拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)床主軸拉刀力的測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)時(shí)測(cè)量主軸拉刀力的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，根據(jù)國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，在具有自動(dòng)換刀功能的金屬切肩機(jī)床上，切肩刀柄一般采用拉刀機(jī)構(gòu)沿軸向拉緊到主軸錐孔上，刀柄通過(guò)拉釘與拉刀機(jī)構(gòu)連接。拉刀機(jī)構(gòu)安裝在主軸內(nèi)，其施加到刀柄上的軸向拉力稱為主軸拉刀力。
[0003]拉刀力的大小直接影響刀柄定位的可靠性。如果拉刀力小于設(shè)定值，會(huì)影響加工質(zhì)量，更嚴(yán)重的可能會(huì)造成機(jī)床事故。如果拉刀力過(guò)大，則會(huì)引起應(yīng)力過(guò)大，造成拉刀機(jī)構(gòu)疲勞損壞，降低使用壽命。因此，如何準(zhǔn)確的獲得主軸拉刀力，對(duì)保證加工質(zhì)量和提高機(jī)床可靠性具有重要意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，主軸拉刀力的測(cè)量具有絕對(duì)測(cè)量方式和相對(duì)測(cè)量方式兩種。但兩種方式均只能測(cè)量機(jī)床在靜止?fàn)顟B(tài)下的主軸拉刀力，不能實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的主軸拉刀力。其次，機(jī)床主軸的制造商基本采用計(jì)算的方法估計(jì)主軸拉刀力，而缺乏實(shí)時(shí)測(cè)量不同轉(zhuǎn)速下主軸拉刀力的方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，用于具有拉刀機(jī)構(gòu)的切削機(jī)床，其特征在于，所述拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括:與所述拉刀機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的壓電裝置，所述壓電裝置能夠根據(jù)所述拉刀機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的拉刀力產(chǎn)生感應(yīng)電荷；用于采集所述壓電裝置所產(chǎn)生感應(yīng)電荷以形成感應(yīng)電荷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置；預(yù)存有感應(yīng)電荷與拉刀力對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置能夠處理所述數(shù)據(jù)采集裝置形成的感應(yīng)電荷數(shù)據(jù)以得到對(duì)應(yīng)的拉刀力數(shù)值。
[0006]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括:用于與所述拉刀機(jī)構(gòu)連接的擠壓元件，所述擠壓元件將所述拉刀機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的拉刀力轉(zhuǎn)換為施加于所述壓電裝置的壓力，以使所述壓電裝置產(chǎn)生感應(yīng)電荷。
[0007]本實(shí)用新型實(shí)施方式中所采用的壓電裝置根據(jù)壓電原理制造，其材質(zhì)為石英壓電晶體。擠壓元件能夠與拉刀裝置配合，將拉刀裝置產(chǎn)生的拉刀力轉(zhuǎn)化成施加于壓電裝置的壓力，石英壓電晶體受到一定方向的外力而變形，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，而在表面產(chǎn)生電荷。數(shù)據(jù)采集裝置可以根據(jù)其表面產(chǎn)生的電荷生成相應(yīng)的電荷數(shù)據(jù)。
[0008]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述切肩機(jī)床具有主軸，所述拉刀機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述主軸內(nèi)，所述主軸具有錐形孔；所述拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括用于與所述壓電裝置固定連接的定位元件，所述定位元件具有與所述主軸錐形孔相適配的錐形形狀。
[0009]在本實(shí)用新型的實(shí)施方式中，定位元件和擠壓元件分別位于壓電裝置的兩側(cè)。定位元件具有定位功能的同時(shí)，還具有支撐功能，以使擠壓元件在一側(cè)擠壓壓電裝置時(shí)，從另一側(cè)支撐壓電裝置，防止壓電裝置受力偏移。
[0010]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述壓電裝置包括與所述拉刀機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)的用于產(chǎn)生電荷的力傳感器轉(zhuǎn)子；以及與所述力傳感器轉(zhuǎn)子相適配的用于產(chǎn)生感應(yīng)電荷的力傳感器定子；所述數(shù)據(jù)采集裝置采集所述力傳感器定子所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷以形成感應(yīng)電荷數(shù)據(jù)。
[0011]拉刀機(jī)構(gòu)隨著主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)壓電裝置旋轉(zhuǎn)，壓電裝置可以測(cè)量不同主軸轉(zhuǎn)速下的拉刀力。因此，采用力傳感器轉(zhuǎn)子和力傳感器定子組成的壓電裝置，并將力傳感器轉(zhuǎn)子與拉刀機(jī)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，將拉刀力傳導(dǎo)至力傳感器轉(zhuǎn)子。力傳感器定子不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可以產(chǎn)生與力傳感器轉(zhuǎn)子相應(yīng)的感應(yīng)電荷，因此，測(cè)量力傳感器定子上的感應(yīng)電荷，即可得到力傳感器轉(zhuǎn)子的電荷量，進(jìn)而更為容易的得到拉刀力。
