[发明专利]一种车铣复合加工切削力测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及切削力的测量，特别是一种对车铣复合加工数控机床切削力测量方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，具有车铣复合功能的数控机床因具有适应复杂化加工和生产高效率等特点而成为近年来发展很快的机种。该机床可同时采用多种工艺加工方法对复杂曲面加工，对航空、航天等军工产品生产尤为需要。但由于目前缺乏国外可参考的技术资料，使我国这类高档数控机床的发展受到极大制约。因此，深入研究和探讨这类机床的车铣复合加工机理，对我国开发此类高档数控机床设备具有重要意义。

在车铣复合加工过程中，切削力是车铣复合加工机理的关键技术之一。由于现有的测力仪很难在车铣复合加工中心上安装，既不能如车削加工安装在刀架上，也不能如铣削加工安装在工作台上，故使用测力仪测量车铣复合加工切削力实际上行不通。

检索国内外文献可知，针对车铣复合加工切削力的测量至今没有很好的方法，这是困扰该领域深入研究的一个技术难题。

CN101804584A号专利申请说明书公开了一种车铣加工三向切削力测量仪。该测量仪采用在铣刀后端座上安装三向压电晶体传感器，将铣刀产生的切削力转化成压电信号，经无线传输给计算机系统，由计算机处理后得到三向切削力数据。这种测量仪不仅结构复杂、制做成本高，而且信号采集元件与铣刀直接相接，在高速切削加工环境下，加上各种外部干扰，使测量结果的准确性难于保证。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种车铣复合加工切削力测量方法，为车铣复合加工数控机床设备的研究创造条件。

本发明测量方法的原理是：通过位移传感器测量获得铣刀动态位移信号，通过小波信号处理方法将加工过程中噪音信号去除，然后将时域位移信号转换成频域位移信号；利用铣刀和工件的传递函数，获得频域切削力的函数，最后再将频域信号转换成时域信号，获得切削力的大小。

基于上述原理，本发明提供的车铣复合加工切削力测量方法，包括以下步骤：

1）在与铣刀轴向垂直的左右和前后两个方向上和工件下部、与铣刀轴向平行的上下方向上分别用夹具固定安装三通道位移传感器，将位移传感器分别与计算机相接，利用铝箔纸将位移传感器连接计算机的各种信号线和数据线包裹好，防止切屑飞溅损坏传感器，调整传感器与铣刀和工件间的距离，使之达到位移传感器的使用要求；

2）开启车铣复合加工机床，切削回转体工件，由三个位移传感器分别测量出铣刀在三个方向上对应传感器位置点时域条件下变形产生的位移变化量信号，然后传输给计算机系统，计算机按以下程序处理：

以左右方向为例（前后和上下方向相同），设位移传感器测得的铣刀对应该方向传感器位置点时域条件下变形产生的位移变化量为x'(t)。

3）利用类似悬臂梁公式：

x′(t)=Fl26EI(3L-l)---(1)]]>

x(t)=FL32EI---(2)]]>

公式中：

x'(t)——位移传感器测得的铣刀对应传感器位置点时域位移变化量；

F——在测量方向上所受外力（切削力）；

L——铣刀长度；