在金属切削加工过程中,切削力是切削加工过程中产生的最直接的变量,其对加工系统振动、刀具磨损及被加工工件表面质量和加工精度等有直接的影响,因此切削力的准确测量是确保加工系统正常运行的重要基础。目前,切削力的测量主要分为直接测量和间接测量。切削力间接测量系统易受加工过程中复杂环境的影响,故多采用切削力直接测量系统进行切削力的检测。应变式切削力直接测量系统中通常采用八角环、梁式弹性体等作为弹性转换体进行切削力的测量,但其测量精度易受传感器粘贴工艺的影响,且测量灵敏度较低。因此,需要改进弹性转换体的结构。本文介绍了切削力测量的研究目的与意义,总结了有关切削力测量的国内外研究现状,论述了现有切削力测量系统的优点及存在的问题。针对现有切削力测量系统中存在的问题,提出了两端固定型的光纤光栅传感器布置方式和用于切削力测量的圆环式弹性转换体,从理论上分析了圆环直径变化规律,并基于圆环直径变化规律和光纤光栅传感器设计了圆环式复合传感结构。根据测力仪的设计要求,确定了圆环式复合传感结构的尺寸参数和材料参数,获得了圆环式复合传感结构的理论灵敏度。因光纤光栅传感器反射光中心波长易受温度波动的影响,研究了光纤光栅传感器的光-热耦合特性,实现了光-热解耦。在切削加工过程中,切削热的产生会使测力仪中的弹性转换体产生热变形从而影响切削力的准确测量,因此研究了弹性转换体的热变形规律,实现了力-热解耦,并完成了温度补偿。随后在理论上对圆环式测力仪进行理论耦合分析和试验研究,修正了切削力的数学模型。最后对本文的研究成果以及存在问题进行了总结和展望。