【正文】 外力的能力。由于測(cè)到的輸出信號(hào)較小，必須要進(jìn)行功率放大，而功放源為經(jīng)過電源板降壓、穩(wěn)壓、濾波處理的三相交流電，此時(shí)輸出的信號(hào)帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行工作，即步進(jìn)電機(jī)在數(shù)字信號(hào)的控制下對(duì)剛性裝置進(jìn)行均勻加載和均勻卸載，此時(shí)刀架、頭架、尾架位移隨著力的均勻變化而發(fā)生均勻變化。對(duì)此在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中選擇了電阻應(yīng)變片式壓力傳感器和電渦流位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)出信號(hào)分別通過儀表放大器和DGB5A電感測(cè)微儀進(jìn)行信號(hào)處理，均勻加載裝置選擇了110BYG404型步進(jìn)電機(jī)。 (3).通過數(shù)據(jù)報(bào)表實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫查詢、比對(duì)并生成曲線和打??；(4) .測(cè)試系統(tǒng)軟件應(yīng)有必要的詳細(xì)的注釋，對(duì)于快速、簡便的理解程序有著重要的幫助。初步設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)的軟件部分和硬件部分，掌握大致框架。機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)有機(jī)械本體，動(dòng)力單元，傳感檢測(cè)單元，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)單元，控制與信息處理單元以及接口[3]。 本次方案設(shè)計(jì)汲取了傳統(tǒng)剛度測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械制造的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)今比較先進(jìn)的傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微機(jī)測(cè)試技術(shù),以VB軟件設(shè)計(jì)編輯出數(shù)據(jù)交流平臺(tái)，對(duì)機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究,設(shè)計(jì)開發(fā)出更為高效、高精度的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。通過此次研究設(shè)計(jì)開發(fā)，不僅掌握有關(guān)剛度理論知識(shí)，而且這次的機(jī)械設(shè)計(jì)制造是光、機(jī)、電、自動(dòng)控制等多學(xué)科融合的一體化系統(tǒng)工程，能夠鍛煉分析問題和解決問題能力，為以后在實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)開發(fā)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)目的是分析機(jī)床受力變形對(duì)加工精度和生產(chǎn)效率的影響。一臺(tái)機(jī)床的剛度數(shù)值能客觀的反映機(jī)床設(shè)計(jì)、工藝和裝配質(zhì)量的優(yōu)劣,同時(shí)也影響到零件的加工質(zhì)量。即以單片機(jī)為主體將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合配以相關(guān)元器件組成的智能儀器。微處理器通過軟件控制數(shù)據(jù)采集，多儀器組成的測(cè)試系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后將處理的結(jié)果存儲(chǔ)或打印、顯示輸出。微處理器成為了測(cè)試系統(tǒng)的核心。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)飛速發(fā)展。測(cè)試技術(shù)是測(cè)量和試驗(yàn)技術(shù)的總稱。實(shí)驗(yàn)完畢后，再用微型打印機(jī)輸出剛度曲線。關(guān)于機(jī)床靜剛度的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，曾經(jīng)有人研制過一種以單片機(jī)為核心的機(jī)床靜剛度測(cè)試系統(tǒng)。傳統(tǒng)方法中用的千分表測(cè)量, 是機(jī)械式的, 接觸式的, 在測(cè)試過程中, 千分表的反應(yīng)靈敏度不高, 經(jīng)常性的出現(xiàn)滯后現(xiàn)象, 因此測(cè)量的數(shù)據(jù)偏差非常大, 而且需要手工計(jì)算靜剛度值和手工繪制曲線, 測(cè)量方法很落后, 不適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展要求。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過加力裝置模擬刀具對(duì)車床施加切削力, 再通過千分表, 讀出刀架、床頭、床尾的變形量。靜剛度測(cè)量對(duì)工藝系統(tǒng)和制造業(yè)有著絕對(duì)的重要性，因此對(duì)于靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的研究從來沒有間斷過。