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1、 中国地质大学（武汉）切削力测量方法研究报告成员 班级：2012 年 10 月 22 日国内外传感器公司国内各大传感器公司及其产品公司、厂商、研究所名称 主要产品中国船舶总公司 707 研究所 角度传感器、陀螺仪中国科学院电工研究所 变压器式传感器，电磁式位置与转速传感器合肥博通电子技术有限责任公司 压力传感器、电容式压力/差压变送器、力敏传感器、位移传感器安徽电子科学研究所 半导体拉压力传感器华东电子仪器厂 应变式压力传感器和荷重传感器成都科学仪器厂 应变式压力传感器宝鸡秦岭电子仪表公司 通用压力传感器机械电子工业部 49 研究所 硅杯式压力传感器，硅盐宝石压力传感器，荷重传感器等各种传感器
2、北京建华电子仪器厂 超声液位传感器北京光电器件厂 光敏二极管与三极管、光电传感器等北京昆仑海岸传感技术中心 压力/差压/液位/船用压力/超声波物位/浸水变送器大连仪表元件厂 集成温度传感器安庆市无线电一厂 湿度传感器上海森珀光电科技有限公司 光栅光纤传感器沈阳仪表科学研究院 力/热/磁传感器深圳清华大学研究院 应变传感器，石英晶体传感器河南汉威电子股份有限公司 气体传感器及气体检测系统天津市中环温度仪表有限公司 温度传感器等绵阳市维博电子有限责任公司 WB 直流漏电流传感器、1000A-2000A 圆孔（50）开启式霍尔传感器国外各大传感器公司及其产品公司名称 主要产品美国 PCB 公司(美国
3、压电有限公司 ) 加速度、压力、力等传感器及相应的测量仪器美国 MEAS 传感器公司 压力及动态压力传感器、倾角及角位移传感器飞思卡尔 压力传感器霍尼韦尔国际公 扩散硅压力传感器、陶瓷电容式压力变送器美国凯勒公司 压力传感器、压力变送器美国艾默生电气公司 振动传感器、 P H 传感器雷泰公司 温度传感器Merit Sensor Systems 公司 压阻式压力芯片，压力传感器等美国 STS 公司 称重传感器，高温传感器美国美国FUTEK 公司 应变式的传感器及其相关的电缆、放大器等等Advanced Process Control,Inc 差压传感器、压力传感器、力传感器和液位传感器Analo
4、g Devices 公司 旋转指示记录仪Humphrey（汉弗莱） 角位移传感器Schaevitz Engineering 加速度传感器、倾斜仪美国 RL Electrics 力传感器美国 ADE 公司 机械位移传感器西门子股份公司 温度/压力传感器，工业自动化产品中所用传感器WIKA Alexander Wiegand GmbH & Co. KG 温度/压力传感器爱普科斯公司 温度/液位/压力传感器巴鲁夫公司 光电传感器、电感式/电容式接近传感器图尔克公司 电容式接近开关类传感器，流量开关传感器，倍加福公司 距离/测距传感器，对射式传感器，倾斜传感器施克公司 超声波传感器，荧光传感器，颜色传
5、感器德国德森克公司 聚焦/对射/反射传感器，可编程色标传感器德国爱尔邦公司 现场传感器 柏西铁龙公司 热式流量传感器，红外测温传感器德国爱尔邦公司 室内各种参数测量，气象参数、水质分析、红外温度测量传感器英飞凌科技股份公司 压力传感器，磁力传感器，胎压传感器等First Sensor Technology GmbH 力敏芯片，压力传感器等DUDOCO 公司 转速传感器Kistler 公司 冲击加速度计Micro-Epsilon（德国米铱测试技术公司）电感式位移传感器德国德国 SIKA 公司 温度校准仪、压力校准仪日本三菱化学有限公司 冲击传感器日本昭和测器 位移传感器、小型位移计日本奥井电机株
