一种可在线采集刀具切削力信号的夹具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，包括夹具体，夹具体上设置有第一螺孔、第二螺孔、刀具安装孔、夹具安装柄、第一螺钉、第二螺钉，第一螺孔与第二螺孔相互平行，刀具安装孔与第一螺孔垂直并连通，刀具安装孔与第二螺孔垂直并连通，刀具安装孔内装有刀具，第一螺钉、第二螺钉的底端都抵靠在刀具上，第二螺钉的底端设置有压电石英传感器，压电石英传感器上设有第一引出线，本实用新型专利技术提供的可在线采集刀具切削力信号的夹具测力范围广、线性度好、受温度影响小、分辨率高，能够在不影响机床加工精度的加工中在线采集切削力信号，经后续处理显示出切削力数值大小，切削力的大小可用来校验和选择机床功率，校验刀具刚性。

A fixture for on-line collecting cutting force signals of cutting tools

The utility model provides a clamp which can collect cutting force signals of cutting tools on-line, including a clamp body. The clamp body is provided with a first screw hole, a second screw hole, a tool mounting hole, a clamp mounting handle, a first screw and a second screw. The first screw hole is parallel to the second screw hole, and the tool mounting hole is vertically and parallel to the first screw hole. The tool mounting hole is vertical and connected with the second screw hole. The tool mounting hole is equipped with a cutter. The bottom ends of the first screw and the second screw are against the cutter. The bottom end of the second screw is equipped with a piezoelectric quartz sensor and the piezoelectric quartz sensor is equipped with a first lead. The cutter can be cut on-line by collecting the cutter. The clamp of cutting force signal has the advantages of wide measuring range, good linearity, small temperature effect and high resolution. It can collect cutting force signal on-line in the machining process without affecting the machining accuracy of the machine tool. The value of cutting force is displayed by subsequent processing. The size of cutting force can be used to check and select the power of the machine tool and check the rigidity of the tool.

【技术实现步骤摘要】
一种可在线采集刀具切削力信号的夹具
本技术涉及夹具领域，具体涉及一种可在线采集刀具切削力信号的夹具。
技术介绍
