基于LabVIEW的微进给刀架切削力测试系统的研究

电阻变化 ， 通过后置处 理电路 ， 将切削力 信号转 化为系统的电 压输 出信号 ， 然后再 经过 Ｎ ９ ３ （ Ｎ ｏ ｐ ｃ Ｄ Ｑ结合使 Ｉ２ ７与 Ｉ ｍ ａｔ Ａ Ｃ
用 ） 据采 集 模 块 ， 信 号 进行 放大 滤波 、 数转 换 、 集 等 调 数 对 模 采
石车刀组成。 基于 Ｇ ＭＭ的微进 给驱动装置机械部 件 ， Ｇ Ｍ 由 Ｍ 棒 、 出轴 、 输 外壳 、 线圈 、 密封 盖板 、 压弹簧 、 预 冷却水 管等组 成 。当电磁线吲通 电时产生磁场 ， 在该磁场 的作用下 ， Ｍ Ｇ Ｍ棒 产 生的轴向微小应变 ， 推动输 出轴运动 ， 驱动输出轴上 的弹性 刀杆实现微细进给。研究证 明 ， 基于 Ｇ ＭＭ的微进给刀架驱 动
ｂ ｎｈ 是一种用 图标代替文本创建应用程序 的图形化 编程语 ｅｃ ）
言Ⅲ， 提 供 的 大 量 工 具 与 函数 ， 以完 成 一 套 完 整 的 测 试 仪 它 可 器 的数 据 采 集 、 析 和 显 示 等 功 能 ， 目前 国际 上 应 用 最 广 的 分 是 数 据采 集 和 控制 软 件 之 一 。
２ ２
《 装备 制造技 术 ）ｏｏ年第 １ ２ｌ 期
位 移 精 度 ， 以达 到 Ｉｍ 级 以上 。 可 ｔ ，
八角环形上布 片方 案如 图 ４ 应 变片电阻连接 电路按如图 。 ５连接方式 ， 按图 ３的方法 ， 只受拉和两只受压的布 置 ， 两 就可 以互不 干扰 地测 量三 向力 ，然后 将连线 至 Ｎ一 ２７的 ３个 Ｉ９ ３
Ｅｑ ｉｍｅ ｔ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ １ ２ １ ｎ ｆｃ ｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ． ， ０ ０ ｉ
基 于 Ｌ ｂ ＩＷ 的微进 给 刀架 ａ Ｖ Ｅ 切 削 力测试 系统 的研 究
郑 慧 ， 震 ， 莎 ， 勇智 ， 余 袁 李 陈定方
刀架切 削力 的硬件测量 ， 以及数据的采集 、 分析 、 处理及存储 ， 为微细加工机理研究提供重要 的研究措施 。
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１ 微 进给 刀架切 削力测试 系统【 ３ ］
微 进 给刀 架 切 削力 测 试 系统 ， 在设 计 基 于 Ｇ Ｍ 驱 动 的 是 Ｍ
（ 武汉理工大学 智能 制造及控制研究所 ， 湖北 武汉 ４ ０ ６ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 于 Ｌｂ Ｅ 的 微 进 给 刀 架测 试 系统 ， 基 ａＶＩＷ 包括 基 于 ＧＭＭ 驱 动 的 微 进 给 刀 架及 其 微 应 变 测 力 系统 的 设 计 、 号 采 集 调 理 电路 信
基于 Ｇ ＭＭ 驱 动 的 微 进 给 刀 架 及 其 微 应 变 测 力 系 统 的 研
ｆ 硬件组成 ａ １
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究， 在超 精 密 加工 和 金属 切 削 领域 中具有 重 要 研 究 价 值 。采 用 图形 化 编 程语 言 Ｌｂ ＩＷ 平 台开 发测 试 系 统 ，实 现 了微 进 给 ａ— — — ． — — — — — — ． ．
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（） 理 框 图 ｈ原
微进给刀架的基 础上 ，采用刀架上 双平 行八 角环作为测力 系
统 的 弹 性 元 件 ， 后 在 环 的 内外 壁 上 ， 贴 电 阻应 变 片并 连接 然 粘
理， 最后在计算机上进行显示处理 ， 得到系统标定曲线和经验
公 式 。其 微力 测 试 系 统组 成 工作 原 理 如 图 １ 示 。 所
收 稿 日期 ：０９ ０ １ ２０ —１～ｌ 基 金 项 目 ： 西制 造 系统 与 先 进制 造 技 术 重 点 实 验 室 开 放 基金 项 目（ 科 能 ０ １９ ０ — ２一 。 广 桂 ７ ０ ０ ８ ０ ２ Ｋ） 作者简介 ： 慧（９ ５ ）女 ， 郑 １ ８一 ， 湖北武汉人 ， 硕士研究生 ， 主要从事微力传感器及其检测系统研究 工作 。
图 １ 切 削 力的 硬 件 系 统 图
成电桥 ， 为微力传感 系统 。切 削加工时 ， 削力 从工件传递 作 切
到 八 角 环 ， 过 八 角 环 弹性 元 件 的微 应 变 ， 通 引起 电 阻应 变 片 的
１１ 基 于 ＧＭＭ 驱 动 的微 进 给 刀 架设 计 柳 ．
图 ２为 基 于 Ｇ ＭＭ 的 微 进 给 刀架 图 ，该 由刀 架 包 括 基 于 Ｇ ＭＭ 的 微 驱 动 装 置 和 弹 性 刀 杆 ， 安装 在 弹 性 刀 杆 上 的金 刚 及
关 键 词 ：ａＶＩＷ ； Ｌｂ Ｅ ＧＭＭ ； 进 给 刀架 ； 应 变 测 力 系统 微 微
中 图分 类 号 ：Ｇ５ ２３ Ｔ ０ ．１
文 献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ２ ５ ５ （ ０ ０ — ０ ２ ０ １７ — ４ Ｘ２ １ １ ０２ —３ ０）
Ｌ ｂＶＥ Ｌ ｂｒ ｏ ｉｕｌ ｎｔ ｍ ｎ ｎｉｅｒ ｇＷｏ — ａ ＩＷ（ ａｏａ ｒ Ｖｒ ａ Ｉｓ ｕ ｅ ｔ ｇｎｅｉ ｒ ｔｙ ｔ ｒ Ｅ ｎ ｋ
Ｇ ＭＭ（ ｉ ｔ ａｎ ｔ ｔｃ ｅＭ ｔ ｉ ） 超 磁 致 伸 缩 材 料 的 Ｇａ ｇ ｅ ｓｉｔ ａ ｒ １是 ｎＭ ｏｒ ｅａ
简称 ， 用其制作 的微进 给驱 动刀架 ， 有微位移进 给 、 具 高精度
响 应 、 动 能 力 强 以及 响应 速 度 快 等 优 点 ㈦ 在 超 精 密 加 工 以 驱 ， 及 精密 微 进 给领 域 应 用 广 泛 。
的设 计 和 基 于 Ｌｂ Ｅ 开发 平 台的 系统 软 件 设 计 ， 系统 方便 地 实现 了基 于 Ｇ ａＶＩＷ 该 ＭＭ 驱 动 的微 进 给 刀 架切 削 力输 出信 号 的数 据 采 集 、
分析 、 处理及 存储 ， 为开 展 微 细 加 工 机理 研 究提 供 必 须 的 实验 手段 。