新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，使高端数控机床朝着智能化方向发展，而智能功能部件的研发则是机床智能化的关键。智能功能部件主要是融合一种或几种智能传感器，实现力监测、振动监测、热补偿、磨损监测、状态监测等智能功能的部件。然而切削监测的物理参数有很多，比如切削力、切削温度、振动、刀具磨损等，但在所有加工状态监控物理参数中，切削力最能反映切削过程，因此，切削力监测研究一直占有极其重要的学术地位。目前，切削力监测使用最多的是台式测力仪，测量时工件放在测力仪上，测力仪固定工作台上，因而，工件的尺寸受到限制，而且也无法满足大型零件加工时切削力的实时监测等要求。针对上述状况，本文研制一种集结传感器以及采集传输模块的测力刀柄系统，实现铣削过程轴向力和扭矩的实时监测。具体研究内容如下：　　(1)建立刀柄系统力学模型，研究刀柄横截面的应力分布，设计轴向力传感器和扭矩传感器，合理布置应变片，使轴向力和扭矩单独测试，消除弯矩对的轴向力和扭矩测量的影响。　　(2)根据传感器空间布局、检测系统灵敏度以及刀柄刚度要求，对刀柄可安装传感器的环形槽结构进行优化设计，以检测系统灵敏度最大为首要优化目标，轴向刚度、径向刚度最大为次要优化目标，建立刀柄环形槽结构多目标优化数学模型，通过目标驱动优化方法进行优化求解，得到优化后刀柄环形槽的结构尺寸。　　(3)根据优化后刀柄和信号采集处理装置的结构，完成了测力刀柄系统的总体设计，并通过有限元仿真方法验证测力刀柄的结构与力学性能(固有频率、灵敏度、温度场分布等指标)满足设计要求。　　(4)搭建了由采集传输模块、电源模块和上位机实时处理显示模块组成的切削力信号检测系统，采用两个独立的采集传输模块分别对轴向力信号和扭矩信号进行信号放大、A/D转换以及WiFi传输，并进行相应的软硬件设计。　　(5)针对所设计的测力刀柄系统进行静态标定及切削试验研究。