实验三切削力测量一、实验目的1.了解四分量台式切削测力系统的工作原理；2.掌握切削力的测试方法：3.通过实验加深对切削用量影响切削力变化趋势的理解：4.掌握采集的数据进行处理的方法。二、工作原理2.1每个传感器有三对石英片圈，二个对Z方向力敏感，其他两个对X和Y方向力敏感。测量过称非常真实，无任何位移产生。每个传感器的力都分为3个方向的力。由四个同样的传感器构成测力台的测量链。对力的测量，由连接电缆汇合传感器各个三分量信号，对于六分量力和力矩的测量，所有8个单独的信号在连接电缆中汇合后直达电荷放大器。根据不同力的方向，在连接处上会产生正负电荷。负电荷给予电荷放大器正电压，反之亦然。分别对于正向力和负向力。2.2测力台的设计
实验三 切 削 力 测 量 一、实验目的 1.了解四分量台式切削测力系统的工作原理； 2.掌握切削力的测试方法； 3.通过实验加深对切削用量影响切削力变化趋势的理解； 4.掌握采集的数据进行处理的方法。 二、工作原理 2. 1 每个传感器有三对石英片圈，一个对 Z 方向力敏感，其他两个对 X 和 Y 方 向力敏感。测量过称非常真实，无任何位移产生。 每个传感器的力都分为 3 个方向的力。 由四个同样的传感器构成测力台的测量链。 对力的测量，由连接电缆汇合传感器各个三分量信号，对于六分量力和力矩的测 量，所有 8 个单独的信号在连接电缆中汇合后直达电荷放大器。根据不同力的方 向，在连接处上会产生正负电荷。负电荷给予电荷放大器正电压，反之亦然。分 别对于正向力和负向力。 2. 2 测力台的设计
测力台包含了4个三分量力传感器，以高预加载力在底板和顶尖之间。此预载是必要的，以用于传递摩擦力。三分量力传感器、顶板、底板、信号电缆及保护管9272多维切削力仪2.3Fx、Fy、Fz分力测力系统系统由四部分组成：切削力测力传感器、电缆、数据采集卡及四通道电荷放大器。系统构成见图一测力传感器可用于测量XYZ三个方向的铣削力、钻削力和磨削力以及旋转扭矩Mz。被测载荷各分量值为（各分量可同时达到极限值）。Fx=-5~5kN，Fy=-5kN~5kN，Fz=-5~20kNMz:-200N.m*.200N.m进231CCS多维切削力仪9272电缆1677A5电荷放大器：(5405AHR-CA-45073A411)AA数据采集计算机图一、多维切削测力测量系统的配置及连接示意图该系统测力是用压电原理传感器，传感器信号到电荷放大器，电荷放大器通过放
测力台包含了 4 个三分量力传感器，以高预加载力在底板和顶尖之间。此预载是 必要的，以用于传递摩擦力。三分量力传感器、顶板、底板、信号电缆及保护管 9272 多维切削力仪 2. 3 Fx、Fy、Fz 分力测力系统 系统由四部分组成：切削力测力传感器、电缆、数据采集卡及四通道电荷放 大器。系统构成见图一 测力传感器可用于测量 XYZ 三个方向的铣削力、钻削力和磨削力以及旋转扭 矩 Mz。被测载荷各分量值为（各分量可同时达到极限值）。 Fx＝-5～5kN，Fy＝-5kN～5kN，Fz＝-5～20kN Mz: -200N.m .200N.m 图一、多维切削测力测量系统的配置及连接示意图 该系统测力是用压电原理传感器，传感器信号到电荷放大器，电荷放大器通过放 多维切削力仪 9272 电缆 1677A5 电荷放大器： （ 5405A HR-CA-4 5073A411） 数据采集计算机
大.通过定制电缆将放大后的信号传输到A/D卡。分析测得的数据，见图二。品品宁R·#导品串Fz (N)Fx (N)Fy (N)oo501502050305040m505m506m5070m5080m50m51000Time (s), 0.50-0.51 sec.图二、系统测量记录到的力示意图2.4测力仪系统主要技术参数如下：1.硬件部分包括：（1）四分量台式切削测力计：Fx，Fy，Fz，一个力矩：Mz（2）高阻抗连接电缆（9芯，8线），与地绝缘长度5米（3）4通道放大器（4）切削数据采集系统12通道（5）连接电缆连接放大器数据采集器，2米2.测力仪重要部件主要技术参数1）传感器部分：测量范围：Fz:-5/20kN;Mz:±200NmFx、Fy:±5kN;校准的测量范围：Fx,Fy:0-5/0-0.5kN；Fz:0-20/0-2kN；Mz:0-200/0-20Nm灵敏度：Fx、Fy:约-7.8pc/N;Fz：约-3.5pc/NMz：约-160pc/Nm线性度：≤±1%迟滞：≤1%工作温度：0-70℃
