The invention discloses a device and method for monitoring cutting and cutting tool state in cutting and chip formation. The tool and AE signal collector, workpiece, test platform, and data acquisition system are installed on the tool holder. The tool holder includes the main clamp, the accessory holder and the insulation cushion, the tool and the insulation cushion and arrangement. Between the main and the accessory holder, the accessory clamp is locked to the main gripper through the connection bolt through the heat insulation cushion. The accessory clamp is tightened on the main clamp by the adjusting bolt, and the AE signal collector is installed on the accessory holder. The piezoelectric force sensor is arranged on the cutter's back surface, and the front of the tool is in front of the tool. A piezoelectric force sensor 2 is arranged on the cutter face, a surface strain gauge is installed on the main gripper, and a high-speed CCD camera is installed above the cutter. The AE signal of the invention has high accuracy, good independence and strong correlation.
【技术实现步骤摘要】
用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置及方法
本专利技术涉及机加工
,具体涉及一种用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置及方法。
技术介绍
高速切削加工是一种比常规切削速度高得多的先进制造工艺,它不但可以大幅度提高零件的加工效率、降低加工成,而且可以使零件的表面加工质量和加工精度达到更高的水平,高速加工已在航空、航天、汽车以及超精密微细加工等领域获得了广泛的应用。在高速切削加工过程中,往往会出现刀具磨损、崩刃、破损、失效,切屑形成、断裂,切削加工中断等一系列情况。这些情况都对加工工艺及刀具状态有着特定的影响。在加工过程中,这些意外的出现都会影响刀具切削状态和加工稳定性。在传统的加工中,切屑成形是将工件加工成理想形状的主要方法。而切屑对刀具状态的影响主要取决于切屑形成机理及其几何形状。切屑的形状、切屑的分离和形成速率、切屑的温度及能量密度、切屑与刀具切削面的摩擦挤压运动都对刀具的磨损起了决定作用。由于切屑形成过程不仅会引起刀具磨损,还会引起刀刃的破损,而刀具磨损增大了功率损耗,刀刃崩刃中断正常的加工并影响工件的质量。因此,在机械加工过程中,为了避免高速切削加工与切屑形成相关问题发生不确定的联合性,刀具状态的监视是至关重要的。现有的刀具状态监视系统主要包括直接监视系统和间接监视系统两种,其中,直接监视系统,如激光、光学、超声传感器,不仅价格较贵,而且难以实际用于加工中;间接监视系统,主要通过监测切削力、振动、电流、温度等再演算分析实现,运用的构件主要包括加速度传感器、力传感器、AE传感器和电流传感器,成本相对较低,但却普遍存在以下问题:1、由于切 ...
【技术保护点】
1.一种用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置,包括安装在刀架(1)上的刀具(2)和AE信号采集器(3)、安装在夹具(4)上的工件(5)、用于安装刀架和夹具的试验平台(6)、用于信号采集与存储的数据采集系统,其特征在于:所述刀架包括主夹持器(11)、副夹持器(12)和隔热减振垫(13),所述刀具和隔热减振垫并排布置在主、副夹持器之间,副夹持器通过若干连接螺栓(14)穿过隔热减振垫正向锁紧在主夹持器上,副夹持器通过若干调节螺栓(15)反向顶紧在主夹持器上;AE信号采集器安装在副夹持器上,用于采集切屑过程中切屑断裂、切屑与刀具前刀面接触摩擦、切削过程中工件剪切变形或者挤压摩擦变形的声音信号;在刀具的后刀面上布置有用于检测是否发生切削加工的压电式力传感器一(7);在刀具的前刀面上布置有用于检测切屑形成后是否与刀具前刀面接触的压电式力传感器二(8);在主夹持器上安装有用于测量高速切削过程中切削冲击的频率及切削力的表面应变计(9);在所述刀具上方的试验平台上安装有用于拍摄高速切削过程中切屑形成过程及形态、刀具表面状态及温度的集合热成像仪的高速CCD相机(10);AE信号采集器、压电式力传感器 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置,包括安装在刀架(1)上的刀具(2)和AE信号采集器(3)、安装在夹具(4)上的工件(5)、用于安装刀架和夹具的试验平台(6)、用于信号采集与存储的数据采集系统,其特征在于:所述刀架包括主夹持器(11)、副夹持器(12)和隔热减振垫(13),所述刀具和隔热减振垫并排布置在主、副夹持器之间,副夹持器通过若干连接螺栓(14)穿过隔热减振垫正向锁紧在主夹持器上,副夹持器通过若干调节螺栓(15)反向顶紧在主夹持器上;AE信号采集器安装在副夹持器上,用于采集切屑过程中切屑断裂、切屑与刀具前刀面接触摩擦、切削过程中工件剪切变形或者挤压摩擦变形的声音信号;在刀具的后刀面上布置有用于检测是否发生切削加工的压电式力传感器一(7);在刀具的前刀面上布置有用于检测切屑形成后是否与刀具前刀面接触的压电式力传感器二(8);在主夹持器上安装有用于测量高速切削过程中切削冲击的频率及切削力的表面应变计(9);在所述刀具上方的试验平台上安装有用于拍摄高速切削过程中切屑形成过程及形态、刀具表面状态及温度的集合热成像仪的高速CCD相机(10);AE信号采集器、压电式力传感器一、压电式力传感器二、表面应变计和高速CCD相机的输出端均与数据采集系统连接。2.根据权利要求1所述的用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置,其特征在于:所述AE信号采集器安装在刀具主切削刃上方的副夹持器上。3.根据权利要求1所述的用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置,其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈雪林,唐进元,周元生,刘安民,
申请(专利权)人:中南大学,湖南工学院,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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