[发明专利]一种数控机床用压电驱动式电主轴夹屑检测装置

说明书

本发明涉及机床部件技术领域，特别涉及一种数控机床用压电驱动式电主轴夹屑检测装置。包括用于夹持刀柄的锥形夹具本体，其特征在于：夹具本体与刀柄相接触的一端内均匀分布若干通电后可伸出夹具本体的压电陶瓷块，压电陶瓷块可伸出夹具本体的一端设有导电触碰端子，压电陶瓷块包括一活动型压电陶瓷块和若干固定型压电陶瓷块，固定型压电陶瓷块及活动型压电陶瓷块端部的导电触碰端子上施加有不同的电性。本发明在数控机床上刀时，检测刀柄与安装在数控机床电主轴上的刀柄夹具两端面、锥面两处接触面之间是否夹杂铁屑，检测的报警临界值可预设，数值稳定，提高检测的精确性、稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及机床部件技术领域，特别涉及一种数控机床用压电驱动式电主轴夹屑检测装置。

背景技术

数控机床是装备制造业的工作母机，其技术水平的高低代表了一个国家制造业的发展水平。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，然而，加工中心由于主轴夹屑造成的刀具不对中现象一直是世界各国机床制造业面临的难题之一。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。主轴夹屑的位置主要是两处：一是在刀柄上表面和锥塞下表面之间的缝隙中，二是在锥塞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，可以在刀柄预装进刀柄夹具过程中，检测和预警主轴夹屑故障，避免主轴夹屑对零件加工质量产生影响。

目前，机床设备的检测方法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。

若采用刀柄内置传感器的检测方法，由于在工件批量化生产的过程中，每台加工中心需要多把刀柄配合加工，若均需要实现夹屑检测功能，则每把刀柄都需要内置相同的传感器及各种模块，对刀柄极大的需求量造成了很大程度的资源浪费。因此对于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。由于刀柄制造时误差的存在是不可避免的，每把刀柄的报警临界值会有数值上的差异，一定程度上会影响检测精度，每把刀柄在使用前都需要标定数值。

最新的技术基于应变式的夹屑检测装置虽然能够很好的完成锥面和端面夹屑检测的任务、避免了资源浪费，但是由于其复杂的结构和难度极大的信号处理分析以及信号之间的互相干扰问题的存在，使得这种夹屑检测装置制造难度大、不易实现批量化的生产，而且单个装置成本昂贵，未能真正实现批量化生产和广泛应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种数控机床用压电驱动式电主轴夹屑检测装置，在数控机床上刀时，检测刀柄与安装在数控机床电主轴上的刀柄夹具两端面、锥面两处接触面之间是否夹杂铁屑。