精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及精密加工的技術(shù)領(lǐng)域，特別是精密加工精度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 精密加工對(duì)精度的要求極高，現(xiàn)代化高精度加工一般要采取在線監(jiān)測(cè)，通過各種 傳感器對(duì)加工的尺寸參數(shù)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過主控器進(jìn)行整合，從而與理論尺寸 進(jìn)行對(duì)比，加工過程中即能及時(shí)糾正加工問題。然而過多的傳感器一方面帶來的是設(shè)備空 間的壓力，在加工復(fù)雜零件過程中，狹小的空間往往會(huì)對(duì)傳感器造成空間干涉，同時(shí)，過多 的傳感器造成了控制器多路電能輸出的壓力，需要更高級(jí)的多路穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電才能滿 足需求，這無疑是精密加工精度進(jìn)一步提高的制約因素。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有精密加工過程中需要多種傳感器進(jìn)行組合使用從而 造成空間干涉、供電成本高的問題，提出一種精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠 簡化精密加工過程中的檢測(cè)設(shè)備，降低供電需求，增強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)的適用性。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包 括刀柄，在所述刀柄上相互垂直的三個(gè)方向上分別設(shè)置有X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸 縮棒和Z軸超磁致伸縮棒，所述X軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)X軸拾磁線圈，所述Y軸超磁致 伸縮棒上套著一個(gè)Y軸拾磁線圈，所述Z軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)Z軸拾磁線圈，所述X軸 拾磁線圈、Y軸拾磁線圈和Z軸拾磁線圈分別連接到一個(gè)具有至少三路輸入口的電流放大器 上，所述X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒上還分別設(shè)置有X軸應(yīng)變 片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變片，所述X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變片的粘貼方向分別與所 述X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒平行，所述X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變 片和Z軸應(yīng)變片分別通過導(dǎo)線連接著一個(gè)具有至少三路輸入口的應(yīng)變儀，所述應(yīng)變儀和所 述電流放大器分別通過導(dǎo)線連接到一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡上，所述數(shù)據(jù)采集卡上還通過導(dǎo)線連接 著一個(gè)中央控制器，所述中央控制器通過導(dǎo)線連接著一個(gè)私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述刀柄固定在 所述私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)上。
[0005] 作為優(yōu)選，所述X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒均設(shè)置在 所述刀柄的內(nèi)部。
[0006] 作為優(yōu)選，所述私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
[0007 ]作為優(yōu)選，所述電流放大器的分辨率大于I OnA。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過超磁致伸縮棒的逆磁致伸縮效應(yīng)對(duì)特定方向上的 振動(dòng)信號(hào)和應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，可以將物理信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)變化，并通過設(shè)置在超 磁致伸縮棒上的拾磁線圈檢測(cè)電磁感應(yīng)生成的電流，從而對(duì)刀柄的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān) 測(cè);通過設(shè)置在超磁致伸縮棒上的應(yīng)變片，對(duì)超磁致伸縮棒的應(yīng)變進(jìn)行檢測(cè)，由于超磁致伸 縮棒的應(yīng)變來自于刀柄在加工過程中的振動(dòng)和受力變形，所以應(yīng)變片的信號(hào)具有與拾磁線 圈信號(hào)證明同種物理信號(hào)的功能，二者相互對(duì)比，能夠大大提高監(jiān)測(cè)精度，從而使私服環(huán)節(jié) 給予刀柄以準(zhǔn)確的反饋信號(hào)，控制加工精度，實(shí)現(xiàn)超精密加工，因?yàn)槌胖律炜s棒體積小， 并設(shè)置于刀柄內(nèi)部，不會(huì)占用加工空間，且超磁致伸縮棒本身無需外部電源提供電能，降低 能耗。
[0009] 本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。 【【附圖說明】】
[0010] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0011] 參閱圖1，本發(fā)明精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括刀柄，在所述刀柄 上相互垂直的三個(gè)方向上分別設(shè)置有X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸 縮棒，所述X軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)X軸拾磁線圈，所述Y軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)Y 軸拾磁線圈，所述Z軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)Z軸拾磁線圈，所述X軸拾磁線圈、Y軸拾磁線 圈和Z軸拾磁線圈分別連接到一個(gè)具有至少三路輸入口的電流放大器上，所述X軸超磁致伸 縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒上還分別設(shè)置有X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng) 變片，所述X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變片的粘貼方向分別與所述X軸超磁致伸縮棒、Y 軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒平行，所述X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變片分別通 過導(dǎo)線連接著一個(gè)具有至少三路輸入口的應(yīng)變儀，所述應(yīng)變儀和所述電流放大器分別通過 導(dǎo)線連接到一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡上，所述數(shù)據(jù)采集卡上還通過導(dǎo)線連接著一個(gè)中央控制器，所 述中央控制器通過導(dǎo)線連接著一個(gè)私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述刀柄固定在所述私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)上。
