一种车铣复合加工切削力测量方法

摘要

一种车铣复合加工切削力测量方法：在与铣刀轴向垂直的左右和前后两个方向上和工件下部、与铣刀轴向平行的上下方向上分别固定安装三通道位移传感器，传感器与计算机相接，调整传感器与铣刀和工件间的距离达到要求后开启车铣复合加工机床，切削回转体工件，由位移传感器获取铣刀动态位移信号，通过小波信号处理方法将加工过程中干扰信号去除，然后将时域位移信号转换成频域位移信号，利用铣刀和工件的传递函数获得频域切削力函数，最后将频域信号转换成时域信号，获得切削力的大小。该方法简单易行，位移信号由传感器直接获取，采用低通滤波器及相关理论运算，排除了加工环境中的干扰因素，测量结果可靠，为揭示车铣复合加工机理、研究加工颤振提供参考依据。

主权项

一种车铣复合加工切削力测量方法，其特征是包括以下步骤：1）在与铣刀轴向垂直的左右和前后两个方向上和工件下部、与铣刀轴向平行的上下方向上分别用夹具固定安装三通道位移传感器，将位移传感器分别与计算机相接，利用铝箔纸将位移传感器连接计算机的各种信号线和数据线包裹好，防止切屑飞溅损坏传感器，调整传感器与铣刀和工件间的距离，使之达到位移传感器的使用要求；2）开启车铣复合加工机床，切削回转体工件，由三个位移传感器分别测量出铣刀在三个方向上对应传感器位置点时域条件下变形产生的位移变化量信号，然后传输给计算机系统，计算机按以下程序处理：以左右方向为例，设位移传感器测得的铣刀对应该方向传感器位置点时域条件下变形产生的位移变化量为x'(t)；3）利用类似悬臂梁公式： x ′ ( t ) = Fl 2 6 EI ( 3 L - l ) - - - ( 1 ) x ( t ) = FL 3 2 EI - - - ( 2 ) 公式中：x'(t)——位移传感器测得的铣刀对应传感器位置点时域位移变化量；F——在测量方向上所受外力；L——铣刀长度；l——测量点到铣刀刀根距离；L‑l——测量点到铣刀刀尖距离；E——弹性模量；I——惯性矩；由公式（1）和（2）得出刀尖时域位移变化量： x ( t ) = x ′ ( t ) · 3 L 3 ( 3 L - l ) · l 2 利用低通滤波器将上述位时域位移变化量外部高频信号过滤掉，以提高信号质量；4）利用拉普拉斯变换将上述时域位移变化量x(t)转换成频域位移变化量X(S)；5）利用在左右方向上的传递函数将上述频域位移变化量X(S)转换成频域力变化量 F(S)；6）利用反拉普拉斯变换将上述频域力变化量F(S)转换成时域力变化量f(t)，即该方向上的切削力；7）按上述相同方法获得前后、上下两个方向上的切削力。