6、式会社 液体界面传感器、超声液位传感器日本三洋电机集团 半导体光传感器、光电二极管阵列日本竹中电子工业株式会社 颜色传感器日本三菱电机株式会社 湿度传感器日本日本横河电机株式会社 EJA 型谐振式压力传感器， P H 传感器， 流量传感器等切削力研究方法欧姆龙公司 温/湿传感器，开关量传感器等富士电机集团 压力传感器，电容传感器和变送器等日本基恩士集团 光纤传感器，光电传感器、近接传感器英 国Druck ltd（德鲁克 ltd） 压力传感器 、绝压传感器MICROTEL Tecnologie Elettroniche S.p.A.陶瓷厚膜压力传感器等Datalogic S.p.A. 色标传感器
7、，微型传感器，管状传感器，反射及荧光传感器意大利 Gefran S.p.A 直线位移传感器，张力传感器Metallux SA 线性及旋转式传感器，陶瓷及不锈钢压力传感器，金属箔型传感器凯乐测量技术有限公司 扩散硅压力传感器，变送器，陶瓷电容式压力传感器Endress+Hause（E+H 公司） 程控制领域中的相关传感器，DB 系列压力传感器、电容式液位传感器、物位计堡盟集团 光电传感器，电感式传感器，超声波传感器瑞士MEMSENS 公司 传感器芯体，隔离式压力传感器，压力变送器等Sunpro Instruments (India) Pvt. Ltd.压力传感器，风速传感器，温湿传感器Haris
8、 Sensor Technologies Pvt. Ltd.流量/物位传感器及变送器等Syscon Instruments Pvt. Ltd. 称重传感器，位移传感器，压力传感器，扭矩传感器印度Ajay Sensors & Instruments 特性温度传感器， 湿度传感器韩国 Green Sensor 公司 高温压力传感器，差压传感器，温度传感器Wise Control Inc 电容式压力传感器等 Sensor System Technology Co., Ltd.变送器，电子式压力开关，温度传感器韩国Pressure Development of Korea 压力传感器，变位传感器，温度
9、传感器芬兰芬兰 VTI 公司 运动和压力传感器关键词：切削力（切削功、切削扭矩） ；传感器；测力仪cutting force ；sennor ；dynamometer 1.国别：中国研究机构：南京航空航天大学研究者：赵威 何宁 李亮 孙永华 杨吟飞研究成果：超高转速切削三维动态力测试平台该项目要解决的问题：目前已有的切削测力仪，绝大多数固有频率在 1 一5KHz 之内，且在安装刀具或零件后，测力系统的固有频率会进一步下降，无法满足超高转速切削时冲击频率为 0. 5 一 3KHz 的铣削力信号的准确测量。此外，超高转速切削时的振动非线性干扰强烈，获取准确的超高转速切削力信号极其困难，这给研究超高
10、转速切削时的材料变形机理、超高转速切削摩擦学等带来了极大的挑战。基于此，该项目提出一种超高转速切削三维动态力测试平台，其可满足超高转速铣削、钻削以及磨削时切削力信号测量的要求，实现超高转速切削时三维动态力的准确测量。机构简介：如图所示，超高转速切削三维动态力测试平台是一种由被加工材料块状毛坯直接加工出的并贴有电阻应变片组的整体式结构，包括待切削结构 1、上表面平台 2、弹性柱体 3、弹性厚片 4、弹性薄片 5、电阻应变片组 6 和支撑基座 7，其中，支撑基座 7 位于最底部，起到支撑作用;弹性柱体 3 位于支撑底座 7 上，在本实施例中，弹性柱体 3 位于支撑底座 7 的中心，且考虑到加工成本
11、，采用正四棱柱结构;弹性厚片 4 设计为 8 个，其中，两个弹性厚片 4 设为一组，分别位于弹性柱体 3 的四周，而且弹性薄片 5 设计为 4 个，分别与 4 组弹性厚片 4相配合，也分别位于弹性柱体 3 的四周，其中，在每组弹性厚片 4 中，其中一个的一端与支撑基座 7 连接，另一端与弹性薄片 5 的一端连接，而该弹性薄片5 的另一端连接另一个弹性厚片 4 的一端，而该另一个弹性厚片 4 的另一端则连接上方的上表面平台 2;上表面平台 2 位于弹性柱体 3、弹性厚片 4 的上方，并与弹性柱体 3 连接，从而使得弹性柱体 3、弹性厚片 4 间接连接;待切削结构1 为长条状，设于上表面平台 2