大.通过定制电缆将放大后的信号传输到 A/D 卡。分析测得的数据，见图二。 图二、系统测量记录到的力示意图 2. 4 测力仪系统主要技术参数如下： 1．硬件部分包括： （1）四分量台式切削测力计：Fx， Fy， Fz， 一个力矩：Mz （2）高阻抗连接电缆(9 芯,8 线), 与地绝缘 长度 5 米 （3）4 通道放大器 （4）切削数据采集系统 12 通道 （5）连接电缆连接放大器数据采集器，2 米 2．测力仪重要部件主要技术参数 1）传感器部分： 测量范围: Fx、Fy: 5kN； Fz: -5/20kN； Mz: 200Nm 校准的测量范围: Fx,Fy:0-5/0-0.5kN； Fz: 0-20/0-2kN； Mz: 0-200/0-20Nm 灵 敏 度： Fx、Fy: 约-7.8pc/N； Fz: 约-3.5pc/N Mz: 约-160pc/Nm 线性度： ≤ ±1% 迟滞： ≤1% 工作温度: 0-70℃
防护等级：IP672）放大器部分（6）测量通道：4通道，（7）BNC接头；（8）量程范围：pC土100土1000000；（9）输出电压：0..±10V;（10）供电：18...30VDC;（11）精度：<0.5%3）数据采集系统硬件HRU-1213MA12200000（12）通道；202000（13）每通道100K/S并行采集；（14）16位分辨率或以上软件功能：（15）记录测力台的信号，显示3个正交分力（Fx，Fy，Fz）（16）远程遥控测量操作4）信号处理：（17）平滑滤波，移动平均，高低道滤波，漂移补偿。5）图形功能：（18）单或多曲线显示；（19）y(t)图形；（20）数值显示；
防护等级： IP67 2）放大器部分 （6）测量通道：4 通道, （7）BNC 接头； （8）量程范围：pC ±100 . ±1000000 ; （9）输出电压： 0 . ±10V； （10）供电：18.30VDC; （11）精度： <0.5% 3）数据采集系统 硬件 HRU-1213MA12 （12）通道； （13）每通道 100K/S 并行采集； （14）16 位分辨率或以上 软件功能： （15）记录测力台的信号，显示 3 个正交分力（Fx, Fy, Fz） （16）远程遥控测量操作 4）信号处理： （17）平滑滤波， 移动平均，高低道滤波， 漂移补偿。 5）图形功能： （18）单帧或多帧曲线显示； （19）y(t)图形； （20）数值显示；
（21）光标游动读数功能；（22）缩放功能；（23）统计分析功能；（24）曲线图片导出功能。6）计算功能：（25）在线数学公式处理功能：（26）数据文本导出功能；（27）试验报告输出功能；（28）超大数据导入分析功能（最大文件不超过2G）。注意事项：1：先插上插座电源，打开插座电源；2：打开电脑；3：打开电源开关，打开电荷放大器复位/测量开关。三、软件的使用（一）Manuware操作说明1、连接好测量链后，打开软件Manuware，点击Device里面的AutoScan，左边的列表会出现相应的型号，比如9238A型传感器，如下面所示，双击左边列表的9238A,国园酒口国国国口会EManuWareKISTLER
（21）光标游动读数功能； （22）缩放功能； （23）统计分析功能； （24）曲线图片导出功能。 6）计算功能： （25）在线数学公式处理功能； （26）数据文本导出功能； （27）试验报告输出功能； （28）超大数据导入分析功能（最大文件不超过 2G）。 注意事项： 1：先插上插座电源，打开插座电源； 2：打开电脑； 3：打开电源开关，打开电荷放大器复位/测量开关。 三、软件的使用 （一）Manuware 操作说明 1、连接好测量链后，打开软件 Manuware，点击 Device 里面的 AutoScan,左边的 列表会出现相应的型号，比如 9238A 型传感器，如下面所示，双击左边列表的 9238A
