直接测量力的大小和方向，通过把力传感器安装在数控机床的刀架或刀具上，可以测量切削时产生的切向力和轴向力。
切向力是指垂直于切削方向的力，轴向力是指沿切削方向的力。
利用力传感器法可以准确测量刀具在不同工况下的切削力，为刀具的设计和选择提供重要参考。
弹道法是一种间接测量切削力的方法。
它利用切削过程中刀具的变形特点来估计切削力。
首先，在刀具表面上安装一根弹性电阻应变片或纤维光栅传感器，当刀具受到切削力时，弹性电阻应变片或纤维光栅传感器产生变形，并通过测量变形的大小来计算切削力。
弹道法能够测量不同工况下的切削力变化，但精度相对较低，误差较大。
求解方法是一种基于数值计算的切削力测量方法。
它利用工件材料的切削性质和数学模型来计算切削力的大小。
在进行数值计算之前，需提供一些参数，如切削速度、进给量、切削深度等。
通过求解方法可以在不进行实际切削的情况下预测和评估切削力，为刀具设计和加工参数优化提供参考。
在实际应用中，选择合适的切削力测量方法需要综合考虑多种因素，如测量精度、实施难度、设备要求等。
不同方法的选择取决于具体的研究对象和实验条件。
力传感器法是最常用的测量方法之一，其优点是测量精度较高；弹道法适用于对切削过程的总体变化进行研究；求解方法是一种无需实际切削的方法，适用于初步评估切削力。
总之，数控机床铣削刀具的切削力测量是评估刀具性能和优化加工过程的重要步骤。
线切割加工中曲线圆弧拟合的累积误差分析
李立新;刘敏
【期刊名称】《电加工》
【年(卷),期】1997(000)006
【摘要】一般平面曲线轮廓的线切割加工中，常采用多段圆弧拟合的方法，可能产生累积误差，影响最络加工精度，本文在分析了造成这种累积误差的成因后，提出了一种适合电算的拟合方法，可以完全消除累积误差。
【总页数】3页(P35-37)
【作者】李立新;刘敏
【作者单位】浙江大学;浙江大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG484
【相关文献】
1.圆弧拟合在非圆轮廓曲线数控加工中的应用 [J], 朱庆太;李殿亚
2.变曲率对称圆弧曲线及其在圆弧样条拟合中的应用 [J], 郄胜强;王先逵
3.圆弧拟合逼近法与非圆曲线的计算——兼谈凸轮轮廓曲线的优化设计 [J], 李仲华;仲春玲
4.双圆弧拟合法在数控内孔曲线磨床加工中的应用 [J], 马涛
5.双圆弧拟合曲线在参数化服装制版中的应用 [J], 叶勤文; 陈咪; 张皋鹏
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R l r r R lε∆∆=⋅=⋅ 3101234R R U U R R R R ⎛⎫=- ⎪++⎝⎭调平衡后，U 0=0所以R 1R 4=R 2R 3。
当四个桥臂的电阻值均相等，即R 1=R 4=R 2=R 3时的电桥成为等臂电桥。
若电桥中的R 1 =R 2=R 、R 4=R 3= R’，则称为卧式电桥。
若R 1=R 3=R ，R 4=R 2=R’则称为立式电桥，由于立式电桥的非线性系数是不确定的，因此在应变测量中，只应用等臂电桥和卧式电桥两种。
根据工作桥臂的多少，可将电桥电路分为单路电桥，半桥差动电路和全桥电路三种。
只有单臂工作的电桥电路称为单桥电路，如图4.7所示。
调平衡时，由上式可得311011234R R R U U R R R R R ⎛⎫+∆=- ⎪+∆++⎝⎭ 把R 1 =R 2、R 4=R 3代入可得111011111224R R R U U U R R R ⎛⎫+∆∆=-≈ ⎪+∆⎝⎭如果桥臂电阻和邻边桥臂电阻都有应变片替代，且使一个应变片受拉，另一个受压，这种接法称为半桥差动工作电路，如图4.8所示。
31102112234+R R R U U R R R R R R ⎛⎫+∆=- ⎪+∆+∆+⎝⎭ 若△R 1 =△R 2、R 1 =R 2、R 4=R 3，则102112R U U R ∆≈ 若R 1=R 3=R 4=R 2，△R 1=△R 3=△R 4=△R 2，则称为全桥电路，如图4.9所示。
