[發明專利]用于回轉加工的多參數信號采集裝置

有效

• 申請號: 201410775415.6
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104526463A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 姚振強;王升德;徐正松;張冏;孫姚飛;許勝;張滿朝
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及工程測試領域，具體地，涉及一種在回轉加工過程中采集力、轉矩、轉速以及溫度等信號的用于回轉加工的多參數信號采集裝置。

背景技術

工件回轉加工是利用主軸帶動工件回轉，依靠刀具進給對材料進行成型的加工方法，廣泛用于車削和磨削等加工工藝。加工過程中所表現出的諸如力、熱等信號，反映了加工過程的狀態，如主軸震動、主軸轉速、主軸轉矩、零件表面溫度、刀尖磨損等，其中主軸轉矩和轉速影響主軸震動，對零件輪廓精度、表面質量有顯著影響；工件表面溫度影響工件材料性能以及刀具切削刃強度，對零件質量和刀具耐用度有顯著影響。因而獲取并研究加工過程中的信號，具有十分重要的意義，可有效優化加工過程，提高零件成型效率、刀具耐用度、零件表面質量。

軸類零件加工過程中，由于回轉運動的存在，相比工件靜止加工，力、熱等信號的綜合在線測量更加困難。一方面，加工工件溫度測量最常用的方法有接觸式和非接觸式兩種，劉戰強等在文章《切削溫度測量方法綜述》里做了大量概括，由于主軸高速回轉，使用接觸式的傳感器測量雖然精度高但是面臨測試信號收集困難的問題，使用非接觸式傳感器又存在精度不高的問題；另一方面，傳統加工參數測量方法往往只能測量一種參數，更換其他測量儀器時難以保證測試工況的一致性，影響對測量結果的判斷。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種在回轉加工過程中采集力、轉矩、轉速以及溫度等信號的多參數信號采集裝置。

根據本發明提供的一種用于回轉加工的多參數信號采集裝置，安裝在機床主軸上，包括依次連接的圓錐體（13）、測力儀（12）、主軸（15）；

所述主軸（15）通過兩個軸承（11）與外殼（17）連接，兩個所述軸承（11）沿軸向布置，兩個所述軸承（11）之間沿軸向布置有偶數個銅環（10）；相鄰的所述銅環（10）之間、所述銅環（10）與所述主軸（15）之間以及所述銅環（10）與所述軸承（11）之間絕緣；

在所述外殼（17）上安裝有至少一個與所述銅環（10）對應的碳刷組件（9）；

所述傳感器通過主軸（15）內設的傳感信號傳輸線路與所述銅環（10）電性連接，在所述碳刷組件（9）與所述銅環（10）接觸時，所述傳感器將傳感信號傳輸給所述銅環（10），所述銅環（10）將所述傳感信號通過所述碳刷組件（9）輸出。

2、根據權利要求1所述的一種用于回轉加工的多參數信號采集裝置，其特征在于，所述碳刷組件（9）通過絕緣碳刷座（20）安裝于所述外殼（17）內側；

所述碳刷組件（9）包括扭簧（21）、碳刷架（22）和碳刷（23）；

所述碳刷架（22）的一端與所述碳刷（23）連接，另一端可旋轉地與所述絕緣碳刷座（20）連接，且旋轉軸心與所述主軸（15）軸心一致；所述扭簧（21）安裝于所述絕緣碳刷座（20）上，用于驅動所述碳刷架（22）旋轉，從而將所述碳刷架（22）上的碳刷（23）壓向所述銅環（10）。

作為優化方案，所述外殼上還設置有與所述碳刷組件（9）電性連接的信號線輸出組件（1）。

作為優化方案，所述兩個軸承（11），以及所述銅環（10）外側還同軸套設有一可繞主軸（15）旋轉的絕緣推環（2）；

所述絕緣推環（2）設置有與碳刷（23）對應的通槽，

在所述碳刷組件（9）與所述銅環（10）接觸時，所述碳刷（23）穿過所述通槽與所述銅環（10）接觸，

在所述碳刷組件（9）不與所述銅環（10）接觸時，所述通槽的槽壁推動所述碳刷架（22）旋轉，使得所述碳刷（23）與所述銅環（10）分離。

作為優化方案，所述外殼（17）上還設置有一用于控制絕緣推環（2）旋轉的推環控制桿（19），以及與所述推環控制桿（19）對應的滑動槽；

所述推環控制桿（19）包含主桿（191），所述主桿（191）的一端與所述控制絕緣推環（2）連接，另一端伸出所述外殼（17）并沿所述滑動槽滑動。

作為優化方案，所述推環控制桿（19）還包含外套（192）、定位彈簧（193）；所述外套（192）設置于所述主桿（191）伸出所述外殼（17）部分上，并沿所述主桿（191）直線移動，所述定位彈簧（193）的一端與所述主桿（191）連接，另一端與所述外套（192）連接；

在所述滑動槽的兩端設置有與所述外套（192）對應的定位槽；

推環控制桿（19）有三種工作狀態：控制碳刷（23）與銅環（10）接觸的第一定位狀態、中間活動狀態、抬起碳刷（23）與銅環（10）分離的第二定位狀態；