2、在下面对话框中选择Port:CoM3端号口，然后点击Connect连接，出现disconnect，即可，如下图所示；XMW Add Device...Select settings for your device.5073A4（+/-10Disconnect口Port:CoM3Baud rate115200口口Bits:8bitEbitStop bits:口国Parity:NoneFlow control:offHardware InfoModule type:5073A411Calibrationdate:4/2016497866401:18Serial number:Software version:OnlineCancel<PreviousNext)Finish3.单击next，进入标定界面，如下图，按照标定证书，分别进行，chanell标定Fx，chanel2标定Fy，chanel3，标定Fz，设定好参数，每次都要send和load.如下图所示；XMw Add Device..Device SettingsChannelopythis Channel toall OtherOChannel OChanel OCharnelChannelBasic Charnel SettingsUnit:Newton [N]sensitivity:7.68pC/NScalingBasic Range SettingsMechanical RangeScale FactorCharge Full ScaleRange 1:499.85N49.98N/V3838.83pCRange 2:497.30N49.73N/V3819.29pCAdvanced Charnel Settings口Full scale output[0000mvoutput offset:+0.00mvPeak:offLow Pass Filter (all Charnels)Cut-off frequency:off10Hz200Hz3000HzSymchronisationSendLoadOnlineCancel<PreviousNext)Finish
2、在下面对话框中选择 Port:COM3 端号口，然后点击 Connect 连接,出现 disconnect,即可，如下图所示； 3．单击 next,进入标定界面，如下图，按照标定证书，分别进行，chanel1 标定 Fx，chanel2 标定 Fy，chanel3,标定 Fz,设定好参数，每次都要 send 和 load. 如下图所示；
XMwAddDevice..Device SettingsChannelopy this Channel to all OtherChannel OChannelCharnelOCharnelBasic Channel SettingspC/NUnit:Newton [N]sensitivity:7.65ScalingBasic Range Settingsechanical RangeScale FactorCharge Full ScaleN/VRange 1:499.25N49.923819.26pCNN/VpcRange 2:499.2549.923819.26Advanced Channel Settings口Full scale output 10000mvoutput offset:+0.00mPeak:OffLowPass Filter (all Charnels)200Hz10Hz3000HzCut-offfrequency:offSynchronisationSendLoadOnlineCancelFinishXMWAdd Device...Device SettingsChannelopy this Charnel toall OtherCharnelCharneloChannelCharnelBasic Channel SettingsUnit:Newton [N]sensitivity:3.62pC/NScalingBasic Range SettingsCharge Full ScaleMechanical RangeScale FactorN50.26N/VPCRange 1:502.57181930N/V34972179976pCRange 2:497.17Advanced Charnel SettingsAFull scale output10000mvoutput offset:+0.00mvPeak:OffLowPass Filter (all Charnels)200HzO10Hz3000HzCut-off frequency:offSymchronisationSendLoadOnlineCancel<PreviousNextFinish都完成以后，点击finish，即标定结束
都完成以后，点击 finish，即标定结束