输出电压为33110311223344+R R R R U U R R R R R R R R ⎛⎫-∆+∆=- ⎪+∆-∆-∆++∆⎝⎭ 1031R U U R ∆≈ 分析上边可得到单臂半桥和全桥工作时的输出电压，可得到(1)电桥灵敏度输出信号强度之比为1：2：4。
(2)电桥中相邻两臂电阻同向变化或者相对两臂电相反变化无输出信号；相邻两臂电阻相反变化或相对两臂电阻同向变化时输出信号强度为单臂工作时的两倍，此原理称为电补偿原理，对测力仪设计很重要。
切削力监测与分析方法在金属切削中的应用随着工业化的发展，金属切削在许多制造业中扮演着重要的角色。
为了提高生产效率、降低成本和改进产品质量，切削力监测与分析方法在金属切削中得到了广泛的应用。
本文将介绍切削力监测与分析方法的原理和应用，并讨论其在金属切削中的重要作用。
首先，切削力可以被看作是切削过程中所施加在切削刀具上的外部力。
通过监测和分析切削力，可以获得关键的切削参数，如切削力的大小、方向和变化率。
这些参数对于评估切削过程的稳定性、刀具磨损情况和工件表面质量具有重要的意义。
切削力的监测方法可以分为直接方法和间接方法。
直接方法是通过在切削刀具或工件上安装力传感器来直接测量切削力的大小和方向。
这些传感器通常是应变式传感器或压电传感器。
间接方法则是通过测量切削过程中其他相关参数的变化来推断切削力的大小和方向。
例如，通过测量主轴电流、功率和振动等参数的变化来估计切削力的大小和变化情况。
切削力的分析方法有多种，常见的方法包括时间域分析、频域分析和小波分析等。
时间域分析是指对切削力信号进行时间序列分析，如平均值、方差和波形等。
频域分析则是将切削力信号转换到频率域进行分析，如傅里叶变换、功率谱密度和相关频谱等。
小波分析是一种时频分析方法，可以同时获得切削力的时域和频域信息，有助于对切削过程中的异常情况进行检测和诊断。
在金属切削中，切削力的监测与分析对于优化切削参数、提高切削效率和延长刀具寿命具有重要的作用。
首先，通过监测和分析切削力，可以评估切削过程的稳定性和质量。
如果切削力超过一定的阈值，可能会导致刀具振动、加工精度下降和工件表面质量不良。
因此，及时调整切削参数可以减小切削力，提高切削质量。
其次，切削力的监测与分析可以帮助诊断刀具磨损情况。
切削力与刀具磨损之间存在一定的关系，通过监测和分析切削力的变化，可以判断刀具磨损的程度和位置。
这对于刀具的更换和维护具有重要的指导意义，可以避免因过度磨损而导致刀具断裂和加工质量下降。
实验一切削力的测定（综合性实验）一、实验目的1．了解切削测力仪的工作原理和测力方法和实验系统；2．掌握背吃刀量a、进给量f和切削速度c V对切削力的影响规律；p3．通过实验数据的处理，建立切削力的经验公式。
二、实验仪器设备1．CA6140车床；2．测力传感器：HUR-1603M；3．数显箱、计算机（安装切削力实验系统软件）及数据线；4．工件；三、实验原理三向切削力的检测原理，是使用三向车削测力传感器检测三向应变，三向应变作为模拟信号，输出到切削力实验仪器内进行高倍率放大，再经A/D板又一次放大之后，转换为数字量送入计算机的。
测力系统首先应该通过三向电标定，以确定各通道的增益倍数。
然后，再通过机械标定，确定测力传感器某一方向加载力值与三个测力方向响应的线性关系。
经过这两次标定，形成一个稳定的检测系统之后，才能进行切削力实验。
测量切削力的主要工具是测力仪，测力仪的种类很多。
有机械测力仪、油压测力仪和电测力仪。
机械和油压测力仪比较稳定、耐用。
而电测力仪的测量精度和灵敏度较高。
电测力仪根据其使用的传感器不同，又可分为电容式、电感式、压电式、电阻式和电磁式等。
目前电阻式和压电式用得最多。
图1－1 由应变片组成的电桥电阻式测力仪的工作原理：在测力仪的弹性元件上粘贴具有一定电阻值的电阻应变片，然后将电阻应变片联接电桥。
设电桥各臂的电阻分别是R 1、R 2、R 3和R 4，如果R 1/R 2=R 3/R 4，则电桥平衡，即2、4两点间的电位差为零，即应变电压输出为零。
在切削力的作用下，电阻应变片随着弹性元件发生弹性变形，从而改变它们的电阻。
