一种基于压电效应的测力减振刀柄制造技术

本发明专利技术涉及数控机床传感测控技术领域，尤其涉及一种基于压电效应的测力减振刀柄，包括：刀柄、信号处理模块、主被动减振结合模块、测力模块和铣刀刀头，所述信号处理模块可拆卸式固定连接在刀柄上，所述主被动减振结合模块可拆卸式固定连接在刀柄底端用于铣刀的主动或被动减振，所述测力模块固定连接在主被动减振结合模块的外表面用于测量铣刀铣削力，所述铣刀刀头可拆卸式固定连接在主被动减振结合模块的底端。本发明专利技术提供了一种能够实现刀具状态数据远程传输并实时监控同时能够实现刀具的主动和被动减振的测力减振刀柄。的主动和被动减振的测力减振刀柄。的主动和被动减振的测力减振刀柄。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电效应的测力减振刀柄


[0001]本专利技术涉及数控机床传感测控
，尤其涉及一种基于压电效应的测力减振刀柄。

技术介绍

[0002]数控机床加工过程的智能监控是高端装备智能化的一个关键技术。它不仅能根据实际工况充分发挥出机床的加工能力，提高生产率和降低能耗，还可以避免由于人为误操作造成刀具碰撞所带来的严重加工事故，及时保护刀具、工件甚至机床主轴等。
[0003]目前，测量机床扭矩的传感器有多种，有压电式、应变式、电容式、电感式和磁弹式等，其中以压电式和应变式应用较多；压电式扭矩测力仪以石英晶体作为敏感元件，由于石英晶体的固有特性，压电传感器表现为刚度大，固有频率高，测量范围广，线性及稳定性好，对动态信号测量具有不可替代的优势；再者，大多传感器采用有线信号传输，无法实现对机床加工状态的远程监控，本专利技术采用无线信号传输，解决了远程监控这一困难。虽然国内外对于刀具的智能监控研究日益成熟，也推出了很多有关产品，但是不约而同的忽略了影响刀具加工的另一种因素：刀具振动。刀具振动的来源有很多，但大体分为三种：系统工艺刚性不足，刀具系统固有频率低；切削时产生很大的外激力；以及外激力频率与刀具工艺系统频率相同，产生共振。而刀具振动会直接影响加工的精度与表面粗糙度，加剧刀具磨损，有时产生崩刃现象，严重降低刀具寿命，刀具振动也会导致机床各部件配合受损，加工精度下降，甚至会导致加工无法正常进行。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于压电效应的测力减振刀柄，以解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于压电效应的测力减振刀柄，包括：刀柄、信号处理模块、主被动减振结合模块、测力模块和铣刀刀头，所述信号处理模块可拆卸式固定连接在刀柄上，所述主被动减振结合模块可拆卸式固定连接在刀柄底端用于铣刀的主动或被动减振，所述测力模块固定连接在主被动减振结合模块的外表面用于测量铣刀铣削力，所述铣刀刀头可拆卸式固定连接在主被动减振结合模块的底端。
[0007]进一步的，所述刀柄可拆卸式固定安装在机床主轴上。
[0008]进一步的，所述信号处理模块包括：保护罩、导线孔、无线信号处理器和固定板，所述保护罩内腔底端均匀开设有若干个导线孔，所述固定板设置有若干个，所述无线信号处理器通过若干个固定板固定安装在保护罩内腔中，所述保护罩通过若干个螺栓固定连接在刀柄下部外壁上。
[0009]进一步的，所述主被动减振结合模块包括：刀柄连接头、转接头一、阻尼减振块一、转接头二、主动减振器、转接头三和阻尼减振块二，所述刀柄连接头可拆卸式固定连接在刀
柄底端中部，所述转接头一螺纹连接在刀柄连接头底端中部，所述阻尼减振块一螺纹连接在转接头一底端中部，所述转接头二螺纹连接在阻尼减振块一底端中部，所述转接头二底端均匀设有三个连接头一，所述主动减振器设置有三个，三个连接头一底端分别螺纹连接三个主动减振器的顶端中部，所述转接头三顶端均匀设有三个连接头二，三个连接头二顶端分别螺纹连接三个主动减振器的底端中部，所述转接头三底端中部螺纹连接有阻尼减振块二。
[0010]进一步的，所述主动减振器包括：下套管、上套管、橡胶顶板、支撑杆、直线轴承、陶瓷板一、陶瓷压电阵列和陶瓷板二，所述下套管螺纹连接在转接头三顶端设有的连接头二上，所述上套管螺纹连接在转接头二底端设有的连接头一上，所述上套管下部轴向限位滑动套接在下套管上部，所述下套管和上套管的内腔由下向上依次设置有橡胶顶板、支撑杆、陶瓷板一、陶瓷压电阵列和陶瓷板二，所述橡胶顶板底端接触配合下套管内腔底端，所述支撑杆底端与橡胶顶板顶端接触配合，所述直线轴承套接固定在支撑杆外壁中部，所述直线轴承轴向滚动连接下套管内腔侧壁，所述陶瓷压电阵列上下两端分别粘接固定有陶瓷板二和陶瓷板一，所述陶瓷板一底端接触配合支撑杆顶端，所述陶瓷板二顶端接触配合下套管内腔顶端。
[0011]进一步的，所述上套管下部内壁上开设有环形滑槽，所述下套管顶端设有环形凸起，所述环形凸起轴向限位滑动连接在该环形滑槽内；机床未工作时，环形凸起顶端面与环形滑槽顶端面不接触；机床工作时，在橡胶顶板达到最大压缩形变量时，环形凸起顶端面与环形滑槽顶端面接触。
[0012]进一步的，所述主被动减振结合模块还包括：外保护壳，所述外保护壳将阻尼减振块一、转接头二、主动减振器、转接头三和阻尼减振块二包裹在其内部。
[0013]进一步的，所述测力模块由三个压电测力阵列构成，三个压电测力阵列分别通过导线与无线信号处理器相连接，三个压电测力阵列均匀固定连接在外保护壳外壁下部，每个压电测力阵列由四个压电片采用两两上下排列组成。
[0014]进一步的，所述阻尼减振块二底端固定连接有刀头转接头。
[0015]进一步的，所述铣刀刀头包括：夹头和四刃铣刀，所述四刃铣刀通过夹头可拆卸式固定连接在刀头转接头底端。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、测力模块由三个压电测力阵列构成，每个压电测力阵列由四个压电片采用两两上下排列组成，通过无线信号处理器对测力模块的信号进行无线传输，解决生产远程监控难问题，减少铣床内电线暴露，提高生产安全；三个压电阵列呈120
°
角阵列分布，测量结果更准确。
[0018]2、通过设置的主动减振器与阻尼减振块一和阻尼减振块二，实现了刀具的主被动减振结合，填补了主被动减振刀具的空白。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的整体结构视图；
[0020]图2是本专利技术中信号处理模块的结构视图；
[0021]图3是本专利技术去除外保护壳后的结构视图；
[0022]图4是本专利技术在主动减振器处的局部剖视图；
[0023]图5是本专利技术中铣刀刀头的结构视图。
[0024]附图中的标号为：A、刀柄；B、信号处理模块；B
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1、保护罩；B
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2、导线孔；B
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3、无线信号处理器；B
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4、固定板；C、主被动减振结合模块；C
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1、刀柄连接头；C
‑
2、转接头一；C
‑
3、阻尼减振块一；C
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4、转接头二；C
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5、主动减振器；C
