[實用新型]拉刀力實時測量裝置

有效

• 申請號: 201520141311.X
• 申請日: 2015-03-12
• 公開（公告）號: CN204546139U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 袁勝萬;崔崗衛;寸花英;李江艷;聶艷;孫波;李照山;李朝萬;王用;張明旭
• 申請（專利權）人: 沈機集團昆明機床股份有限公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;葛強

技術領域

本實用新型涉及機床主軸拉刀力的測量領域，特別涉及一種實時測量主軸拉刀力的裝置。

背景技術

目前，根據國際和國內標準，在具有自動換刀功能的金屬切屑機床上，切屑刀柄一般采用拉刀機構沿軸向拉緊到主軸錐孔上，刀柄通過拉釘與拉刀機構連接。拉刀機構安裝在主軸內，其施加到刀柄上的軸向拉力稱為主軸拉刀力。

拉刀力的大小直接影響刀柄定位的可靠性。如果拉刀力小于設定值，會影響加工質量，更嚴重的可能會造成機床事故。如果拉刀力過大，則會引起應力過大，造成拉刀機構疲勞損壞，降低使用壽命。因此，如何準確的獲得主軸拉刀力，對保證加工質量和提高機床可靠性具有重要意義。

現有技術中，主軸拉刀力的測量具有絕對測量方式和相對測量方式兩種。但兩種方式均只能測量機床在靜止狀態下的主軸拉刀力，不能實時測量運動狀態下的主軸拉刀力。其次，機床主軸的制造商基本采用計算的方法估計主軸拉刀力，而缺乏實時測量不同轉速下主軸拉刀力的方法。

實用新型內容

鑒于現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種拉刀力實時測量裝置，用于具有拉刀機構的切削機床，其特征在于，所述拉刀力實時測量裝置包括：與所述拉刀機構相關聯的壓電裝置，所述壓電裝置能夠根據所述拉刀機構產生的拉刀力產生感應電荷；用于采集所述壓電裝置所產生感應電荷以形成感應電荷數據的數據采集裝置；預存有感應電荷與拉刀力對應關系的數據處理裝置，所述數據處理裝置能夠處理所述數據采集裝置形成的感應電荷數據以得到對應的拉刀力數值。

在本實用新型的一些實施方式中，所述拉刀力實時測量裝置包括：用于與所述拉刀機構連接的擠壓元件，所述擠壓元件將所述拉刀機構產生的拉刀力轉換為施加于所述壓電裝置的壓力，以使所述壓電裝置產生感應電荷。

本實用新型實施方式中所采用的壓電裝置根據壓電原理制造，其材質為石英壓電晶體。擠壓元件能夠與拉刀裝置配合，將拉刀裝置產生的拉刀力轉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，內部產生極化現象，而在表面產生電荷。數據采集裝置可以根據其表面產生的電荷生成相應的電荷數據。

在本實用新型的一些實施方式中，所述切屑機床具有主軸，所述拉刀機構設置在所述主軸內，所述主軸具有錐形孔；所述拉刀力實時測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。

在本實用新型的實施方式中，定位元件和擠壓元件分別位于壓電裝置的兩側。定位元件具有定位功能的同時，還具有支撐功能，以使擠壓元件在一側擠壓壓電裝置時，從另一側支撐壓電裝置，防止壓電裝置受力偏移。

在本實用新型的一些實施方式中，所述壓電裝置包括與所述拉刀機構關聯的用于產生電荷的力傳感器轉子；以及與所述力傳感器轉子相適配的用于產生感應電荷的力傳感器定子；所述數據采集裝置采集所述力傳感器定子所產生的感應電荷以形成感應電荷數據。

拉刀機構隨著主軸的旋轉而旋轉，進而帶動壓電裝置旋轉，壓電裝置可以測量不同主軸轉速下的拉刀力。因此，采用力傳感器轉子和力傳感器定子組成的壓電裝置，并將力傳感器轉子與拉刀機構相互關聯，隨著主軸的轉動而轉動，將拉刀力傳導至力傳感器轉子。力傳感器定子不轉動，并且可以產生與力傳感器轉子相應的感應電荷，因此，測量力傳感器定子上的感應電荷，即可得到力傳感器轉子的電荷量，進而更為容易的得到拉刀力。

在本實用新型的一些實施方式中，還包括：用于與所述拉刀機構連接的連接件；所述力傳感器轉子和所述定位元件套設于所述連接件上；所述擠壓元件為與所述力傳感器轉子連接的法蘭盤；所述連接螺釘通過所述法蘭盤的中心孔與所述連接件固定連接。

在本實用新型的一些實施方式中，所述切削機床具有主軸箱，所述力傳感器轉子和所述拉刀機構設置于所述主軸箱內，所述力傳感器定子設置于所述主軸箱上。采用這種設計，使得本實用新型的結構更為緊湊，充分利用了有限的設計空間，所述力傳感器定子被固定于主軸箱上，有利用數據采集裝置對其進行電荷測量。

在本實用新型的一些實施方式中，所述法蘭盤與所述連接螺釘之間設置用于減小摩擦的蝶形彈簧。

本實用新型還提供了一種拉刀力實時測量方法，采用所述的拉刀力實時測量裝置，包括步驟：

a.關聯拉刀機構和壓電裝置，以使所述壓電裝置能夠根據所述拉刀機構產生的拉刀力產生感應電荷；

b.采集所述壓電裝置所產生感應電荷以形成感應電荷數據

c.根據感應電荷與拉刀力對應關系得到與所述感應電荷數據對應的拉刀力數據。