如图1－1所示。
电阻应变片R 1和R 4在弹性张力作用下，其长度增大，截面积缩小，于是电阻增大。
R 2和R 3在弹性压力作用下，其长度缩短，截面积加大，于是电阻减小，电桥的平衡条件受到破坏。
2、4两点间产生电位差，输出应变电压。
通过高精度线性放大区将输出电压放大，并显示和记录下来。
超精密车削切削力的试验研究超精密车削切削力的试验研究1 引言经过近二十年的不断发展，超精密机床的加工性能已达到相当高的水平。
由于超精密切削加工选用的背吃刀量极小(几微米甚至小于1微米)，因此切削力对加工精度的影响不容忽视。
在超精密切削中，由于金刚石刀具的切削刃具有钝圆半径，因此前刀面被分为平面和圆柱面两部分(圆柱面部分均为负前角)。
当选用不同的背吃刀量时，刀具前刀面的两个部分在切削过程中所起作用和所占比重也各不相同。
以前刀面圆弧部分为主要工作部分时，其单位切削面积所受切削力比以平面部分为主要工作部分时大得多，切削层越薄，单位面积所受切削力越大。
切削力对被加工工件的尺寸和形状精度、加工表面粗糙度、加工变质层和刀具耐用度等均具有直接或间接影响。
在以往的研究中，对于切削用量、刀具几何参数、工件材质等因素对表面粗糙度的影响较为重视，而往往忽视了切削力对表面粗糙度的二次影响。
因此，减小切削力对表面粗糙度的影响已成为超精密切削领域一个亟待解决的重要课题。
本文通过超精密车削试验，研究了各切削参数对切削力的影响规律。
2 超精密车削试验条件1) 超精密机床切削试验所用机床为哈尔滨工业大学自行研制的HCM-I型亚微米级超精密车床。
机床工作台由直流伺服电机驱动，进给分辨率0.01µm;采用空气静压主轴(回转精度±0.1µm);导轨部件采用可抗温度干扰的花岗岩材料，空气导轨直线度误差0.13µm/100mm;采用空气弹簧作为减振、隔振系统;机床固有频率：水平方向≤1.12Hz，垂直方向≤2Hz。
2) 工件材料切削试件材料为铝合金LY12，其化学成分及物理性能指标分别见表1和表2。
表1 LY12的化学组分(%)3) 金刚石刀具天然单晶金刚石具有极高的硬度、耐磨性和弹性模量，制成的刀具工作寿命长，尺寸耐用度高，切削刃极为锋利，可实现超薄切削，切削刃形可复映在已加工表面上，加工出超光滑表面;金刚石刀具与工件材料间抗粘结性好、摩擦系数低、加工表面完整性好。
切削力测量实验数中的数据处理方法作者：张铁山来源：《教育教学论坛》2017年第25期摘要：论文介绍了在切削力实验中以单因素法获得的实验数据的处理方法。
采用VB和C++语言编写了一个简单的程序软件，可以得到三个不同方向上切削力的量值，并绘制出双对数坐标系中的切削力——切削参数关系图，求出切削力经验公式中的指数和系数。
同时又利用Matlab数据处理功能，对测量数据进行绘图处理，同样可求出切削力的经验公式。
关键词：切削力测量；单因素实验法；最小二乘法；曲线拟合；Matlab中图分类号：TG501；TP391 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0225-03一、引言在机械制造专业教学中，通过了解切削过程中的不同切削参数、不同切削用量以及不同材料与切削力之间的关系，掌握得到机床切削力经验公式的方法，对于学生在未来分析机床切削过程、确定合理的切削用量、合理设计机床结构等具有重要的指导意义。
传统的切削力实验数据，大多数采用电阻应变式测力仪[1-4]来测量，这种测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，此方法安装和调试比较麻烦，而且后续的数据处理复杂烦琐[1，2，4]，并不适合学生的教学实验。
为此，本文在切削力测量实验中，采用了压电晶体式三向测力仪能够实时测量到不同方向的切削力数值，此方法简单方便，便于学生操作使用。
在测量数据处理方面，本文利用VB和C++语言编写了一个简单的程序软件，利用此软件不但可以快速测量到切削力的数据，同时可以将所测数据迅速进行处理，并获得相关的处理结果，同时让实验学生再利用Matlab强大的绘图功能来处理实验数据，以获得经验切削力方程表达式中的相关参数。
