[發(fā)明專利]一種超聲波超聲切削主軸縱振切削力檢測平臺

有效

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• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104440397B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于保華;董昕頔;胡小平;虞文澤;吳勝游;黃秀秀
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于檢測裝置領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波超聲切削主軸縱振切削力檢測平臺。

背景技術(shù)

蜂窩復合材料在航空﹑航天等領(lǐng)域得到廣泛應用，傳統(tǒng)的加工容易產(chǎn)生粉塵，人體吸入后會對健康造成較大的傷害。而超聲加工的方式可以很好的避免粉塵的產(chǎn)生，并且切削之后的效果也比傳統(tǒng)加工更好。但是超聲切削系統(tǒng)需要在合適的工藝參數(shù)下才能發(fā)揮其最大的效果，其中工藝參數(shù)對切削力的影響非常明顯，而切削力是加工性能的重要表現(xiàn)，所以研究超聲加工工藝參數(shù)對切削力的影響具有重要意義。目前尚無專用的超聲波超聲切削主軸縱振切削力檢測平臺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種超聲波超聲切削主軸縱振切削力檢測平臺，可以通過調(diào)節(jié)超聲切削主軸的角度和位置以及被測物體的運動，實現(xiàn)在不同切削角度、切削深度和切削速度情況下切削力的檢測。

為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明包括角度調(diào)節(jié)裝置、超聲切削主軸、三向力傳感器、十字滑臺、底座、Y向手輪、Z向手輪、直線滑臺、控制臺和動力裝置。所述的十字滑臺水平設(shè)置，且底部固定在底座上；動力裝置的伺服電機通過聯(lián)軸器與十字滑臺的X向絲桿連接；Y向手輪通過聯(lián)軸器與十字滑臺的Y向絲桿連接；所述的三向力傳感器固定在十字滑臺頂部的工作平臺上；所述控制臺的電機控制端與伺服電機連接；Z向手輪通過齒輪齒條副與直線滑臺連接，直線滑臺與底座通過滑動副連接；所述的角度調(diào)節(jié)裝置包括角度調(diào)節(jié)架和主軸夾具；角度調(diào)節(jié)架底部的安裝槽嵌套在直線滑臺的凸臺上；所述的凸臺開設(shè)有螺栓孔和Y軸擺角調(diào)節(jié)槽；角度調(diào)節(jié)架的安裝槽與凸臺的螺栓孔和Y軸擺角調(diào)節(jié)槽均通過螺栓連接；主軸夾具的一端與角度調(diào)節(jié)架鉸接，另一端與角度調(diào)節(jié)架的X軸擺角調(diào)節(jié)槽通過螺栓連接；超聲切削主軸固定在主軸夾具的中心對稱面處。

所述的控制臺設(shè)置在底座的側(cè)部。

所述控制臺的電機正轉(zhuǎn)控制端與一個限位開關(guān)及伺服電機的正相輸入端串聯(lián)，控制臺的電機反轉(zhuǎn)控制端與另一個限位開關(guān)及伺服電機的反相輸入端串聯(lián)；兩個限位開關(guān)分別設(shè)置在十字滑臺的X軸滑臺的一端。

本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)五個自由度來實時檢測不同切削角度、切削深度和切削速度時的超聲切削力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2是本發(fā)明的主視圖；

圖3是本發(fā)明的側(cè)視圖。

具體實施方式

如圖1、2和3所示，一種超聲波超聲切削主軸縱振切削力檢測平臺，包括角度調(diào)節(jié)裝置1、超聲切削主軸2、三向力傳感器3、限位開關(guān)4、十字滑臺5、底座6、Y向手輪7、Z向手輪8、直線滑臺9、控制臺10和動力裝置。十字滑臺5水平設(shè)置，且底部通過螺釘固定在底座6上；動力裝置的伺服電機11通過聯(lián)軸器與十字滑臺5的X向絲桿連接；Y向手輪7通過聯(lián)軸器與十字滑臺5的Y向絲桿連接；三向力傳感器3固定在十字滑臺5頂部的工作平臺5-1上，三向力傳感器3的頂部安裝所要進行超聲切割的材料；控制臺10設(shè)置在底座6的側(cè)部，控制臺10的電機正轉(zhuǎn)控制端與一個限位開關(guān)4及伺服電機11的正相輸入端串聯(lián)，控制臺10的電機反轉(zhuǎn)控制端與另一個限位開關(guān)4及伺服電機11的反相輸入端串聯(lián)；兩個限位開關(guān)4分別設(shè)置在十字滑臺5的X軸滑臺5-2的一端；通過控制臺10上的控制按鈕來控制伺服電機的開關(guān)和轉(zhuǎn)速大小，限位開關(guān)4限制工作平臺5-1的工作行程。Z向手輪8通過齒輪齒條副與直線滑臺9連接，直線滑臺9與底座6通過滑動副連接；角度調(diào)節(jié)裝置1包括角度調(diào)節(jié)架1-1和主軸夾具1-2；角度調(diào)節(jié)架1-1底部的安裝槽嵌套在直線滑臺9的凸臺9-1上；凸臺9-1開設(shè)有螺栓孔和Y軸擺角調(diào)節(jié)槽；角度調(diào)節(jié)架1-1的安裝槽與凸臺9-1的螺栓孔和Y軸擺角調(diào)節(jié)槽均通過螺栓連接；主軸夾具1-2的一端與角度調(diào)節(jié)架1-1鉸接，另一端與角度調(diào)節(jié)架1-1的X軸擺角調(diào)節(jié)槽1-3通過螺栓連接；超聲切削主軸2通過螺釘固定在主軸夾具1-2的中心對稱面處。

該超聲波超聲切削主軸縱振切削力檢測平臺的工作原理：

通過伺服電機11的正反轉(zhuǎn)來控制十字滑臺5的X方向移動，通過手動轉(zhuǎn)動Y向手輪7來調(diào)節(jié)十字滑臺的Y方向位置；通過手動轉(zhuǎn)動Z向手輪8來調(diào)節(jié)直線滑臺9的高低，從而控制超聲切削主軸2的切削深度；通過調(diào)整旋在Y軸擺角調(diào)節(jié)槽處的螺栓可以調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)裝置1的Y方向角度，從而確定超聲切削進入的擺角；通過調(diào)整旋在X軸擺角調(diào)節(jié)槽1-3處的螺栓，可以調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)裝置1的X方向角度，從而確定超聲切削進入的切入角。

將需要進行切削的材料用膠帶固定在三向力傳感器3上方，先調(diào)節(jié)好超聲切削主軸2的切入角和擺角，然后通過Z向手輪8調(diào)節(jié)直線滑臺9，確定好超聲刀具與材料之間的切削深度，接著通過Y向手輪7調(diào)節(jié)X軸滑臺5-2，從而調(diào)節(jié)工作平臺5-1的Y向位置，確定切削材料的切入位置，最后在控制臺10上選擇好伺服電機的轉(zhuǎn)速，啟動伺服電機，讓工作平臺5-1在X軸方向移動，超聲切削主軸2產(chǎn)生切削力對材料進行超聲切削，三向力傳感器3用于檢測超聲切削主軸2的切削力。當工作平臺5-1移動到限位開關(guān)4的位置時，觸動限位開關(guān)4，此時運動停止，伺服電機反轉(zhuǎn)可以控制工作平臺5-1沿X軸反向運動。