4.回到主页面，将channel1，2，3分别拖进表中，就可以看到力的变化如下图；WManuWareC/PDenceWorksheetsMesSurementTool日图国园园园口口中国国园国国ssheeScope+/-10PHd1416Ti (a)0050T3A(+/-10V)5OTSA4(/-10)ChannelStatus Meseaset(+/-10Derier Coetsgurstian1YeHeCalibratienorilDieits1TManuWareaRars ChrenORurnge ChinneKISTLER5、将软件界面右侧第二个方框scope，用点击鼠标左键，用拖拉的方式，拖拉到视图窗口里面XManuWareKISTLER将要显示的通道，按住鼠标左键，用拖拉的方式，拖拉到视频窗口6、国大国面厨国园四国ManuWareKISTLERed
4.回到主页面，将 channel 1，2，3 分别拖进表中，就可以看到力的变化， 如下图； 5、将软件界面右侧第二个方框 scope，用点击鼠标左键，用拖拉的方式，拖拉 到视图窗口里面 6、将要显示的通道，按住鼠标左键，用拖拉的方式，拖拉到视频窗口
7、然后点击reset，然后开始测量，视频窗口会显示信号曲线。（二）信号的处理1、用USB数据线连接数采盒和PC2、双击桌面“HRsoft一DWV2.03”，弹出以下窗口，WHRSf.oW.VzC0正asC上用电子格用公国/wWmHORIZON92osnno.10227.9150A:设置新设量设图另存为导入设量保存设置模拟通道注释数学通道存储拿数通道名序号系数K系数B选用屋工程单位CHICH110VJOFF0CH2CH212OFFCH310HOFF0CH4CH414OFFCH510OFCH6CH61OFCH71oL10CH8CH8OF如图所示可以在每个通道后面勾选，是否选用此通道，通道名、系数、单位也可按照需求进行更改（根据所连接数采自行识别一—HRU-0813M或HRU-1213MA）；选用2在设置界面的右上角勾选“选用”，进行通到的全选和全部取消。序号在左上角的序号前有绿色按钮，按下后可以对通道设置进行初始化，系数k及系数B的设置
7、然后点击 reset,然后开始测量，视频窗口会显示信号曲线。 （二）信号的处理 1、用 USB 数据线连接数采盒和 PC 2、双击桌面“HRsoft—DW V2.03”，弹出以下窗口， A:设置 如图所示可以在每个通道后面勾选，是否选用此通道，通道名、系数、单位也可 按照需求进行更改（根据所连接数采自行识别——HRU-0813 M 或 HRU-1213MA）; 系数 k 及系数 B 的设置
A,B两点为直线Y=KX+B上已知两点，a（x1y1)b（x2，y2)其中yl是传感器最小量程，x1为传感器输出最小电压。Y2是传感器最大量程，x2是传感器最大输出电压。K=(y2-y1)/(x2-x1)求的K后带入函数中求的B，把求的值输入相应的位Y=KX+B0置即可。设置“数学通道”，可以通过按“+”键可以添加公式，具体的可以按公式说明进行查看具体的公式说明。公式中涉及的序号必须是和模拟通道的名字一样，用单引号标示出。如下图：蓝设置保存设置设置另存为导入设置数学通道模拟通道存储参数注释公式说明序号通道公式选用通道名JOFF单位设置“存储参数”，测量范围可选土5V和土10V采样率的范围为1100KHZ；（同步采样）。实验名则可以修改当前的测试保存名，数据存储文件名=实验名+实验时间。实验条件则是可以添加自己所想要添加对实验的备注。后期可以通过数据导出到报表。设置“通道设置”栏，在“通道”栏可设置对应通道口通道名，在“测量范围”可设置测量物理量对应的量程范围；“单位”为该物理量对应的单位
A,B 两点为直线 Y=KX+B 上已知两点，a(x1,y1),b(x2,y2)其中 y1 是传感器最小 量程，x1 为传感器输出最小电压。Y2 是传感器最大量程，x2 是传感器最大输出 电压。K=(y2-y1)/(x2-x1)求的 K 后带入函数中求的 B，把求的值输入相应的位 置即可。 设置“数学通道”，可以通过按“+”键可以添加公式，具体的可以按公式说明进 行查看具体的公式说明。公式中涉及的序号必须是和模拟通道的名字一样，用单 引号标示出。如下图： 设置“存储参数”，测量范围可选±5V 和±10V 采样率的范围为 1.100KHZ;(同 步采样)。实验名则可以修改当前的测试保存名，数据存储文件名=实验名+实验 时间。实验条件则是可以添加自己所想要添加对实验的备注。后期可以通过数据 导出到报表。 设置“通道设置”栏，在“通道”栏可设置对应通道口通道名，在“测量范围” 可设置测量物理量对应的量程范围；“单位”为该物理量对应的单位