12、上，其可以与其它结构一体成型，也可以设计为分体式，通过机械联结方式固定于上表面平台 2 上;电阻应变片组 6 设计为 4组，与弹性薄片 5 的数目相同，并一一对应地固定于各弹性薄片 5 的中间位置。原理简介：总的来说，该项目是利用块状毛坯一体成型刚度不同的弹性柱体3、弹性厚片 4 和弹性薄片 5，这样在受力时会有不同的弹性变形响应，通过设置弹性厚片 4 和弹性薄片 5 的刚度比值，并调整弹性薄片 5 上电阻应变片组 6的排布，从而实现超高转速切削三维动态切削力的准确测量。优点: (1)具有较低的成本。现有能够满足切削加工测试的商品化测力产品普遍价格昂贵，价格在几万元至几十万元之间不等。该平台成
13、本仅包括被加工材料费用、加工费、电阻应变片组费等，成本在千元以内；( 2)该研究通过改变待切削结构尺寸，除可满足超高转速铣削外，还可满足超高转速钻削、超高转速磨削等切削力测试要求;(3)结构简单，工作可靠，可将顶端待切削结构做成分体式，从而重复使用。2.国别：中国研究机构：大连理工大学研究者：钱敏 孙宝元 张军研究成果：YDX-III9702 压电式测力仪 如图所示压电测力仪结构：如下图所示压电传感测力仪的测试原理:测力仪中支撑着 4 个传感器由于严格保持着同向一致，位置一致和一定的顶载，所以当空间任何方向外力作用在工作台上任何一点时，则它们马上不同程度的感受到这个外力，其各自受力的大小和方向
14、完全取决于外力的大小，方向和作用点位置，基本上按照“杠杆原理”分配的。力经各传感器分解后，同向代数和相加而输出。这是若将各向总和的矢量合成，便是外力的大小和方向，而与作用点无关【1】 。传感器的线性和重复性都小于0.5 %，各方向力之间的向间干扰2% ，达到了石英晶体力传感器设计与使用要求【2】测力仪的性能参数：如下图所示优点：该测力仪刚性好、固有频率高、灵敏度高，线性和重复性好，滞后小，在 5%以下。无论从结构刚性、结构对称性、结构工艺性还是结构稳定性，向间干扰均该测力平台都具有明显的优越性。它使用方便，便于操作，和国外同类产品相比，价格便宜得多。缺点：不适用于测量长时间作用的静态力，在静态
15、与准静态测量中对环境湿度等要求较严，目前售价稍高，且需要进一步提高加工工艺水平和外观质量，扩大应用范围。3.国别：中国研究机构：大连理工大学研究者：谢印国 张军研究成果：高能材料（HEM)切削力测试系统项目研究意义：随着航空航天以及先进动力驱动技术的发展，高能材料的地位越来越重要。但是高能材料在加工过程中的危险性成了制约其发展的最大因素。我国以前对高能材料的切削加工是靠手工来完成的，工作效率极其低下。因此，为了保证高能材料在实际加工中的安全以及提高生产效率，研制开发高能材料切削力测试系统具有非常重要的意义。 动态力测试研究重要性：高速切削加工所具有的高生产效率、高加工表面质量，低制造成本和短产
16、品开发周期等突出优势，正满足制造业不断发展的需要【3】 。在测量动态力的场合，对传感器进行动态标定是十分必要的【4】 。国内外在对传感器动态特性方面研究较少主要的原因是:受实验设备的限制，有些专业生产厂家不具有动态标定设备;没有认识到动态特性的重要性 【5】 。测力仪的选择：YDX-III9702 压电式测力仪 测试系统功能：具有测试和采集 Fx, Fy, Fz 三个力的能力，计算并显示 Fx, Fy 合力的能力;通过外购的红外测温仪能够采集高能材料切削温度并显示数据;数据文件存入内容: 1）温度(实时一记录);2）切削过程的实时监测;3）Fx, Fy, Fz;4）Fx, Fy 的合力;5)伺服电机的转速(一次试验记录);设计参数以及要求:具有测试和采集 Fx, Fy, Fz 三个力的能力;切削过程中对高能材料温度进行测试;切削刀具的线速度大于 10m/s;计算机控制与机械切削装置的距离大于 20m，精确控制线速度 ;对切削过程进行实时观测。测试系统总体结构