二、切削力经验公式在实际加工过程中，切削力的大小与切削过程的许多因素有关系，如背吃刀量、进给量、切削速度、刀具几何角度、工件材料等。
由于影响切削力的因素太多，常常将主要的几个参数作为变量考虑，其他因素作为影响系数处理。
车削加工切削力测量实验实验概述切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，理解设计手册中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。
实验目的与要求1、 掌握车削用量υc 、f 、a p ，对切削力及变形的影响。
2、 理解切削力测量方法的基本原理、了解所使用的设备和仪器。
3、 理解切削力经验公式推导的基本方法，掌握实验数据处理方法。
实验系统组成实验系统由下列设备仪器组成1、 CA6140车床单元2、 3向切削力传感器单元3、 YD-15动态应变仪单元4、 计算机数据处理仪单元5、 DCI 型电子秤或测力环6、 硬质合金外圆车刀单元7、 45号钢试件单元3向切削力传感器结构与工作原理3向切削力传感器是一种以电阻式应变片为敏感元件的力传感器。
它具有八角扁环型结构（上下环）的弹性元件。
八角扁环是用整体钢材加工成八角状结构，从而避免接触面间的摩擦和螺钉夹紧的影响。
在八角状弹性元件的适当位置粘贴电阻应变片作为敏感元件。
弹性元件受力变形后，导致电阻应变片变形，引起电阻应变片的电阻值变化，见图1。
其电阻变化率△R/R 与应变△L/L 有如下的线性关系：△R/R=K 0*△L/L=K 0*ε式中K o 为电阻应变片的应变灵敏系数，一般K o =2.0~2.4；ε—八角状弹性元件的应变。
由于应变片电阻的电阻变化率△R/R 是很小的。
故此需外接电阻应变仪，将电阻应变片的微小变化量放大，进而转变成电流（电压）的变化量，形成电信号输出。
在电阻应变仪的输出端连接计算机数据处理仪，对此信号进行实时采样，A/D 转换、形成数字数据流输出，存储，形成实验数据的实时记录文档。
机械加工过程中切削力的检测与控制方法研究引言机械加工是制造业中常见的一项工艺，而切削力是机械加工过程中的一个重要指标。
切削力的大小直接影响到机床的切削性能和工件的质量，因此对切削力进行准确检测与控制对于提高机械加工的效率和品质至关重要。
本文将从三个方面进行研究，分别是切削力的检测方法、切削力的控制方法以及未来的发展趋势。
一、切削力的检测方法切削力的检测是切削过程中的关键步骤，主要有传感器和信号处理方法两个方面。
1. 传感器的选择传感器的选择直接影响到切削力的准确测量。
目前常用的传感器有电阻应变片传感器、压电传感器和光纤光栅传感器等。
其中，电阻应变片传感器具有体积小、灵敏度高、频率响应范围广等优点，被广泛应用于切削力的检测。
2. 信号处理方法传感器获得的信号需要经过处理才能获得准确的切削力数值。
常用的信号处理方法有模数转换（ADC）、数字滤波和频谱分析等。
通过对传感器信号的处理，可以得到切削力的时域和频域特性，从而更好地理解切削过程的力学行为。
二、切削力的控制方法切削力的控制是机械加工中的关键问题，主要从刀具材料的选择、切削条件的优化以及切削力预测与控制三个方面进行研究和探讨。
1. 刀具材料的选择刀具材料的选择对切削力的大小和分布起到至关重要的作用。
常见的刀具材料有硬质合金、陶瓷和金刚石等。
不同的刀具材料对切削力和切削温度的影响不同，选择合适的刀具材料可以有效地降低切削力，提高切削效率。
2. 切削条件的优化通过优化切削条件，可以降低切削力，提高加工效率和质量。
常见的优化方法有选择合适的切削速度、进给速度和切削深度等。
此外，还可以通过采用冷却液和切削液等降低切削力和切削温度，改善切削过程的稳定性。
3. 切削力的预测与控制切削力的预测与控制是实现精度加工和高效加工的关键。
通过建立合适的切削力模型，可以在加工前预测切削力的大小和分布，进而选择合适的刀具和切削参数。
同时，结合自适应控制算法和控制系统，可以实时监测切削力的变化，并采取相应措施进行控制，从而提高机械加工的精度和效率。
