[实用新型]一种机床切削力无线测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种精密微细加工过程中机床切削力的无线测量装置，属于机械设计技术领域。

背景技术

随着航空、航天、军事、医疗等各大领域对精密微小系统的需求不断增加，精密微细切削加工技术应运而生。以车铣复合加工技术为代表的精密微细切削加工技术已经超越了传统常规的金属切削加工技术，成为了在非硅基微细复杂结构件加工领域中弥补传统硅微加工方法缺陷的支撑技术。在精密微细车铣复合加工过程中，切削力是影响微细复杂结构件加工质量的关键因素，切削力测量对于实现工艺参数研究、切削状态在线监测甚至是高精度反馈控制都具有重要的意义。从现有的机床切削力测量装置来看，能够实现车铣复合加工过程中切削力测量的主要有以下两种：

(1)间接测量:在详细分析机床进给电机电流与切削力之间关系的基础上，建立电机电流与切削力之间的数学模型，并通过大量的实验进行调整验证，从而实现通过测量进给伺服电机电流来间接检测切削力。

(2)局部无线测量：通过多个转接装置将装卡工件的夹具浮动的安装到机床主轴上，力传感器也被安装于机床主轴与安装卡具的转接盘之间，工件所受到的一部分切削力传递给力传感器，通过研究传感器受力与工件所受切削力的对应关系，并通过无线的方式发送出去，即实现了切削力的局部无线测量。

上述两种车铣复合加工过程中切削力的测量方法主要应用于常规零件切削加工过程中切削测力的测量等实验研究，虽然实现了切削力测量的基本功能，但是这两种方法还存在以下缺点：间接测量的方法由于机床的进给电机只有在相应方向有进给运动的时候才会有相应的电流变化，所以只有在进给方向上的切削力才能够采用这种方法进行测量，因而采用这种间接测量的方法不能对工件所受三个方向的研磨力进行同时且实时的测量；局部无线测量的方法由自身安装方式的局限性，工件所受到的切削力大部分由安装机构承担，只有你小部分切削力传递到传感器进行测量，从而导致了传感器所测量的切削力不是百分之百的对实际受力情况的真实反映，测量结果具有一定的局限性。在精密微细切削加工过程中，为了在不影响到工件正常加工状态的前提下准确、全面的进行切削力测量，亟需设计一种外形结构简单，安装使用方便，且能同时对三个方向切削力进行全面高精度测量的机床切削力无线测量装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种机床切削力无线测量装置，能够以简单的结构实现同时对微细结构件精密微细切削加工过程中工件所受X、Y、Z三个方向切削力的全面高精度测量。

一种机床切削力无线测量装置，包括转接板、前挡板、安装基体、四个三轴力传感器、后挡板和无线模块；外围设备为车削主轴和卡盘；

所述四个三轴力传感器沿周向固定在安装基体内部，所述前挡板和后挡板分别将所述安装基体的两端封闭，所述四个三轴力传感器的一端与所述后挡板的表面贴合，另一端与所述转接板固定连接，所述四个三轴力传感器使所述转接板浮动的位于所述前挡板的中心孔内，所述卡盘与转接板固定连接；所述无线模块安装在车削主轴上，无线模块通过线缆与三轴力传感器内部的电阻应变片连接。

进一步地，所述转接板为一个圆形回转零件，所述转接板上的中心孔为卡盘定位凹槽，所述转接板一侧的表面为传感器受力安装连接平面；所述前挡板为一个圆环形板状零件，其表面上加工有安装过孔，其中心孔为转接板安装孔；所述前挡板的一侧表面为前挡板安装连接平面；所述安装基体为圆环形结构，其两端的端面分别为后挡板安装面和前挡板安装面，所述后挡板安装面上沿径向加工四个径向的矩形凹槽，四个矩形凹槽沿周向均布；所述后挡板为一个圆环形板状零件，其两侧表面分别为后挡板安装平面和后挡板连接平面；

进一步地，所述三轴力传感器由XY轴模块和Z轴模块组成；

所述XY轴模块由五根矩形块顺序垂直相接形成的一体化结构的三维零件，前四根矩形块顺序形成一个未封闭的口字形，第五根矩形块垂直于第四根矩形块的末端且位于口字形内形成悬臂梁结构，第五根矩形块的末端位于口字型结构的中心，所述第五根矩形块的上表面加工有螺纹孔，该表面为受力平面，螺纹孔用于连接前挡板；所述第一根矩形块的上表面加工有连接孔，下表面为受力连接平面，所述第二根和第三根矩形块上加工有双横梁结构；所述第二根至第五根矩形块的底面位于同一平面且高于第一根矩形块的底面；