[发明专利]车铣加工三向切削力测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是测量仪，具体的是用于金属切削加工对三向切削力测量的一种测量器具。

背景技术

车铣加工是一种近年来发展起来的一种新的金属切削加工方法，其切削原理、切削参数对加工质量的影响也都在不断地研究和探索阶段。而切削力的大小及其变化是影响加工质量致关重要的物理量。因此，对于车铣加工切削力的计算和测量是影响和推动车铣理论研究的关键技术。

在国内，对于车铣加工切削力的测量还没有一个适当可行测量的方法和设备。尤其对车铣加工所产生的切削力，能进行现场实际测量的仪器设备更是空白。

发明内容

本发明的目的是为了解决对于车铣加工切削力的测量还没有一个适当可行测量的方法和设备问题，而提供一种专门为测量车铣加工切削力的大小和方向的车铣加工三向切削力测量仪。

采用的技术方案是：

车铣加工三向切削力测量仪，由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括刀体、前座、后座和控制单元；所述刀体的后端与前座通过螺纹固定连接，前座的后部设有第一凹槽，后座与前座的对应部位同样设有第二凹槽，前座与后座通过螺纹固定连接；第一凹槽和第二凹槽形成一空间结构，空间结构中装设三向压电晶体传感器，三向压电晶体传感器的一侧与前座的第一凹槽里面固定连接，前座后部的一侧设有穿线孔，穿线孔的里端与空间结构连通，穿线孔的外端与无线发射台连通，无线发射台上设置有无线通信发射模块，通过穿线孔里面的导线无线通信发射模块与三向压电晶体传感器相连接；

上述无线发射台是前座一侧的边缘上设置一平台。

上述无线发射台与无线通信发射模块固定连接，外面采用环氧树脂灌注。

上述控制单元采用公知技术，即三向压电晶体传感器通过线路先后与自身具有的信号放大器和数据采集模块连接，通过导线与无线通信发射模块连接；通过无线传输与控制中心的无线通信接收模块连接，通过导线无线通信接收模块与PC机连接。

本发明的工作原理：

由于车铣加工时刀具回转，难以用有线数据传输方法，将采集到的数据传递到控制中心。因此采用无线传输方式，将三向压电晶体传感器产生的电荷电压信号，经放大，由无线发射模块将数据发射出去，再经无线接收模块将数据传输到数据处理系统，经计算机处理后还原成对应的切削力。

本发明的特点：

1设计了特殊的车铣刀具，将刀具的刀柄即前后座作为三向压电晶体传感器的载体，将车铣切削力转化成相应的电信号。

2采用无限数据传输方式，解决了车铣加工过程传统的简单的有线传输技术难以解决的数据传输问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制单元流程框图。

具体实施方式

车铣加工三向切削力测量仪，由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括刀体1、前座8、后座5和控制单元；所述刀体1的后端与前座8通过螺纹固定连接，前座8的后部设有第一凹槽7，后座5与前座8的对应部位同样设有第二凹槽6，前座8与后座5通过螺纹固定连接；第一凹槽7和第二凹槽6形成一空间结构，空间结构中装设三向压电晶体传感器4，三向压电晶体传感器4的一侧与前座8的第一凹槽7里面固定连接，前座8后部的一侧设有穿线孔3，穿线孔3的里端与空间结构连通，穿线孔3的外端与无线发射台9连通，无线发射台9是前座8一侧的边缘上设置一平台。无线发射台9上设置有无线通信发射模块2，无线发射台9与无线通信发射模块2固定连接，外面采用环氧树脂灌注。通过穿线孔3里面的导线无线通信发射模块2与三向压电晶体传感器4相连接；

控制单元采用公知技术，即三向压电晶体传感器4通过线路先后与自身具有的信号放大器和数据采集模块连接，通过导线与无线通信发射模块2连接；通过无线传输与控制中心的无线通信接收模块连接，通过导线无线通信接收模块与PC机连接。电路工作由安装在后座5内独立的电池电源提供。

车铣加工时整个刀体1随机床的主轴一同回转产生切削力，切削力作用下时压电晶体产生相应的受力变形而产生了电压信号，由放大器放大后经数据传输线缆传输到2.4G的无线数据发射模块并由它实时地发射出来。发射出来的数据由2.4G的无线数据接收模块接收后，经PC计算处理后得到所测量的三向切削力数据。