[发明专利]采用电阻应变式车削测力仪的标定装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对车刀在工作时所受的三向力，即进给抗力（X向）、切深抗力（Y向）和主切削力（Z向）进行测量的标定装置，尤其涉及一种采用采用电阻应变式车削测力仪的标定装置，同时，本发明还涉及该标定装置的标定方法。

背景技术

电阻应变式车削测力仪能对车刀在工作时所受的三向力，即进给抗力（X向）、切深抗力（Y向）和主切削力（Z向）进行实时测量。

电阻应变式车削测力仪主要由弹性原件和电阻应变片组成，其弹性元件的结构主要为直筋形、圆环形和八角环形等。电阻应变片粘贴在弹性体的最大拉、压弯曲应变处，当弹性元件受到力的作用产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化。

电阻应变式车削测力仪在使用前必须通过特定的标定装置及标定方法对其进行准确标定。标定的关键是要将某一方向上的力（不附加任何其它方向的力）施加到测力仪的承载面上，而且应使三个方向标定受力点的位置尽可能地靠近实际刀尖位置，从而达到与实际工作状态相吻合，需要采用专用的标定装置。

文献1“冯凯昉. 工程测试技术[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 1994”中介绍了利用切削测力仪在对切削力进行静态标定时，可采用的加载方法有两种，一种是砝码杠杆式，一种是螺栓测力计式，由于后者标定起来更方便，故常被推荐采用。

文献2“张悦琴, 李峰. 切削测力仪标定装置的研制. 湖北汽车工业学院学报, 1999, 13(4): 30-33.”公开了一种用于对电阻应变式切削测力仪进行标定的专用标定装置，该标定装置采用了标准测力计配合自制的细牙螺纹机构进行加载。

文献3“刘志艳, 马强, 王宝山. 用于普通车床的电阻式测力装置的研究与实例分析. 吉林化工学院学报, 2006, 23(3): 67-70.”公开了一种用于普通车床的电阻应变式测力装置，该测力装置利用了自制的加力螺杆测力环在普通车床上，来对自制的切削力测力刀杆进行加载和标定。

文献1中讲述的砝码杠杆式加载方法，利用砝码自重进行加载，悬挂的砝码具有正确的垂直作用线，读数准确，但需通过杠杆系统作用在测力仪的受力点上，对于杠杆系统与测力仪本身的安装都有严格要求，这是不易做到的。如若在车床上标定时，则杠杆的支撑点较难选取（杠杆系统安装困难），X向、Y向加载较难实现；若安装在专用的标定装置上进行，则标定时所使用的仪器和状态很难保持与实际切削时相同，因此推荐采用螺栓测力计的方式进行加载。

文献2和文献3均是利用了螺栓测力计式的加载原理来施加作用力，这种加载方式的特点是：力值大小可以由测力计内的千分表较方便的读出。然而，其不足之处在于，实际施加作用力的方向较难准确把握（因该作用力最终通过钢球传递给模拟刀头，而钢球与模拟刀头并非较小的点接触，一般是在模拟刀头上加工一个半圆形的凹槽用于对钢球限位，故钢球与刀头接触面积较大），很难保证加力方向与实际切削时刀尖的受力方向相符，且具体操作时也很难保证测力计的放置位置恰好处于水平或竖直方向，与具体操作人员的技术水平有关，因此误差较大，况且高精度的测力计价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、维护方便且标定方法简单的采用电阻应变式车削测力仪的标定装置，同时本发明还涉及该标定装置的标定方法。