[0012] 所述X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒均設(shè)置在所述刀柄 的內(nèi)部，這樣能夠更加精確的對(duì)刀柄的振動(dòng)和變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且節(jié)省加工空間，使刀柄在 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件加工中不會(huì)造成傳感器的空間干涉。
[0013] 所述私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
[0014] 所述電流放大器的分辨率大于ΙΟηΑ，由于刀柄空間較小，為了不至于降低刀柄的 剛度，所以分別套裝在X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒上的X軸拾 磁線圈、Y軸拾磁線圈和Z軸拾磁線圈的匝數(shù)不能太多，根據(jù)公式：
[0016] 可知，當(dāng)磁場(chǎng)變化率Δφ/Δ?以及線圈電阻一定時(shí)，線圈匝數(shù)N越少，則感應(yīng)電流I 越小，所以拾磁線圈連接的電流放大器要有IOnA以上的高分辨率。
[0017] 本發(fā)明工作過程：
[0018] 本發(fā)明精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在工作過程中，刀柄在加工過程中 所受到的振動(dòng)沖劑以及切削力引起的刀柄變形等物理信號(hào)在三個(gè)坐標(biāo)方向上均有投影分 量，被X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒通過逆磁致伸縮效應(yīng)轉(zhuǎn)化成 磁場(chǎng)信號(hào)和電信號(hào)，通過電流放大器和應(yīng)變儀處理后輸送給數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行整合，數(shù)據(jù)采 集卡將監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)一步輸送到中央控制器，根據(jù)設(shè)定的算法對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行解耦處理，從 而還原刀柄處的加工參數(shù)變化，然后通過私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀柄進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，對(duì)加工精 度進(jìn)行保證。
[0019] 本發(fā)明，通過超磁致伸縮棒的逆磁致伸縮效應(yīng)對(duì)特定方向上的振動(dòng)信號(hào)和應(yīng)變信 號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，可以將物理信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)變化，并通過設(shè)置在超磁致伸縮棒上的拾 磁線圈檢測(cè)電磁感應(yīng)生成的電流，從而對(duì)刀柄的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè);通過設(shè)置在超磁 致伸縮棒上的應(yīng)變片，對(duì)超磁致伸縮棒的應(yīng)變進(jìn)行檢測(cè)，由于超磁致伸縮棒的應(yīng)變來自于 刀柄在加工過程中的振動(dòng)和受力變形，所以應(yīng)變片的信號(hào)具有與拾磁線圈信號(hào)證明同種物 理信號(hào)的功能，二者相互對(duì)比，能夠大大提高監(jiān)測(cè)精度，從而使私服環(huán)節(jié)給予刀柄以準(zhǔn)確的 反饋信號(hào)，控制加工精度，實(shí)現(xiàn)超精密加工，因?yàn)槌胖律炜s棒體積小，并設(shè)置于刀柄內(nèi)部， 不會(huì)占用加工空間，且超磁致伸縮棒本身無需外部電源提供電能，降低能耗。
[0020] 上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說明，不是對(duì)本發(fā)明的限定，任何對(duì)本發(fā)明簡單變換后 的方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括刀柄，在所述刀柄上 相互垂直的三個(gè)方向上分別設(shè)置有X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮 棒，所述X軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)X軸拾磁線圈，所述Y軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)Y軸 拾磁線圈，所述Z軸超磁致伸縮棒上套著一個(gè)Z軸拾磁線圈，所述X軸拾磁線圈、Y軸拾磁線圈 和Z軸拾磁線圈分別連接到一個(gè)具有至少三路輸入口的電流放大器上，所述X軸超磁致伸縮 棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒上還分別設(shè)置有X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變 片，所述X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變片的粘貼方向分別與所述X軸超磁致伸縮棒、Y軸 超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒平行，所述X軸應(yīng)變片、Y軸應(yīng)變片和Z軸應(yīng)變片分別通過 導(dǎo)線連接著一個(gè)具有至少三路輸入口的應(yīng)變儀，所述應(yīng)變儀和所述電流放大器分別通過導(dǎo) 線連接到一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡上，所述數(shù)據(jù)采集卡上還通過導(dǎo)線連接著一個(gè)中央控制器，所述 中央控制器通過導(dǎo)線連接著一個(gè)私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述刀柄固定在所述私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)上。2. 如權(quán)利要求1所述的精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述X軸 超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒均設(shè)置在所述刀柄的內(nèi)部。3. 如權(quán)利要求1所述的精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述私服 進(jìn)給機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)。4. 如權(quán)利要求1所述的精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電流 放大器的分辨率大于ΙΟηΑ。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種精密加工中的低功耗精度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括刀柄，在所述刀柄上相互垂直的三個(gè)方向上分別設(shè)置有X軸超磁致伸縮棒、Y軸超磁致伸縮棒和Z軸超磁致伸縮棒，每個(gè)超磁致伸縮棒上均套有一個(gè)拾磁線圈并設(shè)置有一個(gè)應(yīng)變片，拾磁線圈和應(yīng)變片分別連接有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡依次連接有中央處理器和伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)，刀柄固定在私服進(jìn)給機(jī)構(gòu)上。本實(shí)用新型能夠簡化精密加工過程中的檢測(cè)設(shè)備，降低供電需求，增強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)的適用性。
【IPC分類】B23Q17/09
【公開號(hào)】CN205271597
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521087966
【發(fā)明人】王晶怡
【申請(qǐng)人】王晶怡
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日