[实用新型]微小型机械加工切削力实时无线检测及控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微小型机械加工切削力实时无线检测及控制系统，特别是用于精密微细复杂结构件高精密加工过程中的切削力实时检测和控制，属于精密机械制造技术领域。

背景技术

随着航空、航天、军事、医疗等行业的发展，对精密微细复杂结构件的需求日益增长，车铣复合加工以其独有的优势特别适用于该类结构件的加工。在高速车铣复合加工过程中，对切削力进行实时监测和控制对提高零件的加工精度、表面质量等有重要作用。

目前并没有可应用于高速车铣复合加工的毫牛级切削力检测和控制的系统及相关装置，现有的切削力检测方法也大多处于实验研究阶段，应用局限性很大，通常仅适用于车、铣、钻等单一加工方式中，如：在车削加工中，通常将应变片贴在车刀上；在钻、铣加工中，通常将测力装置放置于工件下方，通过线缆将所测得力信号传输出来进行处理。对于上述车削加工中切削力的测量，由于通常车刀的刚度远远大于工件的刚度，要使刀具产生形变就需要较大的切削力，而这样就会导致传感器的灵敏度太低。同理，对于铣削或钻削中切削力的测量，由于工件装夹装置本身的重量就较大，也需要大量程的传感器，测力精度也会受影响。

另外，在车铣复合加工中，车削主轴和铣削主轴是共同运动的，因此以上所述方法都无法应用于车铣复合加工中切削力的检测，主要原因是传感器固定安装后引起的线缆缠绕问题。同时，在精密微细复杂结构件加工过程中的切削力是比较小的，一般的传感器无法实现此过程中切削力的高精度测量，要使用高精度的传感器，其安装位置就需要重新考虑。另外，要实现切削力的实时控制，还需要对影响切削力的相关因素，如：切削速度、切削深度、进给速度等进行实时控制。因此，有必要研制一种微小型机械加工切削力实时无线检测及控制系统来满足精密微细复杂结构件的加工需求。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种微小型机械加工切削力实时无线检测及控制系统，该系统适用于测量0.1mm~10mm尺度范围内微小型零件粗精加工过程中的毫牛级切削力的实时高精度检测和控制。

该检测及控制系统包括力传感器、转接盘a、转接盘b、信号处理模块a、无线发送模块、无线接收模块、信号处理模块b、控制器和微动平台；其中力传感器和转接盘a均为环形结构；转接盘b为圆柱形空腔结构，且转接盘b的两端设置有端盖；

安装关系：转接盘b一端的端盖与车削主轴的端面固连，转接盘b另一端的端盖与力传感器的一个端面固连，力传感器的另一个端面通过转接盘a与夹持工件的三爪卡盘端面固连，且力传感器、转接盘及三爪卡盘与车削主轴同轴安装，在转接盘b内部的空腔内设置无线发送模块，信号处理模块a与无线发送模块集成在一起，且力传感器的线缆从其中心孔穿过转接盘b的端盖与信号处理模块a连接，微动平台安装在机床Y向溜板箱上，铣削主轴安装在微动平台上，控制器设置在车铣主轴之外并与微动平台通过线缆连接，无线接收模块和信号处理模块b集成在一起并设置在车铣主轴之外并与控制器通过线缆连接；力传感器用于采集工件受到的切削力，控制器将得到的切削力大小与标准切削力进行比较，进而控制微动平台的微位移。

所述的力传感器采用六维力传感器。

有益效果：（1）本实用新型通过力传感器检测切削力并通过无线模块传输给控制器实现对切削力的实时检测和控制，从而提高精密微细复杂结构件的加工精度和表面质量，满足实际生产加工的要求；（2）本实用新型的力传感器采用六维力传感器，，其测力精度可达1/256N（约4mN），可满足微小型切削中切削力高精度测量要求。

附图说明

图1为本实用新型高速车铣复合加工机床的示意图。

图2为本实用新型切削力检测及控制系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

如附图1及附图2所示，本实用新型提供了一种微小型机械加工切削力实时无线检测及控制系统，该检测及控制系统包括六维力传感器、转接盘a、转接盘b、信号处理模块a、无线发送模块、无线接收模块、信号处理模块b、控制器和微动平台；其中六维力传感器为环形结构；转接盘b为圆柱形空腔结构，且转接盘b的两端设置有端盖。