[发明专利]一种机床切削力传感器动态保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种车铣复合机床加工过程中切削力传感器的动态保护装置，，属于机械设计技术领域。

背景技术

随着精密微细切削加工技术的发展，车铣复合加工技术已经实现了细长轴类微小零件的加工，逐渐成为了非硅基微细复杂结构件加工的关键技术。与常规的金属切削一样，车铣复合加工过程中的切削力是影响工件质量的关键因素，切削力测量对于刀具设计、工艺参数优化以及切削状态监测都具有重要的意义。不同的是，在车铣复合加工过程中车削主轴和铣削主轴同时转动以获得相对较高的切削速度，从而导致只能将测量切削力的传感器安装到机床主轴上进行动态的测量。为满足微小切削力的测量需求，针对微细加工的切削力传感器，其精度应在mN级别，量程在10N左右。如果将这样的微力传感器直接安装到机床主轴上对切削力进行测量，势必会由于传感器前端卡具等负重及其动态力过大而导致传感器的损坏。然而，现有的力传感器保护装置大都用于进行静态安装的传感器保护，暂时还没有发现安装在类似机床主轴上做高速旋转运动的传感器保护装置。因此，确有必要设计相应的传感器保护装置以解决现有的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种机床切削力传感器动态保护装置，能够实现针对微细结构件车铣复合加工过程中切削力传感器的动态保护。

一种机床切削力传感器动态保护装置，包括安装板、连接板和三个独立的传感器保护模块；每个传感器保护模块都包括一个轴向保护模块和一个径向保护模块，外围设备为卡盘和车削主轴；

所述轴向保护模块与力传感器均固定连接在安装板的表面上，所述轴向保护模块垂直于安装板平面方向上的高度小于力传感器垂直于安装板平面方向上的高度，所述径向保护模块固定连接在所述安装板上对应力传感器的位置，径向保护模块能够沿所述安装板的径向方向调节自身与力传感器的相对距离，所述卡盘通过连接板与所述安装板上的力传感器固定连接，上述部件形成一个组件后通过安装板固定连接在所述车削主轴上。

进一步地，所述的安装板的中间部分为圆环状，圆环四周有均布的三个方形平板，圆环部分有两个均布的六个轴向保护模块安装孔和三个均布的力传感器安装孔，每个方形平板上有两个安装孔用于安装径向保护模块的安装支座，安装板上还加工有三个周向均布的安装孔。

进一步地，所述连接板的中部有一个通孔和凹槽用于卡盘的定位，连接板上还设有有三个卡盘安装孔和三个力传感器安装孔。

进一步地，所述轴向保护模块为两个矩形的立方体零件，每个轴向保护模块包含一个安装孔、一个定位面和一个调整面。

进一步地，所述径向保护模块为一个弹簧预紧的斜锲调整机构并通过轴承外圆面施加调整力，径向保护模块包含两个弹簧，两个弹簧预紧螺母，两个径向保护模块安装螺栓，一个径向保护模块安装支座，一个调节螺钉，两个弹簧预紧螺栓，四个轴承座安装螺栓，两个轴承座，一个大垫圈，一个轴承，一个小垫圈，一个调整基座，一个调整斜锲和一个阶梯轴；所述的径向保护模块安装支座为一个L形状的三维零件，径向保护模块安装支座的一个面上包含两个 安装孔用于径向保护模块安装螺栓进行安装固定，在另外一个面上包含两个通孔用于安装两个弹簧预紧螺栓；

所述的阶梯轴为一个阶梯状的轴类零件，包含两个台阶分别用于安装大垫圈和小垫圈进行轴承定位，一个与轴承配合安装的轴面，两个与轴承座安装的轴面；

所述的轴承座为一个Ω状的零件，轴承座包含两个半圆面分别与调整基座上的两个半圆面配合用于安装阶梯轴，两个安装孔用于阶梯轴的固定；

所述的大垫圈和小垫圈都是一个环状的零件，大垫圈和小垫圈都包含一个通孔用于阶梯轴穿过，两个定位面用于轴承定位；

所述的调整基座是一个复杂的三维结构件，包含两个带半圆面的凸起用于安装阶梯轴，四个均布的螺纹孔用于安装轴承座，两个通孔用于安装两个弹簧预紧螺栓，一个微调螺纹孔用于安装调节螺钉，一个斜槽用于安装调整斜锲；

所述的调整斜锲为一个截面为直角三角形的三维零件，包含一个斜面用于与调整基座上的斜槽接触，一个调整面用于与调节螺钉接触。