具有解耦算法的测力仪测试系统的研制

　　1引言

　　在切削过程中，人们将切削力通过测力仪测试出来，从而研究切削过程，制定切削用量，设计和选择刀具、夹具等。测力仪作为种基本仪器和手段，也是现代自动化切削加工过程中实现状态监控、自适应控制和最优控制中必小叫少的仪器。通过测力仪测试系统测得的切削力值精确与否，H.接关系到相关系统与控制的研究及切削状态的判断。而当前测力仪测试系统中的二向切削力相匀_之间有祸介，为提高切削力的测试精度，必须对其进行解祸运算，而所有的测试数据应叫输出为M文件格式，以便利用MIITLIIB的强大数据处理能力，对数据进步分析与处理。

　　2测试系统的组成及工作原理

　　本测试系统的组成框图如图1所示，在标定时，通过测力环对刀具加力，在测力仪中贴有高灵敏度的应变片组成的电桥，经应变仪输出相应的电压值，并通过Il/D数据采集卜将电压值进行模数转换，山计算机采集并输出切削力的标定曲线与公式、切削力与切削用量之间的经验公式和M数据文件。

　　个理想的二向切削力测力仪测试系统，要求相匀垂H.的二个方向中的任币」个方向受力时，其它两个方向不应有力信号输出，而实际上山于测力仪系统的限制，总有微小的输出。这种切削力之间的拙合小利于对相关研究对象进行精确的分析、控制与研究。本系统通过获得二向切削力之间的拙合系数，通过解拙算法，以减小二向切削力之间的拙合，提l局测试精度。

　　3测力仪的标定及其主要性能指标

　　通过测力环在刀具的X,Y,Z方向加力，叫分别测出二向的输出电t.值，其中在X向加力F}时，uJ测出X,Y,Z方向的输出电)t.值分别为It1-,1如果二向切削力没有相4.拙合，瓦和配应为零。同样，在Y向加力F、时，叫测出X,Y,Z方向的输出电)t.值分别为U ,1;在Z向力{}力F,时，叫测出X ,Y ,Z方向的输出电)t.值分别为U, UU。根据址小二乘法，uJ求出F, F, F,分别与X,Y ,Z方向的输出电)t.值之间的回归H.线方程和标定曲线(如图2所示，图中为X向加力凡时，测出的X,Y,Z方向的输出电)t.值，在Y ,Z向加力时形类似。

　　从图2曲线与数据叫以得到测力仪的主要性能指标如表1所示。

　　4解耦运算

　　从测力仪的主要性能指标叫以看出，二向切削力之间的拙合，址大为5.1 0，小利于进行精确的相关对象的研究，如果要提iy精度，必须进行解拙运算，以减小二向切削力之间的拙合。

　　在实际的切削过程中，实际测得的X向输出电)t.伯是X,Y,Z二向切削力共同作用的结果: