[發明專利]一種拉削力檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201910023671.2
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109623027B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 許明;何龍;陳國金
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23D39/00
• 分類號: B23D39/00;B23D41/00;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: 黃前澤

本發明公開了一種拉削力檢測裝置及其檢測方法。由于拉削加工工藝的特殊性，一般的切削力檢測裝置不能夠有效的檢測拉削負載的大小。本發明一種自檢測且收集振動能量的拉刀，包括拉刀本體和檢測器。拉刀本體的刀身側部開設有n個安置通槽。n個安置通槽內均設置有檢測器。檢測器包括應變傳感器、壓電片和電路基板。應變傳感器和壓電片分別設置在安置通槽的兩側。電路基板固定在安置通槽內。電路基板上設置有檢測?能量收集電路。檢測?能量收集電路包括能量收集模塊、拉削負載檢測模塊和無線發送模塊。本發明把傳感器與切削部件相結合實現一體化測量切削力，可以使切削力測量不再受加工空間大小的限制。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及一種拉削力檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

切削力是金屬切削過程中的主要物理現象之一，其大小直接影響切削熱、加工表面質量、刀具磨損及刀具耐用度等，加工過程中軸向分力的不斷變化影響著工件表面質量，徑向分力對工件形狀精度的影響也很大，可見切削狀態的每一個細微的變化都可以通過切削力的數值反映出來，加工過程中出現的刀具磨損、機床發生的故障以及產生的顫振等現象也都可以通過切削力的監測及時發現。可以看出切削力的變化始終貫穿整個切削過程，因此實時、準確地監測切削過程中的切削力，對于研究加工過程的切削機理、優化切削工藝參數以及確定刀具的幾何角度有著重要作用，同時對于提高機械制造水平也有著重大意義。

拉床可以在金屬零件加工中提供較大的切削力及較高的加工精度，這也是拉削加工相比于其他金屬加工無法替代的優點。但拉削過程中，拉刀刀齒磨損或斷裂等情況的出現，會導致拉削負載躍變。致使拉床無法正常工作，甚至對刀具及加工工件造成難以修復的損傷。這些情況不僅大幅增加了零部件制造商的生產成本，還會導致加工工件報廢，加工生產線停產等。而在高端裝備制造行業中，拉削加工某些重要的航空零件時，通常會遇到一些難處理的材料如一些硬度極高的合金鋼。而這些航空零部件對加工精度的要求更高，因此由拉刀磨損或斷裂造成的經濟損失難以估量。因此，為避免出現嚴重的磨損甚至刃齒斷裂的狀況，研究在拉削加工過程中如何及時反饋拉刀狀態的方法是非常重要的。在拉床加工過程中，通過對拉削力的檢測可實時反饋刀具狀態，當刀具出現磨損或者失效時就可調整拉削參數或者更換刀具，保證了工件的加工精度，也避免了不必要的經濟損失。目前大部分檢測切削負載都是通過測力儀，主要是用于監控切削過程中切削力的變化，通過觀察切削力的變化可以監測刀具的工作狀態。但由于拉削加工工藝的特殊性，拉削負載往往遠大于其它機械加工中的切削力，所以一般的切削力檢測裝置不能夠有效的檢測拉削負載的大小，并且無法達到響應速度和精度方面的要求。因此，實現對拉削狀態的實時檢測是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于拉刀振動能量收集裝置及切削力檢測方法。

本發明一種拉削力檢測裝置，包括拉刀本體和檢測器。所述拉刀本體的刀身側部開設有n個安置通槽，2≤n≤10。n個安置通槽內均設置有檢測器。所述的檢測器包括應變傳感器、壓電片和電路基板。應變傳感器和壓電片分別設置在安置通槽的兩側。電路基板固定在安置通槽內。電路基板上設置有檢測-能量收集電路。檢測-能量收集電路包括能量收集模塊、拉削負載檢測模塊和無線發送模塊。能量收集模塊包括能量收集芯片和存儲電容。存儲電容與壓電片通過能量收集芯片連接。

所述的拉削負載檢測模塊包括電阻R1、電阻R2和電阻R3。電阻R1的一端接應變傳感器的其中一個接線端，另一端接電阻R2的一端。電阻R2的另一端接電阻R3的一端。電阻R3的另一端接應變傳感器3的另一個接線端。電阻R1連接電阻R2的那端接存儲電容Cs的負極，電阻R3連接應變傳感器的那端接存儲電容的正極。電阻R1連接應變傳感器的那端接無線發送模塊的第一輸入引腳；電阻R2連接電阻R3的那端接無線發送模塊的第二輸入引腳。