(2) 集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；

(3) 完善数据处理分析软件的功能，例如通过计算方法提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。

   对于钻削加工来说，钻孔效率与扭矩和轴向力的大小有着密切相关，孔的加工质量会因为径向力的产生受到影响，造成孔扩、表面粗糙度增大、孔形不圆等，并可使钻头耐用度降低。因此，在对钻削力进行研究时，应同时测量扭矩、轴向力和径向力，以便更全面地反映钻削过程中钻削力的分布情况。

2 目前有关的一些钻削测力仪的研究成果

   压电效应的研究，从1880年居里兄弟(PierreCure，Jacques Cure)发现石英晶体压电效应开始，迄今已有120年历史。只有在二战期间，由于军事的需要，在理论与应用研究方面才有了飞跃发展。此后，逐渐形成压电测试技术学科，但当时也只能用于动态信号检测上。只有当高阻抗电荷放大器出现、解决了电荷泄露问题之后，才使压电测试有了新的突破，使可测参量的频率覆盖空前扩大，从静态到动态、从低频到高频均适用。由于近代物理学、晶体物理学、电介质物理学、实验物理学和材料科学等的发展和工程实际的需要，压电效应的理论研究也开始由宏观向微观、从一次效应向多次感生效应、从线性极化向非线性极化方向发展。但是，目前理论研究的进展还是比较缓慢的，还不能完全满足现代工程实际需要。如压电微观机理、机电耦合与解耦、机电耦合与电磁耦合的相似性、传感器与执行器的结构集成与信息集成等等都是亟待解决的理论与实践问题。

  压电效应描述了晶体感生的电极化强度P与所施加应力T间的线性关系为[4] 即     (2。1)     

式中d为压电系数矩阵。对于X0°晶片可利用纵向效应P = d11T1测量轴向力，对于Y0°晶片可利用其剪切效应P =－2d11T6 测量其切向力。

   而在对于压电石英晶片扭转效应的研究中发现，Y0°晶片具有压电扭转效应。根据各向异性弹性力学和各向异性介质宏观场定律进行推导计算，得到其电极化强度Pz (表示电极化强度的方向为轴方向)与扭矩M的表达式为 

式中Φ(z，y)为以电轴z轴为对称轴的对称奇函数，其函数表达式与晶片的尺寸和形状有关。

与P相对的面束缚电荷密度ηbz为    (2。3)

式中t为晶片上表面的z轴坐标。

  因此可在Y-0°晶片的上表面以电轴为分界线分布两半电极片分别提取电荷，则两半电极片提取的极化电荷分别为

式中a为晶片的外形尺寸参数(若晶片为方形则为边长，圆形则为直径)；S为电极片的面积范围，k为常数。

   由此可见极化电荷以电轴z轴为对称轴对称分布，电荷量大小相等、正负相反，且与M成线性关系。

   测力仪的测量晶组是为了检测轴向力、径向力和扭矩，采用不同切型晶片构成的晶片组合，它是压电式测力仪的核心组件。晶组组合最重要的要求是信号转换效率最高而横向干扰最小。

   对于利用石英的纵向效应测轴向力的测量晶组，一般都采用完全相同的两片X0°晶片对装，如图2-1（a）所示。即在电路上为并联结构把信号引出，电极夹在两晶片中间。对装的原则是使引出的信号为负电荷，两晶片的y轴相互错开一些角度。 新型钻削测力系统设计开题报告(3):http://www.youerw.com/kaiti/lunwen_92693.html