随着工业自动化和现代制造业的迅速发展,数控机床、加工中心已经成为现代制造技术的主流。为了保障这些高投资自动化加工设备的安全运行和加工质量,迫切需要新型、实用、可靠的切削过程监控系统。切削过程主要涉及到切削参数和刀具状态信息,因此为了提高生产率和降低生产成本,在全自动加工环境下,刀具磨损检测和刀具断裂识别是必不可少的,刀具状态的有效监测是机床加工状态监测的核心,也是研究的热点。目前在刀具状态监测方面,主要以切削力的测量为主,它能直接反映加工过程中的刀具状态,能够探测刀具的磨损和断裂状态。光纤光栅传感器是一种新型的光测传感器,具有体积小、防爆、对电绝缘、抗电磁干扰、精度高、可靠性高、环境适应性好,光栅能够在单根光纤上布置多个针对不同或相同参数测量形成分布式传感等优点,满足切削力多个分量在线检测要求,特别适用于切削力测量的加工环境,实现切削力的准确测量。本文正是在这种背景下提出将光纤光栅传感技术应用于刀具切削力的测量系统中,论文取得的具体成果如下：(1)转换弹性体是切削力测量中的敏感元件,决定了切削力的可测性。通过对数控机床切削过程的研究,理论分析和有限元仿真分析相结合的方式揭示切削力导致的转换弹性体的应变分布规律,建立切削力与弹性体应变之间的映射关系,提出转换弹性体的结构优化设计方法。(2)研究基于电阻应变片和光纤光栅传感的薄壁延伸式测力系统结构及传感器布置方案,完成测力系统静态标定实验。对比电阻应变片和光栅传感器测量数据,分析相互干扰误差引起原因,优化应变测点位置,验证了测量数据解耦处理方法的可行性。最后将基于光纤光栅分布式传感检测的车削力测量系统集成在CA6140车床上进行不同切削参数车削实验,分析测量数据,实验结果表明光纤光栅传感器能够可靠的用于车削力的测量。