一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，属于精密检测技术领域，包括：信号采集电路板、信号传输旋转内圈、信号传输固定外圈、测力应变片、信号导流金属摩擦片及信号采集仪；信号传输旋转内圈固定在主轴的外圆周面；信号传输旋转内圈的外圆周面电镀有信号导流金属摩擦片；信号传输固定外圈套装在信号传输旋转内圈的外圆周面，其端部与主轴箱体固接，且信号传输固定外圈的内圆周面与信号传输旋转内圈上的信号导流金属摩擦片摩擦接触；所述测力应变片粘贴在工件的表面；信号采集电路板固定在信号传输旋转内圈或主轴的端面；本发明专利技术能够解决现有的精密加工旋转工件切削力在位检测装置具有成本高、准确度低和信号采集不稳定的问题。

An in place detecting device for cutting force of rotary cutting workpiece

The invention discloses a cutting force in-place detection device for rotating cutting workpiece, which belongs to the precision detection technology field, including: signal acquisition circuit board, signal transmission rotating inner ring, signal transmission fixed outer ring, force measuring strain gauge, signal conducting metal friction plate and signal acquisition instrument; The outer circumference of the spindle; the outer circumference of the signal transmission rotating inner ring is plated with a metal friction plate; the outer circumference of the signal transmission rotating inner ring is mounted on the outer circumference of the signal transmission rotating inner ring, and its end is fixed with the spindle box, and the inner circumference of the signal transmission fixing outer ring and the signal transmission rotating inner ring are guided by the signal transmission. The present invention can solve the problem of high cost, low accuracy and unstable signal acquisition in the existing in-situ measuring device for cutting force of precision machining rotating workpiece. Question.

【技术实现步骤摘要】
一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置
本专利技术属于精密检测
，具体涉及一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置。
技术介绍
精密加工是高端装备制造业的基础，关系到装备复杂零部件制造技术的实力，然而，这些零部件旋转精密加工过程的切削力精确检测十分困难，这个问题成为精密制造技术加工工艺优化的难题，如何高效准确地实现旋转工件的切削力测量成为精密制造工艺技术发展的必要环节。目前国内外能够实现的回转切削力测量的方式是主要是压电传感器的间接测量配合数据无线传输和记忆方式，这种方式主要存在以下问题：(1)压电传感器不能直接测量工件切削，通过工装约束在主轴轴肩部位，造成了精密切削力的很大衰减和失真。(2)信号采集无线传输容易造成时域数据丢失和信号间断的情况。(3)记忆存储很难实时呈现加工过程的切削力动态变化，使得精密切削工艺优化困难。(4)压电测力和无线传输价格太高，不适合大范围推广应用。