目前，活塞加工厂精车外圆所采用的刀具是PCD（聚晶金刚石）刀具，而活塞外圆材料包括了铝和铸铁环槽，PCD（聚晶金刚石）刀具适合加工铝制材料，在加工铁制材料时，由于PCD（聚晶金刚石）刀具的主要成分是碳，与铁存在化学亲和力，在切削过程中会发生化学反应，不仅对刀具的磨损很严重，对工件的加工精度也会产生非常大的影响，大大缩短刀具使用寿命。研究发现，刀具磨损与刀具切削力有很重要的关系，切削力的大小可以直接反映刀具磨损情况，切削力是在主运动方向上的分力，它是校验和选择机床功率、校验和设计机床主运动机构、刀具刚性的重要依据，而对切削力的研究又是困难重重。现有的机床上刀具的夹具都无法实现切削力的测量，若是通过对夹具的设计，使夹具与相关的测力传感器联系在一起，测量切削力的大小，转换为相应的电信号，经后续处理电路，放大滤波，通过微型计算机分析处理直接由显示器显示出来，切削力的大小和刀具的磨损情况呈正相关，在一定范围内两者呈线性关系，若是通过夹具来检测刀具磨损，则可以大大减少刀具的更换量，目前各活塞刀具厂的刀具更换根据产品数量决定，即刀具加工产品达到一定数量，无论刀具是否损坏，换上新的刀具。若刀具提前损坏，则会生产出不合格产品；若刀具还没有损坏，将刀具更换，则造成资源的浪费，没有充分发挥其作用，造成刀具的浪费。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种可在线采集刀具切削力信号的夹具。为实现以上目的，本技术采用的技术方案为：一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，包括夹具体，所述夹具体上设置有第一螺纹孔、第二螺纹孔、刀具安装孔、夹具安装柄，所述第一螺纹孔、第二螺纹孔、刀具安装孔都为盲孔，所述第一螺纹孔和第二螺纹孔相互平行且等长，所述刀具安装孔与第一螺纹孔垂直并连通，所述刀具安装孔与第二螺纹孔垂直并连通，所述刀具安装孔内装有刀具，所述第一螺纹孔内装有第一螺钉，第二螺纹孔内装有第二螺钉，所述第一螺钉、第二螺钉的底端都抵靠在刀具上，所述第二螺钉的底端设置有压电石英传感器，所述压电石英传感器上设有第一引出线。进一步的，所述刀具包括刀头和刀柄，所述刀头位于刀具安装孔外部，所述刀柄位于刀具安装孔内，且刀柄尾端的柄面设有平面区，所述压电石英传感器的底面抵靠在平面区上。进一步的，所述第二螺钉底端设置有凹槽，所述压电石英传感器位于凹槽中且压电石英传感器的底面延伸至凹槽外。进一步的，所述第二螺钉内部设置有引线孔，第二螺钉上部设置有筒状的第一绝缘套、筒状的导电片，所述第一绝缘套套设在第二螺钉上并与第二螺钉表面粘合，所述导电片套设在第一绝缘套上并与第一绝缘套粘合，所述引线孔一端通至压电石英传感器，引线孔的另一端通至导电片，所述第一引出线位于引线孔内且第一引出线的一端与压电石英传感器相连、第一引出线另一端与导电片相连。进一步的，所述夹具体上还设置有筒状的电刷、筒状的第二绝缘套、第二引出线、接线插头，所述第二绝缘套镶嵌于第二螺孔上部并与第二螺孔粘合，所述电刷套设在第二绝缘套中并与第二绝缘套粘合，所述电刷还与导电片表面贴合，所述第二引出线一端与电刷连接，第二引出线的另一端与接线插头连接。与现有技术相比，本技术具有以下技术效果：本技术提供的可在线采集刀具切削力信号的夹具具有结构简单、易于加工、安全性好，适用于各种加工机床，通过刀具安装孔、第一螺钉、第二螺钉即可将刀具紧固安装，同时夹具安装柄与刀具的刀柄外形相同，使得可在线采集刀具切削力信号的夹具可以像刀具一样安装在机床上，而可在线采刀具切削力信号的夹具上设置的压电石英传感器测力范围广、线性度好、受温度影响小、分辨率高，能够在不影响机床加工精度的加工过程中在线采集切削力信号，经后续电路处理，放大滤波，通过微型计算机处理并由显示器显示出来，切削力的大小可用来校验和选择机床功率，校验和设计机床主运动机构、刀具的刚性，同时，可在线采集刀具切削力信号的夹具克服了刀具切削力无法在线监测不足，有利于提高产品的合格率和监控刀具磨损。附图说明图1是本技术所述可在线采集刀具切削力信号的夹具结构示意图；图2是本技术所述刀具加工工件时的受力示意图；图3是本技术所述第一绝缘套的结构示意图；图4是本技术所述导电片的结构示意图；图5是本技术所述第二绝缘套的结构示意图；图6是本技术所述电刷的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。根据图1、2所示，一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，包括夹具体10，所述夹具体上设置有第一螺纹孔11、第二螺纹孔12、刀具安装孔13、夹具安装柄14，所述第一螺纹孔11、第二螺纹孔12、刀具安装孔13都为盲孔，所述第一螺纹孔11和第二螺纹孔12相互平行且等长，所述刀具安装孔13与第一螺纹孔11垂直并连通，所述刀具安装孔13与第二螺纹孔12垂直并连通，所述刀具安装孔13内装有刀具20，所述第一螺纹孔11内装有第一螺钉30，第二螺纹孔12内装有第二螺钉40，所述第一螺钉30、第二螺钉40的底端都抵靠在刀具20上，所述第二螺钉40的底端设置有压电石英传感器50，所述压电石英传感器50上设有第一引出线51。