由于超声振动辅助切削(Ultrasonic vibration assisted cutting,此后简称UVAC)在成屑、刀具磨损以及表面成型等方面有较大的优势,其广泛应用于汽车船舶、航空航天等领域,近年来UVAC发展迅速,成为学者研究的热点之一。切削力作为UVAC系统中的重点研究对象,它的准确测量不仅能够监控刀具的磨损状态,而且可以提高系统振动的效率,进一步提升被加工工件的表面质量。而压电测力平台作为目前切削力的主要测量手段,安装过程复杂,造价高,且测力平台与刀尖位置相距较远,存在一定的传递损失。因此,对UVAC系统切削力值的研究具有重要意义。本文针对UVAC系统的特点,围绕PVDF压电薄膜传感器进行切削力测量方法研究。通过有限元仿真和实验等手段,分别对UVAC系统的空载和模拟切削等不同状态开展具体研究。首先,根据UVAC系统切削力的特点,提出使用PVDF压电薄膜进行切削力值测量的方法,并搭建实验装置,设计上位机界面。其次,设计了基于霍普金森杆和落球法相结合的PVDF压电薄膜动态标定方案,并通过ANSYS Workbench对标定结构进行显示动力学分析,结合具体实验对PVDF压电薄膜拉伸模式下的压电常数进行了动态标定。再者,在空载状态下,通过三种手段获取UVAC系统的共振频率,并通过有限元法对空载系统进行模态分析与谐响应分析,以研究UVAC系统的应力分布状态,进而使用PVDF压电薄膜进行实际测量与分析。最后,在研究空载应力分布状态的基础上,搭建模拟切削环境,建立了切削力与PVDF压电薄膜输出电荷之间的数学模型,并结合压电测力平台进行了测量与比对。经过理论分析与实验研究,对PVDF压电薄膜的动态灵敏度进行了标定。然后通过有限元仿真与实验相结合,得到空载状态下变幅杆上应力分布类似正弦曲线。最后在模拟切削状态下,验证了PVDF压电薄膜方案对主切削力分量测量的有效性。