所以，急需设计一种适用于高效准确低成本的精密加工旋转工件的切削力在位检测装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，能够解决现有的精密加工旋转工件切削力在位检测装置具有成本高、准确度低和信号采集不稳定的问题。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，所述工件的一端与主轴同轴相连，在主轴的带动下转动，主轴位于主轴箱体内；通过切削刀具对所述工件的另一端进行切削加工；所述切削力在位检测装置包括：信号采集电路板、信号传输旋转内圈、信号传输固定外圈、测力应变片、信号导流金属摩擦片及信号采集仪；整体连接关系如下：信号传输旋转内圈固定在主轴的外圆周面；信号传输旋转内圈的外圆周面电镀有信号导流金属摩擦片；信号传输固定外圈套装在信号传输旋转内圈的外圆周面，其端部与主轴箱体固接，且信号传输固定外圈的内圆周面与信号传输旋转内圈上的信号导流金属摩擦片摩擦接触；在信号传输旋转内圈随主轴进行转动，即与信号传输固定外圈发生相对转动时，通过信号导流金属摩擦片实现信号传输；所述测力应变片粘贴在工件的表面；信号采集电路板固定在信号传输旋转内圈或主轴的端面；信号采集电路板的输入端通过导线与测力应变片连接，输出端通过导线与信号导流金属摩擦片连接，信号传输固定外圈通过导线与信号采集仪连接。进一步的，所述信号导流金属摩擦片的电阻电压损耗率小于1％。进一步的，所述信号采集电路板包括：用于对接收到的电信号进行放大的信号放大模块、用于对所述电信号进行滤噪的信号滤噪模块和用于对所述电信号进行稳压的稳压电路模块。进一步的，所述主轴为阶梯轴，其用于安装工件夹头一端的直径较小；信号传输旋转内圈与主轴之间安装有支撑轴套，支撑轴套固定在主轴安装工件夹头所在端的外圆周，信号传输旋转内圈一端固定在支撑轴套的外圆周面，另一端套装在主轴直径较大部分的外圆周。进一步的，信号传输固定外圈与主轴箱体之间安装有套筒和外圈紧固支撑套；套筒套装在主轴外部，并通过焊接固定在主轴箱体的端面，且套筒与主轴为间隙配合；外圈紧固支撑套固定在套筒的外圆周面；信号传输固定外圈固定在外圈紧固支撑套的端面。进一步的，信号采集电路板固定在支撑轴套的端面。有益效果：(1)本专利技术通过测力应变片、信号采集电路板、信号导流金属摩擦片和信号采集仪配合实现对毫伏灵敏度变化量的精密加工旋转工件的切削力在位测量，信号采集装置可靠、灵敏、通用、便捷、低成本，能够很大地降低压电无线传输测力的信号不稳定、失真和价格高的问题，实现精密加工旋转工件的切削力在位实时准确检测。(2)本专利技术的测力应变片安装在工件的侧面，能够随工件同步转动，并直接检测切削力对工件引起的微小形变，保证了切削力不会具有很大衰减和失真。(3)本专利技术采用有线传输(即信号输入线、信号输出线及信号采集线)和信号导流金属摩擦片与信号传输固定外圈摩擦接触的方式进行信号传输，相比于无线传输的方式，不会产生时域数据丢失和信号间断的情况。(4)本专利技术采用信号采集仪实时记录接收到的电信号，并转化为实时的切削力，能够实时呈现加工过程的切削力动态变化。附图说明图1是本专利技术的三维图；图2是本专利技术主视图；图3是图2的A-A剖视图。其中，1-工件，2-信号采集电路板，3-支撑轴套，4-信号传输旋转内圈，5-信号传输固定外圈，6-主轴箱体，7-测力应变片，8-信号输入线，9-信号输出线，10-套筒，11-信号导流金属摩擦片，12-信号采集线，13-信号采集仪，15-外圈紧固支撑套，16-主轴，17-轴孔，18-工件夹头。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供了一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，参见附图1-3，包括：信号采集电路板2、支撑轴套3、信号传输旋转内圈4、信号传输固定外圈5、测力应变片7、套筒10、信号导流金属摩擦片11、信号采集仪13及外圈紧固支撑套15；待检测的工件1的一端通过工件夹头18安装在主轴16的轴孔17中，主轴16一端安装在主轴箱体6内，主轴16能够带动工件1绕其轴线转动，但主轴箱体6保持不动；切削刀具对旋转的工件1的另一端进行切削加工；整体连接关系如下：主轴16为阶梯轴，其用于安装工件夹头18一端的直径较小；支撑轴套3通过螺钉固定在主轴16安装工件夹头18所在端的外圆周，信号传输旋转内圈4一端通过螺钉固定在支撑轴套3的外圆周面，另一端套装在主轴16直径较大部分的外圆周；信号传输旋转内圈4的外圆周面电镀有信号导流金属摩擦片11；套筒10套装在主轴16外部，并位于主轴箱体6与信号传输旋转内圈4之间，通过焊接固定在主轴箱体6的端面，且套筒10与主轴16