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1、下套管；C
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2、上套管；C
‑5‑
3、橡胶顶板；C
‑5‑
4、支撑杆；C
‑5‑
5、直线轴承；C
‑5‑
6、陶瓷板一；C
‑5‑
7、陶瓷压电阵列；C
‑5‑
8、陶瓷板二；C
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6、转接头三；C
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7、阻尼减振块二；D、测力模块；E、铣刀刀头；E
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1、夹头；E
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2、四刃铣刀。
具体实施方式
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应的测力减振刀柄，其特征在于，包括：刀柄(A)、信号处理模块(B)、主被动减振结合模块(C)、测力模块(D)和铣刀刀头(E)，所述信号处理模块(B)可拆卸式固定连接在刀柄上，所述主被动减振结合模块(C)可拆卸式固定连接在刀柄(A)底端用于铣刀的主动或被动减振，所述测力模块(D)固定连接在主被动减振结合模块(C)的外表面用于测量铣刀铣削力，所述铣刀刀头(E)可拆卸式固定连接在主被动减振结合模块(C)的底端。2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的测力减振刀柄，其特征在于：所述刀柄(A)可拆卸式固定安装在机床主轴上。3.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的测力减振刀柄，其特征在于：所述信号处理模块(B)包括：保护罩(B
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1)、导线孔(B
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2)、无线信号处理器(B
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3)和固定板(B
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4)，所述保护罩(B
‑
1)内腔底端均匀开设有若干个导线孔(B
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2)，所述固定板(B
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4)设置有若干个，所述无线信号处理器(B
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3)通过若干个固定板(B
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4)固定安装在保护罩(B
‑
1)内腔中，所述保护罩(B
‑
1)通过若干个螺栓固定连接在刀柄(A)下部外壁上。4.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的测力减振刀柄，其特征在于：所述主被动减振结合模块(C)包括：刀柄连接头(C
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1)、转接头一(C
‑
2)、阻尼减振块一(C
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3)、转接头二(C
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4)、主动减振器(C
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5)、转接头三(C
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6)和阻尼减振块二(C
‑
7)，所述刀柄连接头(C
‑
1)可拆卸式固定连接在刀柄(A)底端中部，所述转接头一(C
‑
2)螺纹连接在刀柄连接头(C
‑
1)底端中部，所述阻尼减振块一(C
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3)螺纹连接在转接头一(C
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2)底端中部，所述转接头二(C
‑
4)螺纹连接在阻尼减振块一(C
‑
3)底端中部，所述转接头二(C
‑
4)底端均匀设有三个连接头一，所述主动减振器(C
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5)设置有三个，三个连接头一底端分别螺纹连接三个主动减振器(C
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5)的顶端中部，所述转接头三(C
‑
6)顶端均匀设有三个连接头二，三个连接头二顶端分别螺纹连接三个主动减振器(C
‑
5)的底端中部，所述转接头三(C
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6)底端中部螺纹连接有阻尼减振块二(C
‑
7)。5.根据权利要求4所述的一种基于压电效应的测力减振刀柄，其特征在于：所述主动减振器(C
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5)包括：下套管(C
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1)、上套管(C
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2)、橡胶顶板(C
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3)、支撑杆(C
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4)、直线轴承(C
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5)、陶瓷板一(C
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6)、陶瓷压电阵列(C
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7)和陶瓷板二(C
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8)，所述下套管(C
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【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇，陆宝锋，孙梦馨，许江涛，朱贺，俞志文，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：