机械工程学报

作者：赵友, 葛晓慧, 赵玉龙

单位：西安交通大学机械工程学院 西安 710049

关键词：切削状态监测,切削力测量,智能刀具,高精度,兼容性；

基金：国家自然科学基金（51705408）、中国博士后科学基金（2018M631148）、中央高校基本科研业务费专项资金（xjj2017017）、陕西省技术创新引导专项基金（2018XNCG-G-19）和国家自然科学基金（51421004）资助项目。

切削状态监测是高档数控机床实现智能加工的必备功能，而切削力测量是进行切削状态监测最直接、有效的方法。目前商业化的切削力测力仪由于体积大、价格贵、兼容性差等原因，难以满足实际工业生产的应用要求。针对机械加工过程中动态切削力的准确测量这一研究目标，提出了一种具有切削力自感知功能的智能刀具，该智能刀具以刀杆作为弹性敏感元件、以半导体应变计作为信号转换元件；通过理论计算和有限元仿真，确定了封装半导体应变计的最佳应力区域以及传感器测量电路的设计方案。所研制的智能刀具结构紧凑、兼容性好、精度高、动态特性好，试验结果显示主切削力Fc方向的静态精度为1.799%、横向交叉干扰为2.610%，进给力Ff方向的静态精度为1.628%、横向交叉干扰为0.694%，智能刀具的固有频率为1 778.98 Hz，可以满足在机床主轴转速不超过26 685 r/min的高速切削过程中准确测量动态切削力的应用需求。

来源：2019年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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