为间隙配合；外圈紧固支撑套15通过螺钉固定在套筒10的外圆周面；信号传输固定外圈5套装在信号传输旋转内圈4的外圆周面，并通过螺钉固定在外圈紧固支撑套15的端面，且信号传输固定外圈5的内圆周面与信号传输旋转内圈4上的信号导流金属摩擦片11摩擦接触；在信号传输旋转内圈4随主轴16进行转动，即与信号传输固定外圈5发生相对转动时，通过信号导流金属摩擦片11实现信号传输；其中，所述信号导流金属摩擦片11的电阻电压损耗率小于1％；所述测力应变片7通过胶水粘结固定在工件1的表面；信号采集电路板2通过螺钉固定在支撑轴套3的端面；信号采集电路板2的输入端通过信号输入线8与测力应变片7连接，信号采集电路板2的输出端通过信号输出线9与信号导流金属摩擦片11连接，信号传输固定外圈5通过信号采集线12与信号采集仪13连接；其中，所述信号采集电路板2包括：用于对接收到的电信号进行放大的信号放大模块、用于对所述电信号进行滤噪的信号滤噪模块和用于对所述电信号进行稳压的稳压电路模块，具备毫伏电压测量灵敏度。工作原理：与主轴箱体6固定连接的套筒10、外圈紧固支撑套15及信号传输固定外圈5保持静止；主轴16带动工件1、支撑轴套3、信号传输旋转内圈4、信号导流金属摩擦片11、测力应变片7、信号采集电路板2、信号输入线8及信号输出线9绕主轴16的轴线进行同步旋转运动；当切削刀具对工件1进行切削加工时，工件1在切削力的作用下会发生微小形变，测力应变片7检测到所述形变，并将该形变转化成电信号传输给信号采集电路板2；信号采集电路板2将接收到的电信号进行放大、滤噪及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，所述工件(1)的一端与主轴(16)同轴相连，在主轴(16)的带动下转动，主轴(16)位于主轴箱体(6)内；通过切削刀具对所述工件(1)的另一端进行切削加工；其特征在于，所述切削力在位检测装置包括：信号采集电路板(2)、信号传输旋转内圈(4)、信号传输固定外圈(5)、测力应变片(7)、信号导流金属摩擦片(11)及信号采集仪(13)；整体连接关系如下：信号传输旋转内圈(4)固定在主轴(16)的外圆周面；信号传输旋转内圈(4)的外圆周面电镀有信号导流金属摩擦片(11)；信号传输固定外圈(5)套装在信号传输旋转内圈(4)的外圆周面，其端部与主轴箱体(6)固接，且信号传输固定外圈(5)的内圆周面与信号传输旋转内圈(4)上的信号导流金属摩擦片(11)摩擦接触；在信号传输旋转内圈(4)随主轴(16)进行转动，即与信号传输固定外圈(5)发生相对转动时，通过信号导流金属摩擦片(11)实现信号传输；所述测力应变片(7)粘贴在工件(1)的表面；信号采集电路板(2)固定在信号传输旋转内圈(4)或主轴(16)的端面；信号采集电路板(2)的输入端通过导线与测力应变片(7)连接，输出端通过导线与信号导流金属摩擦片(11)连接，信号传输固定外圈(5)通过导线与信号采集仪(13)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，所述工件(1)的一端与主轴(16)同轴相连，在主轴(16)的带动下转动，主轴(16)位于主轴箱体(6)内；通过切削刀具对所述工件(1)的另一端进行切削加工；其特征在于，所述切削力在位检测装置包括：信号采集电路板(2)、信号传输旋转内圈(4)、信号传输固定外圈(5)、测力应变片(7)、信号导流金属摩擦片(11)及信号采集仪(13)；整体连接关系如下：信号传输旋转内圈(4)固定在主轴(16)的外圆周面；信号传输旋转内圈(4)的外圆周面电镀有信号导流金属摩擦片(11)；信号传输固定外圈(5)套装在信号传输旋转内圈(4)的外圆周面，其端部与主轴箱体(6)固接，且信号传输固定外圈(5)的内圆周面与信号传输旋转内圈(4)上的信号导流金属摩擦片(11)摩擦接触；在信号传输旋转内圈(4)随主轴(16)进行转动，即与信号传输固定外圈(5)发生相对转动时，通过信号导流金属摩擦片(11)实现信号传输；所述测力应变片(7)粘贴在工件(1)的表面；信号采集电路板(2)固定在信号传输旋转内圈(4)或主轴(16)的端面；信号采集电路板(2)的输入端通过导线与测力应变片(7)连接，输出端通过导线与信号导流金属摩擦片(11)连接，信号传输固定外圈(5)通过导线与信号采集仪(13)连接。2.如权利要求1所述的一种旋转切削加工工件的切削力在位检测装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙椰望，金鑫，郑中鹏，刘玉柱，曹也，张之敬，肖木峥，史玲玲，刘彪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11