[发明专利]一种数控机床用电主轴粘屑检测系统

说明书

本发明公开了一种数控机床用电主轴粘屑检测系统，包括：锥形夹具本体、电源模块、传感器模块、信号处理模块、信号发射模块；所述电源模块、传感器模块、信号处理模块、信号发射模块布置在所述锥形夹具的外表面上；所述传感器模块为连接成全桥电路的至少4片电阻应变片；所述电阻应变片均匀地分布在所述锥形夹具外圆表面上；所述信号处理模块用于将所述传感器模块检测到的微弱模拟信号转化成数字信号；所述信号发射模块用于将测得数据无线的发射出去。本发明提供的检测装置集成在主轴上的锥形夹具上，采用全桥检测线路，测量敏感度高；报警临界值可预设，不需要频繁标定数值，提高检测的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种数控机床用电主轴粘屑检测系统。

背景技术

数控机床是装备制造业的工作母机，加工中心是数控机床的第一要员。加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产,对加工航空、航天、船舶、汽车和模具等产品的制造业，都需要高档加工中心作为其重要的生产工具。高效、精密、可靠、智能是加工中心的主要发展趋势。

随着对高精度零件要求的不断提高，加工精度己经由毫米级、微米级向亚微米级甚至纳米级发展，在高精度加工过程中，主轴夹屑造成的刀具不对中会严重影响工件的加工质量。由于加工中心主轴夹屑造成的刀柄不对中问题一直是世界各国机床制造业面临的难题。

主轴夹屑的位置主要是两处：一是在刀柄上表面和锥形夹具下表面之间的缝隙中，二是在锥形夹具和刀柄接触的锥面上。在实际应用中发现：以上两处夹屑位置产生夹屑故障都发生在加工中心换刀过程中。因此，若能在刀柄预装进锥形夹具过程中，检测和预警主轴夹屑故障，则可以避免主轴夹屑对零件加工质量产生影响。

现有技术中对刀具是否对中的检测方法主要有传统的接触式测量方法以及刀柄内置传感器的检测方法。

接触式测量技术虽然在工件定位、坐标设定、测量零件的几何尺寸和三维形状、刀具参数、刀具磨损检测等方面有一定的应用，但是却存在受力不均、测量时间长，测量点空间分辨率不够高、不能测量软质物体等先天缺陷。同时，由于受到离心力的影响，接触式传感器在机床主轴高速旋转、切削加工等场合的应用也受到很大的限制。

刀柄内置传感器的检测方法，虽然很好的弥补了传统接触式测量方法的不足，但由于机械加工过程中，加工一个工件可能要使用多把不同规格的刀具，如果所有的刀柄都带有相同传感器检测装置，无疑会增加产品的生产成本，降低产品的市场竞争力，并且造成资源浪费，违背绿色环保可持续发展的原则。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何快速便捷的检测出数控机床的电主轴是否夹屑。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种数控机床用电主轴粘屑检测系统，包括：锥形夹具本体、电源模块、传感器模块、信号处理模块、信号发射模块；所述电源模块、传感器模块、信号处理模块、信号发射模块布置在所述锥形夹具本体的外表面上；所述电源模块分别与所述传感器模块、信号处理模块、信号发射模块电连接；所述传感器模块、信号处理模块、信号发射模块依次串联；其中

所述电源模块用于提供工作电源；

所述传感器模块为连接成全桥电路的至少4片电阻应变片；所述电阻应变片均匀地分布在所述锥形夹具本体靠近刀头工作部的外圆表面上；

所述信号处理模块用于将所述传感器模块检测到的微弱模拟电压信号放大后转化成数字信号；

所述信号发射模块用于将所述信号处理模块转换后的数字化电压信号无线的发射出去。