材料的剛度取決于材料本身的彈性模量E和剪切模量G。第一章 前言 在外力的作用下，材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗外力變形的能力，我們稱之為剛度。材料剛度的衡量方式是產(chǎn)生單位變形時(shí)所需的外力值大小。而結(jié)構(gòu)的剛度是與其所組成的材料的剛度大小以及結(jié)構(gòu)的幾何形狀和邊界條件還有結(jié)構(gòu)所受的外力的作用形式有關(guān)[1]。國內(nèi)傳統(tǒng)的測(cè)試方法是在機(jī)床上安裝了加載裝置后,再在床頭, 床尾, 床身和加力裝置上安裝千分表。再通過實(shí)驗(yàn)前的標(biāo)定, 就可以手工計(jì)算出剛度值。因此計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)隨之產(chǎn)生。此測(cè)試系統(tǒng)只能通過LED動(dòng)態(tài)的顯示剛度值。這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的適時(shí)性差，不夠直觀。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展和工程科學(xué)研究對(duì)測(cè)試及其相關(guān)技術(shù)的更大的需求，推動(dòng)了測(cè)試技術(shù)更加迅猛的發(fā)展，而迅速發(fā)展的現(xiàn)代物理學(xué)，信息科學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，電子科學(xué)等為測(cè)試技術(shù)提供了知識(shí)和技術(shù)支持，從而促使測(cè)試技術(shù)得到極大的發(fā)展和應(yīng)用[2]。計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)、通信技術(shù)相互結(jié)合，測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)系發(fā)生了根本性的變化，計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)。各儀器之間通過適當(dāng)?shù)慕涌谟酶鞣N總線相連，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，超大規(guī)模集成電路芯片（單片機(jī)）的發(fā)明，出現(xiàn)了智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)床向高精度和自動(dòng)化方向發(fā)展,機(jī)床的剛度已然成為了提高加工精度和加工穩(wěn)定性的重要因素。很多優(yōu)秀的技術(shù)工人在加工過程中，常常為高精度產(chǎn)品不能達(dá)到準(zhǔn)確的精度而頭疼不已，而提高加工精度往往又要耗費(fèi)大量時(shí)間，影響加工效率。機(jī)床的剛度反映了機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，是衡量機(jī)床性能的重要依據(jù)。總之，此次靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)課題有著重要的作用和積極的意義。第2章 總體方案設(shè)計(jì)基本了解測(cè)試系統(tǒng)所需要的一些功能并且分析。通過數(shù)學(xué)模型，簡要的分析靜剛度測(cè)試的一些理論知識(shí)。(1).通過合理的硬件安裝，能夠采集到誤差較小的數(shù)據(jù)并能適時(shí)生成曲線； (2).通過VB軟件設(shè)計(jì)出友好人機(jī)界面，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加載和自動(dòng)加載兩種模式下，對(duì)機(jī)床靜剛度自動(dòng)適時(shí)測(cè)量。只有選擇靈敏度高的傳感器和平穩(wěn)均勻的加載裝置進(jìn)行加載，才能精確測(cè)量力和位移的大小。位移和壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號(hào)。由力與刀架和力與頭架、尾架位移比值分別得出刀架、頭架和尾架的剛度[4]。 同理，機(jī)床的靜剛度是指工藝系統(tǒng)在靜態(tài)條件也就是靜載荷下抵抗變形的能力： K系統(tǒng)=F法/Y法綜 (22) 在零件的加工過程中，工藝系統(tǒng)各部分在切削力作用下將在各個(gè)受力方向產(chǎn)生相應(yīng)的變形。將工藝系統(tǒng)剛度K系定義為零件加工表面法向分力F系與在該力作用下，刀具在此方向上相對(duì)工件的變形位移量y法之間的比值，即： K系=F法/y法 （23） 在試驗(yàn)臺(tái)的坐標(biāo)系中,我們定義工件所受的刀具的切削力為P,可以將切削力P分解，從而得到工件所受的各個(gè)方向的分力為: Px = Psinα, Py= Pcosαcosβ （24）X—軸向, Y—徑向, Z—垂直于XY方向在進(jìn)行機(jī)床靜剛度檢測(cè)時(shí)，機(jī)床前部頂尖和尾部頂尖的中間部分都是加載裝置載荷的主要作用點(diǎn),而此時(shí)在機(jī)床的床頭、刀架、尾架的力是作用力P在Y方向上的分力Py ,分別為1/ 2 Py 、Py 、1/ 2 Py ,機(jī)床的床頭、刀架、尾架在各自作用力下的變形分別為y床頭、y刀架、y尾架,剛度分別為: （25） （26）