[0012]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，還包括:用于與所述拉刀機(jī)構(gòu)連接的連接件；所述力傳感器轉(zhuǎn)子和所述定位元件套設(shè)于所述連接件上；所述擠壓元件為與所述力傳感器轉(zhuǎn)子連接的法蘭盤(pán)；所述連接螺釘通過(guò)所述法蘭盤(pán)的中心孔與所述連接件固定連接。
[0013]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述切削機(jī)床具有主軸箱，所述力傳感器轉(zhuǎn)子和所述拉刀機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述主軸箱內(nèi)，所述力傳感器定子設(shè)置于所述主軸箱上。采用這種設(shè)計(jì)，使得本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)更為緊湊，充分利用了有限的設(shè)計(jì)空間，所述力傳感器定子被固定于主軸箱上，有利用數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)其進(jìn)行電荷測(cè)量。
[0014]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述法蘭盤(pán)與所述連接螺釘之間設(shè)置用于減小摩擦的蝶形彈簧。
[0015]本實(shí)用新型還提供了一種拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量方法，采用所述的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，包括步驟:
[0016]a.關(guān)聯(lián)拉刀機(jī)構(gòu)和壓電裝置，以使所述壓電裝置能夠根據(jù)所述拉刀機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的拉刀力產(chǎn)生感應(yīng)電荷；
[0017]b.采集所述壓電裝置所產(chǎn)生感應(yīng)電荷以形成感應(yīng)電荷數(shù)據(jù)
[0018]c.根據(jù)感應(yīng)電荷與拉刀力對(duì)應(yīng)關(guān)系得到與所述感應(yīng)電荷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的拉刀力數(shù)據(jù)。
[0019]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，步驟a中，通過(guò)與壓電裝置連接的擠壓元件將所述拉刀機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的拉刀力轉(zhuǎn)換為施加于所述壓電裝置的壓力，以使所述壓電裝置產(chǎn)生感應(yīng)電荷。
[0020]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述切肩機(jī)床具有主軸，所述主軸具有主軸孔，其特征在于:在步驟a之前，還包括步驟:
[0021]將所述壓電裝置與所述定位元件固定連接；
[0022]所述定位元件與所述主軸連接，所述定位元件具有與所述主軸孔相應(yīng)的形狀。
[0023]本實(shí)用新型提供的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置不但能夠測(cè)量靜止?fàn)顟B(tài)下的主軸拉刀力，而且能夠測(cè)量主軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的拉刀力，實(shí)現(xiàn)了拉刀力的實(shí)時(shí)測(cè)量。這種測(cè)量方式能夠簡(jiǎn)單、高效的得到測(cè)量數(shù)據(jù)，克服現(xiàn)有測(cè)量裝置只能測(cè)量靜態(tài)下的拉刀力的缺陷。所得到的實(shí)時(shí)拉刀力數(shù)值能夠應(yīng)用于對(duì)機(jī)床的穩(wěn)定性和可靠性的研宄中，為更好的提升機(jī)床性能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施方式的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為實(shí)用新型一實(shí)施方式的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的安裝示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施方式中的力傳感器轉(zhuǎn)子和力傳感器定子的配合示意圖；
[0027]圖4為實(shí)用新型一實(shí)施方式的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置與外部數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接的示意圖；
[0028]圖5為實(shí)用新型一實(shí)施方式的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置利用的壓電效應(yīng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型一實(shí)施方式的拉刀力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括約束加力桿1、刀具適配器2、力傳感器轉(zhuǎn)子3、法蘭盤(pán)4、力傳感器定子16、與力傳感器定子16連接的電荷放大器17以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
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