[发明专利]切削颤振在线测量仪

说明书

本发明属于教学、科研型精密测量仪器。

在计算机控制的制造系统中，提高制造单元的生产率和加工精度有着重要意义。正如人们所知，切削颤振是限制制造单元生产率和加工精度的主要因素之一，如何用计算机对制造单元颤振系统中的敏感参数进行监测并对其实行有效的控制，在颤振到来之前抑制颤振的产生是近年来国内外所关注的课题。为了解决切削颤振的识别与监测问题，国内外作了一些努力。如日本学者中泽弘等研制的“峰间距法”，就是一种对车削颤振的识别方法。由于这种方法是以切削信号中的波峰值为波长识别标志，从而使计算软件编制较烦，它不仅占用内存多，执行速度慢，而且可靠性差。再则，国内外还没有切削颤振监测的专门仪器。

本发明正是为解决切削颤振的在线监测而研制的精密测量仪器。该仪器采用“零间距法”能准确、可靠地识别出切削颤振的起振点，在极短时间内快速地报出颤振标记并输出颤振的频率。用本发明研究制造系统中加工单元的动态特性，可对机床的颤振性能进行定量评定，并能据此区分机床抗振性能的优劣。

本发明的要点在于它是由整形滤波器、A/D（模/数）转换器、运算部件、D/A（数/模）转换器和声光报警电路组成的。整形滤波器可为由国产的电阻、电容和三极管等元件组成的射极耦合双稳态触发器或称斯密特触发器。A/D（模/数）转换器和D/A（数/模）转换器可为半导体集成电路的模数转换器。运算部件可为价格低廉的国产单板微型计算机。声光报警电路可为由稳态触发电路、继电器、音响电路和闪光电路组成的声光报警器。音响电路可为音响集成电路块。其中A/D（模/数）转换器和D/A（数/模）转换器的接口电路、整形滤波器以及自动报警电路可集中装在一块印刷电路板上。

本发明结构简单，合理，从而使整个仪器体积小，重量轻。现场使用时，携带方便，使用简便。且造价低廉，仅数千元。由于采用了单板计算机进行运算和输出运算结果，所以，能对机床的颤振性能作出定量评定。在切削颤振监测过程中，能准确、可靠地识别出车削颤振的起振点，在极短时间内快速地报出颤振并输出颤振的频率。

附图1是本发明的总体构造框图。其中（1）是整形滤波器，（2）是A/D（模/数）转换器，（3）是运算部件，（4）是D/A（数/模）转换器，（5）是声光报警电路。

附图2是整形滤波器的电路图。其中c是电容，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆是电阻，R₇是电位器，T₁和T₂是三极管。它们共同组成一个射极耦合双稳态触发器或称斯密特触发器，其作用是对信号整形滤波，并使A/D（模/数）转换器得到合适的采样电平。

附图3为A/D（模/数）转换器的示意图。它以型号为ADC0809的A/D（模/数）转换器为例。这部份的作用是把整形滤波器送来的模拟量信号转换为数字量信号，以便送入微型计算机中去进行定量的运算和分析。

附图4为D/A（数/模）转换器的示意图。它以型号为DAC0832的D/A（数/模）转换器为例。这部分的作用是把微型计算机中的数字量信号转换为模拟量信号，以便控制声光报警电路进行自动报警。

附图5是声光报警电路图。其中R₈、R₉和R₁₀是电阻，D₁是二极管，D₂、D₃、D₄、D₅、D₆和D₇是发光二极管，T₃和T₄是三极管，J是继电器，L是扬声器，A是音响集成电路。由R₈、R₉、R₁₀、T₃和T₄组成稳态触发电路，保证继电器按要求工作。元件D₁是为保证继电器可靠工作而设置的。由元件A、L、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆和D₇组成声光报警电路。当继电器在工作状态时，音响电路发出悦耳动听的音乐，同时闪光电路按音乐节凑闪光。

作为本发明的最佳实施例，是将权项1所述的整形滤波器、A/D（模/数）转换器和D/A（数/模）转换器的接口电路、声光报警电路安装在一块印刷电路板上，此块印刷电路板与运算部件-单板计算机一起组装在一个小箱内。其中A/D（模/数）转换器采用国产的ADC0809。D/A（数/模）转换器采用国产的DAC0832。单板计算机采用清华大学生产的QJ-80型单板机。