光学玻璃材料,现已在光学、航空航天、医疗等不同领域得到广泛应用,随着各领域的深入研究,对所用光学材料零件的精度提出了很高的要求,然而,若想提高加工精度,必须解决其难加工性与高精度的矛盾。目前,光学玻璃加工中主要使用黏附金刚石磨粒的刀具,并配合超声振动等辅助加工。当研究刀具、材料及加工精度的关系时,主要使用电镜观测加工表面质量及切削力的测量两种方法,其中,切削力的测量能反应全过程情况,是研究刀具、加工中不可或缺的手段。本文以测量光学玻璃加工中切削力的变化为目标,设计研制了一种压电式切削力测力仪。通过分析切削力测量难点,采用传感器竖直安装的形式,使用竖直方向压电剪切效应的力电转换系数是拉压效应2倍的优势提升轴向灵敏度,以满足小力值精确测量的要求;设计了布置形式可变的压电测力仪原型,采用控制变量的方式进行了菱形布置和矩形布置的对比实验,分析数据,确认了矩形布置的方案。基于矩形的布置形式,设计选用了组合式测力仪的结构,结合Workbench软件对支撑结构进行了优化。分析了单向力作用下测力仪中传感器的输出情况,针对传感器竖直布置时,装配误差等对输出产生的影响,利用逐次微调传感器预紧力和位置的方式,降低了测力仪整体输出误差,完成测力仪的装配。对压电测力仪进行了标定,包括三向静态标定实验,获得了各向灵敏度、线性度、重复性及向间干扰等指标;通过不同点加载实验验证了测力仪各个方向输出的一致性;通过动态敲击实验获得了测力仪的各向固有频率。结果表明,测力仪具有良好的性能。基于测试现场的要求,设计了现场标定装置,进行了现场标定实验,并进行了切削力测试实验,通过4把刀具不同切削参数,测力仪均能准确检测不同因变量引起的力值变化,验证了测力仪的实用性。