进一步的，所述刀具20包括刀头21和刀柄22，所述刀头21位于刀具安装孔13外部，所述刀柄22位于刀具安装孔13内，且刀柄22尾端的柄面设有平面区22a，所述压电石英传感器50的底面抵靠在平面区22a上。在获得切削力大小的具体数据过程中，会涉及到一些设备，工件60、机床、机床主轴、电压反馈运算放大器、仪表放大器、微型计算机、显示器，刀具20顶在工件60上，机床主轴位于机床上，工件60夹持在机床主轴上，刀具20夹持在可在线采集刀具切削力信号的夹具上，可在线采集刀具切削力信号的夹具安装于机床上，可在线采集刀具切削力信号的夹具上的第一引出线51通过接口与电压反馈运算放大器的信号输入端连接，电压反馈运算放大器的信号输出端与仪表放大器的信号输入端连接，仪表放大器的信号输出端与微型计算机的信号输入端连接，微型计算机的信号输出端与端显示器信号输入端连接，在机床主轴做回转运动进行切削时，会使刀具20受到切削力，切削力的大小变化，会传到可在线采集刀具切削力信号的夹具上，进而会引起压电石英传感器50上的电压变化，压电石英传感器50输出的电压即为所采集的切削力大小的信号，压电石英传感器50将信号传输给电压反馈运算放大器放大处理，电压反馈运算放大器将处理后的信号输送到仪表放大器处理，仪表放大器将处理后的信号传输到微型计算机进行数据处理，并通过显示器将具体的切削力大小以数字和折线图的形式显示出来，电压反馈运算放大器采用OPA656型电压反馈运算放大器，OPA656型电压反馈运算放大器具有超宽频带、单位增益稳定的特点，仪表放大器11采用INA129型仪表放大器，INA129型仪表放大器具有低功耗、高精度的特点，压电石英传感器测力范围广，线性度好，受温度影响小，分辨率高，能够在不影响机床加工精度的加工中在线测量出切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，其特征在于：包括夹具体（10），所述夹具体上设置有第一螺纹孔（11）、第二螺纹孔（12）、刀具安装孔（13）、夹具安装柄（14），所述第一螺纹孔（11）、第二螺纹孔（12）、刀具安装孔（13）都为盲孔，所述第一螺纹孔（11）和第二螺纹孔（12）相互平行且等长，所述刀具安装孔（13）与第一螺纹孔（11）垂直并连通，所述刀具安装孔（13）与第二螺纹孔（12）垂直并连通，所述刀具安装孔（13）内装有刀具（20），所述第一螺纹孔（11）内装有第一螺钉（30），第二螺纹孔（12）内装有第二螺钉（40），所述第一螺钉（30）、第二螺钉（40）的底端都抵靠在刀具（20）上，所述第二螺钉（40）的底端设置有压电石英传感器（50），所述压电石英传感器（50）上设有第一引出线（51）。

【技术特征摘要】
1.一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，其特征在于：包括夹具体（10），所述夹具体上设置有第一螺纹孔（11）、第二螺纹孔（12）、刀具安装孔（13）、夹具安装柄（14），所述第一螺纹孔（11）、第二螺纹孔（12）、刀具安装孔（13）都为盲孔，所述第一螺纹孔（11）和第二螺纹孔（12）相互平行且等长，所述刀具安装孔（13）与第一螺纹孔（11）垂直并连通，所述刀具安装孔（13）与第二螺纹孔（12）垂直并连通，所述刀具安装孔（13）内装有刀具（20），所述第一螺纹孔（11）内装有第一螺钉（30），第二螺纹孔（12）内装有第二螺钉（40），所述第一螺钉（30）、第二螺钉（40）的底端都抵靠在刀具（20）上，所述第二螺钉（40）的底端设置有压电石英传感器（50），所述压电石英传感器（50）上设有第一引出线（51）。2.根据权利要求1所述的一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，其特征在于：所述刀具（20）包括刀头（21）和刀柄（22），所述刀头（21）位于刀具安装孔（13）外部，所述刀柄（22）位于刀具安装孔（13）内，且刀柄（22）尾端的柄面设有平面区（22a），所述压电石英传感器（50）的底面抵靠在平面区（22a）上。3.根据权利要求1所述的一种可在线采集刀具切削力信号的夹具，其特征在于：所述第二螺钉（40）底端设置有凹槽（41），所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜天恺，章高伟，兰天，周荃，卢孟爽，李杨波，张连生，
申请(专利权)人：安徽省恒泰动力科技有限公司，合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34