[发明专利]一种宽频带切削力测量装置

权利要求书

1.一种宽频带切削力测量装置，包括刀柄(6)，刀柄(6)的前端从上向下依次装有刀片(3)、刀垫(4)，刀片(3)、刀垫(4)通过压板(2)及刀片紧固螺钉(1)固定在刀柄(6)上，其特征在于：刀垫(4)中嵌入有三轴振动加速度传感器(5)，刀柄(6)前端粘贴有由电阻应变片(8)连接组成的惠斯通测量电桥，三轴振动加速度传感器(5)、惠斯通测量电桥的输出端和切削力信号预处理与采集设备(12)的输入端连接，切削力信号预处理与采集设备(12)的输出端和上位机系统(13)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽频带切削力测量装置，其特征在于：所述的刀垫(4)内嵌入的三轴振动加速度传感器(5)和外界进行隔离封装，三轴振动加速度传感器(5)为基于MEMS技术或基于石英谐振原理的微型化高灵敏度加速度传感器，对加速度信号具有准确的测量能力。

3.根据权利要求1所述的一种宽频带切削力测量装置，其特征在于：所述的刀垫(4)内设有安装三轴振动加速度传感器(5)的带台阶方形凹槽(15)和加速度传感器导线孔道(16)，三轴振动加速度传感器(5)上面涂覆一层硅胶(17)，在硅胶的表面沉积一层金属铝(18)，通过金属盖板(19)将三轴振动加速度传感器(5)进一步密封在带台阶方形凹槽(15)内，并且金属盖板(19)与金属铝层之间预留空气间隙(20)。

4.根据权利要求1所述的一种宽频带切削力测量装置，其特征在于：所述的刀柄(6)内部加工有导线通孔(10)，导线通孔(10)的末端加工出内螺纹(14)，内螺纹(14)和蛇皮管(11)一端连接，蛇皮管(11)用于保护导线的信号传输不受外界干扰和破坏；三轴振动加速度传感器(5)、惠斯通测量电桥的信号均通过安装在导线通孔(10)内的导线进行传输。

5.根据权利要求1所述的一种宽频带切削力测量装置，其特征在于：所述的刀柄(6)前端的四个侧面设有带台阶的凹槽(7)，凹槽(7)内按照三维切削力测量需求粘贴有由12片电阻应变片(8)连接组成的惠斯通测量电桥，凹槽(7)的顶部连接有封装盖板(9)，电阻应变片(8)是半导体压阻式电阻应变片或金属电阻应变片。

6.根据权利要求1所述的一种宽频带切削力测量装置，其特征在于：所述的刀柄(6)前端分别位于前面、后面、上面和下面的四个尺寸完全相同的凹槽(7)内一共粘贴有12片电阻应变片(8)并组成三组惠斯通测量电桥分别测量X、Y和Z方向的低频切削力分量，电阻应变片(8)采用M-Bond 610粘接剂粘贴在凹槽(7)内，电阻应变片(8)表面涂覆一层硅胶(17)作为保护层；电阻应变片(8)采用对称分布的规律，电阻应变片(8)的基片和栅丝朝向刀柄(6)的长度方向，同一组电阻应变片(8)根据刀柄(6)受力分析结果分布在刀柄(6)表面应力对称位置上，所有电阻应变片(8)的初始电阻值均为R，Z方向测量电路中另外采用三个定值电阻，每个定值电阻的阻值均为4R。