典型的钻削试验监控与分析系统的总体框图。整个系统分为三个子系统，即切削力及扭矩测量子系统、功率测量子系统和振动测量子系统。切削力及扭矩测量子系统中钻削测力仪可以测量轴向力、横向力和扭矩。测力仪的桥路电阻变化由晶体管动态应变仪转变为电信号直接供RTP-650A 14通道磁带记录仪记录。功率测量子系统中包括两个电压互感器和两个电流互感器，用以测量三相电机的功率（二元法测三相功率）。功率传感器可使用 FS- 15三相有功功率变送器或集成电路功率测试电路。机床振动的测量由加速度计配以
电荷放大器完成。钻削过程的力学特性、功率特性和振动特性可由磁带记录仪或计算机单独或同时记录下来，以备从各个角度对信号特性进行分析。
钻削过程的刀具磨损状态和磨损量由专用夹具在显微镜下观察测量，夹具有四个自由度，可方便地对刀具后刀面的磨损进行测量。
信号记录由RTP- 650A磁带记录仪完成，可同时记录14个信号，信号输入范围从士0.2 V至±16 V 可调。信号带宽：F M 方 式 为0〜40 kHz,DR 方 式 为200 Hz〜150 kHz。数据分析由 H P - 3562A动态信号分析仪完成。它除了具有常规信号特性的分析能力外，还能进行传递函数分析、时域波形的定时捕捉分析、频响分析及波形运算，是一种强有力的信号分析工具。信号的调整和记录由双踪示波器监视。微机系统的作用是:计算和分析信号的数字特性，如方
差 、均值、能量、稳定性、趋势性检验等；完成钻削过程的在线测控。
深孔钻削过程的力学特性与监测方案
钻削力是钻削状态最直接的反映，而刀具的磨损又对切削力特性产生直接影响。切削振动和机床功率都与切削力效应有着密切的联系。因此，在振动、功率信号与切削状态（主要是刀具状态）之间，切削力起着桥梁和纽带的作用。要取得振动监测和功率监测方案的成功，就必须对钻削过程的力学特性进行深人的研究。
(1) 深孔钻削过程的力学问题
深孔钻削与车、铣 、刨等加工方法最显著的不同点在于深孔钻削是在封闭腔内利用导向块在已加工表面上的定位和支承作用进行钻削加工。其特点是刀具与工件之间并非是刀刃的单一接触，而且还有刀具上附加的导向块与工件的接触，通过这种接触，刀具被支承于孔中。因此对于深孔钻削来说，最终起作用的力除了总切削力F 之外（它 由 主 切削 力分量 尺、径向切削 力 分 量 和 轴 向 切 削 力 分 量 组 成 ），还有导向块上的正压力和摩擦力。钻削过程中产生的钻削抗力主要表现为钻削扭矩和轴向力。这两个值的大小直接影响钻孔效率。而对于深孔钻削，由于存在着导向块上的正压力和摩擦力，构成了刀具、导向块和工件的封闭力系，切削力分量的直接测量是很困难的，所以只能测量总的轴向力和扭矩。其中总的轴向力包括切削力、切削液压力以及摩擦力，扭矩包括切削扭矩和导向块、导套及中心架处摩擦力产生的摩擦力矩。
(2) 深孔钻削监控过程中典型的切削力与扭矩传感器
在深孔钻削过程中用于监测的一种测力和扭矩的应变式传感器。系统采用B T A 深孔加工系统、810深孔切削液、钻头为多刃错齿内排屑深孔钻，运动方式为工件旋转刀具进给。应变式传感器由应变片、弹性薄壁圆筒和一些附件组成的。弹性薄壁
圆筒产生的机械量经传感器转变为电量输出，为避免装夹时因弹性薄壁圆筒变形产生测量误差 ，传感器底板与弹性薄壁圆筒之间有空刀槽。传感器右端与C630 - 1 改装的深孔钻床尾座相连，左端分设4 个月牙槽，用来与螺栓连接传递扭矩。表 面 粘 贴8 片电阻应变片，分别组成机床尾座此传感器可套在直径30〜60 m m 的钻杆上,监测不同孔径的测量轴向力和扭矩的两个回路。
弹性薄壁圆筒应变片采用的是箔式应变片，它有散热性好、横向灵敏度小、疲劳寿命长、柔性好、价格低廉等特点。选用的规格是：阻值灵敏系数尺=2.0〜2.2，线栅尺寸S X L = 1 m m X 2 m m 。在实际輝量中，沿钻杆(轴）的某断面的圆周方向每隔90°布置一个应变片，并将它们接成全桥回路，这 样 是 为 了 提 高 传 感 器 的 输 出 灵 敏 度 ，并 可 消 除 轴 向 力 和 弯 曲 力 的 影 响 。
(3) 钻削力监测方案的特点
① 切削力包含着丰富的切削状态的信息，是切削状态的真实反映。
② 具有良好的实时性。时间滞后效应最小，这在刀具破损监测中具有重要意义。
③ 在一定切削条件下，切削力和刀具磨损具有近似线性关系，因此，在监测切削状态的同时可近似估计刀具磨损的程度，以避免刀具因严重磨损而无法修整。
④ 具有高度的灵敏度。力监测比振动、功率等方法的灵敏度高。除了上述的力学监测方案之外，在深孔钻削过程中的常用监测技术还有功率监测技术和振动监测技术等。深孔钻削过程是一个具有复杂状态空间变量的多输人多输出系统，尽管经过世界各国学者的不断努力探索，深孔钻削过程的内在规律还远未揭示出来，深孔钻削过程的在线监控技术研究也仅仅还是一个开端，远远不能满足生产实际的需要。