孔加工是现代加工中十分常见的一个加工过程，而在孔加工过程中实时的动态监测有利于加工的效率和加工质量，因此新型钻削测力系统这一课题是符合当今科技的发展潮流，是对科技的发展，特别是机械加工有着积极良好的促进作用。

1。2课题研究背景

1。2。1压电测力仪的发展[1]

在第二次世界大战之前，压电传感器就已经出现，但由于有着许多缺陷，导致应用并不广泛，静电荷的漏电问题是主要的原因，正是因为如此，当时的压电传感器只能进行准静态力和动态里的测量，因此其应用受到限制。而压电效应的发现则要追溯到1815年时Coulomb提出的机械压力能产生电信号的理论，到了1880年，居里兄弟（Pierre Curie 和Jacques Curie）最先发现ɑ石英晶体中的压电效应，他们得出了以下结论：对于晶体有一个或多个晶轴，当温度的变化时，这些晶轴两端会产生极化电荷，这种现象被称为热电效应；在同一个晶体上，有一种新的产生极化电荷的方法，当变化的力沿着半面晶轴作用时也可以产生相应的极化电荷。

在二战期间，由于军事的需要，压电测力仪得到了很大的发展，其中高阻抗电荷放大器的出现解决了静电荷漏电的问题，实现了从理论到时间应用的大突破。这使得压电测力仪的应用范围扩大许多，无论静态或动态还是低频到高频，结合现代的科学发展，近代的多门科学都对着以发展起着促进作用。其中瑞士的Kistler公司研制的一系列切削测力仪，很快推广至全世界各地的相关生产行业中，同时也促进测力仪相关科技更好的发展。

我国对于测力仪的研究是从上世纪70年代开始研制的，由当时由大连工学院为主导的团队开始研制，在1979年，我国的第一台YDC-I78型的压电动态切削测力仪及其辅助装置。并在后来不断研究开发了单向，双向，三向等测力仪不仅使用于普通机床，也运用于数控机床。并搭建了整个测力系统，运用先进的信息技术，并借助计算机的功能进行实时的监测和运算分析。

而测力仪的发展相比较国际水平，在我国还是相对落后的，仍需更加多地研究投入其中。

1。2。2主要的切削测力仪类型

在切削测力仪的应用方面，不同的加工会用到不同类型的测力仪，例如有在高温环境中使用的，有高灵敏度的，还有需要高稳定性的，以及用于微型加工的，到这其中应变式和压电式的传感器是使用最广泛的。文献综述

  （1）应变式测力仪[9]

   应变式测力仪主要应用了电阻应变片的应变效应，由弹性元件和应变片组成了应变式测力仪，应变片粘贴在弹性元件上，当弹性元件发生形变时，应变片也随之产生形变，从而应变片的电阻值发生变化，有如下表达式：

其中R表示原应变片的阻值，表示电阻值得变化量，K0表示应变片的应变系数，表示应变值。因此倘若在k0一定的情况下，可由电阻的变化值来求得应变值，又因为有     （1。2）

所以在求得后，可以求得应力的大小。

例：薄壁式圆筒切削测力仪。如图1。1所示，为薄壁式圆筒切削测力仪，用于测量四向切削力的测力仪，其结构将应变片贴在测力仪的薄壁上，由于拉压力与剪切力是相互垂直的两个力，所以应用纯拉压和纯剪切相结合的方法可以测出切向力、法向力以及扭矩。应变片的粘贴位置也有其特点，如图1。2所示，这种方法的测量原理为利用0o(90o)应变片的纯拉压变形测的轴向力，用45o（135o）应变片的纯剪切的变形来测量切向力，用45o(135o)应变片的纯扭变形来测量扭矩。每隔45o粘贴应变片，其中各个方向上的被测量组成电桥电路。