关键词：奇石乐,切削力,力传感器,Kistler

什么是切削力？

切削力是切削刀具对材料进行加工时受到的阻力。根据以CNC数控机床为主的制造机器所使用的切削工艺（例如车削、铣削和钻削等），切削力的方向和幅度各不相同。（参考下方图所示的车削中的切削力）。对该等高动态的切削力进行测量和分析，有助于优化切削工艺。

▲如图示所示，车削时产生正交力分量Fc、Ff和Fp。图中也显示了向量和力分量Fa和合力R。

如何测量切削力？

测量加工工艺中的切削力可采用多种技术，其中，测力计是最有效、最可靠的工具。部分测力计可基于压电效应进行测量。但是，使用适合的力传感器或内置于加工刀具零部件中的载荷单元（例如应变计和压电式传感器），也可以定制集成解决方案。用于切削力测量的压电式测力计主要有三种：静态三分量测力计，静态六分量测力计，以及旋转四分量测力计。

▲切屑形成时（例如在车削过程中）会产生高切削力。高速和高强度变形则会产生很大的力和热量。

为什么测量切削力？切削力测量结果有何用途？

在切削工艺中，刀具承受很高的机械、热量和化学压力，影响切削表现和刀具寿命。如今，金属切削仍是最重要的加工工艺，是制造各种技术产品的基础。除可信赖的品质外，制成品还应兼具成本效益。因此，业界对切削工艺的要求不断提高。对切削工艺的深入了解是满足这些要求的必要条件。切削工艺中，关键指标包括作用力和作用扭矩。

开发新刀具时，更应了解其表现，奇石乐Kistler切削工艺中会产生哪些切削力？刀具在不同条件下的表现如何（工艺稳定性）？如何设计刀具才能避免峰值力（服务寿命）并且保证加工工艺的快速、高效运行？

▲使用奇石乐91129AA测力计测量切削力。压电式测力计能够提供与实际工艺有关的宝贵信息，是实现可靠、高效、可复现制造工艺的基础。

只有保证刀具开发过程中的精准测量，才能实现工艺可靠性，避免出现残次品。例如，铣削钟表外壳时，制表商需确保加工工艺能够在持续接触的条件下顺利、稳定进行，并且刀具不会过度应力。

将切削力/扭矩测量应用于CNC数控机床的先进编程中，构建智能加工策略，这种方式正得到日益广泛的应用。切削力信号可通过多种方式连接到机床，用于改善切削工艺，提高可追溯性，确保可持续加工运行。

因此，分析刀具磨损情况（即测量和分析刀具的机械载荷）是实现以下几个目标的基础：

■ 改进切削工艺

■ 改良切削刀具（几何形状，涂装）

■ 改进辅助设备（例如冷却液）

■ 确定机床结构和零部件尺寸

■ 验证工艺模型和模拟

■ 将被测力纳入车床控制系统，开展智能编程

为实现上述目标，需要：

■ 测量和分析塑性加工工艺中的施加力

■ 识别特征常量，即与机械加工性有关的特定力

■ 提供与工艺进给能量有关的信息

■ 在数控（NC）机床中使用先进的编程命令，例如同步动作等

压电式测力计广泛应用于学术和工业研发中，用以测量、分析和优化加工工艺。