虚拟分析仪器及其在切削力测量中的应用

大连铁道学院施志辉介绍了QLV型多功能虚拟分析仪器的功能和利用该仪器测量车削加工中切削力的方法，叙述了数据信号的采集、处理和分析以及测取切削力实际值的过程。

试验的成功在很大程度上依赖于仪器。随着科学技术的发展，特别是计算机技术的飞速发展，各种新式仪器层出不穷，现在出现了一种基于计算机和软件的仪器一虚拟仪器。

QLV型多功能虚拟式分析仪器库QLV型多功能虚拟式分析仪器库包括QLVPR-3型波形显示数据记录仪和QLVSA-3型FFT频谱分析仪等。虚拟面板上的开关、旋钮可以通过鼠标进行控制。

QLVPR-3型波形显示数据记录仪的屏幕面板由两部分组成：左上方为显示区；右方和下方为功能区，见。主要的功能为：波形动态显示、记录与回放，根据当前设定的采样参数进行数据记录；对显示的波形进行编辑，波形中任一段数据可进行处理或剔除。

QLVSA-3型FFT频谱分析仪的屏幕面板由两部分组成：左上方为显示区；右方和下方为功能区，见。主要的功能为：时域统计分析，包括显示时域波形、信号的特征值表、概率直方图、概率分布函数、幅值谱；波形显示数据记录仪FFT频谱分析仪Fig.2幅值域分析。、相关分析、频谱分析、频谱细化分析、解调分析、数字滤波等。

2虚拟分析仪在金属切削力测试中的应用传统的切削力测量方法需用专门的测力仪、示波器、记录仪等，这种方法只能测量其力值，而且事后需要进行大量的数据分析处理才能建立切削力经验公式。虚拟分析仪可以对数据进行滤波、平滑等处理，分析作用在刀具上的力和力矩；多种图形显示功能便于对测量数据的理解和解释，可对测量数据进行多种操作和数据库管理，具有良好的集成性和柔性；充分发挥了计算机在数据计算、存储和显示等方面的巨大优势；能在投人*少财力、人力的条件下，通过方便、快捷的途径获得很高的测量精度和良好的稳定性。

下文以车削试验为例，说明虚拟分析仪在切削力测试中的应用。

2.1车削加工的试验条件和参数）切削用刀片材料为YW2，刀片型号为41605Z；刀具几何参数：前角7.=17°，后角叫=6°，主偏角=75°，刃倾角As=-5°，刀尖圆弧半径=0.5mm，槽宽w2.2切削力测试测力仪需经标定，测得的输出读数可转换成力值。

切削力测试框图见，八角环测力仪将力信号转换成电阻变化信号，电阻变化信号通过动态电阻应变仪转换成电压信号，电信号通过A/D转换器转换成数字信号，数字信号进人微机，再由QLV型多功能虚拟式分析仪器库进行数据处理。

切削力测试框图用标准测力环对测力仪的：方向分别加载，经静动态应变仪用虚拟信号分析仪记录和读出，测量测力仪在力值分别为0，0.5，1.0，1.5和2.0kN条件下的输出幅值，见表1.利用一元线性回归法计算出加载力和输出幅值的条件关系式，经回归后得到的直线回归方程为：y=0.006476r+0.13433.切削力的标定回归直线见。

2.3数据信号的采集和处理按试验框图结构配置好仪器，采集数据并存盘。

利用QLVSA-3型FFT频谱分析仪对数据进行处理，截取有效数据信号进行分析，可以查看信号的特征值表，记录均值、有效值、方差等。把这些信号值代人上述标定所得出的线性方程中，可得到所测切削条件下的实际主切削力数值，见表2.表1加载力值及对应的输出幅值V加载力值/kN加载次数回归后幅值切削力/kN切削力的标定直线表2主切削力数值kN切削深度进给量//（mmr）3结束语利用虚拟式信号分析仪器对车削加工中的电信号进行数据采集，可以得到切削力值。实践证明，虚拟式信号分析仪器可对各种电信号进行采集、处理和分析。

这种方法可以集各种仪器于一体，有广泛的应用前景。