[發(fā)明專利]一種微銑削加工中空間刀具跳動參數(shù)測量裝置及提取方法

有效

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111687465B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 呂榮宇;景秀并;王福軍;田延嶺;王偉杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23C9/00;B23Q17/09
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

本發(fā)明公開了一種微銑削加工中空間刀具跳動參數(shù)測量裝置及提取方法，測量裝置包括磁性表座、測量組件和支撐組件，磁性表座包括第一磁性表座和第二磁性表座，測量組件包括激光位移傳感器、第一電容傳感器和第二電容傳感器；支撐組件包括第一支撐柱、第二支撐柱、第三支撐柱和第四支撐柱，第一支撐柱與第一磁性表座相連、第二支撐柱與第二磁性表座相連，第三支撐柱與激光位移傳感器相連、第四支撐柱與第一電容傳感器和第二電容傳感器相連，第一支撐柱與第三支撐柱之間能拆裝地連接、第二支撐柱與第四支撐柱之間能拆裝地連接。本發(fā)明具有簡化了計算過程和參數(shù)，易于操作，且可以在線測量等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及微銑削，特別涉及一種微銑削加工中基于空間角度偏擺的刀具跳動參數(shù)的測量裝置及提取方法。

背景技術

隨著航空航天、生物醫(yī)療、國防科技、電子通訊等行業(yè)對精密微小型零件的需求增加，微加工技術迅猛發(fā)展，微銑削技術因其三維加工能力好、能耗低等優(yōu)點受到人們廣泛關注。但國內(nèi)微銑削技術發(fā)展較晚，且微銑削相對于宏觀銑削有著尺寸效應、刀具快速磨損等獨有的特點，解決這些問題的關鍵在于建立精確的微銑削預測力模型。由于安裝誤差及制造誤差的存在，刀具徑向跳動不可避免。刀具跳動是影響切削力模型精度的關鍵變量。因此，準確地提取刀具跳動參數(shù)至關重要。

目前刀具跳動通常被認為僅存在刀具軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線之間的平行偏移，并利用激光位移傳感器或者顯微觀察等方法，提取刀具近底部甚至刀柄處的偏心值。實際上，刀具軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間中的一般情況是兩條既不相交也不平行的直線。因此上述方法不能反應刀具與主軸的幾何關系。目前也存在考慮到刀具與主軸空間幾何關系的模型，它們通常采用4個參數(shù)進行定義，并且其中3個參數(shù)均為角度，然而測量使用的傳感器多為位移傳感器，不易于測量角度，且計算過程復雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術中存在的不能準確反應刀具跳動幾何關系，以及不易于測量和計算的問題，而提供了一種基于空間角度偏擺的刀具跳動測量裝置及提取方法，本發(fā)明方法簡化了計算過程和參數(shù)，易于操作，且可以在線測量。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種微銑削空間刀具跳動參數(shù)測量裝置，所述測量裝置包括：

第一磁性表座和第二磁性表座，均固定于工作臺上；

測量組件，包括激光位移傳感器、第一電容傳感器和第二電容傳感器；以及，

支撐組件，包括第一支撐柱、第二支撐柱、第三支撐柱和第四支撐柱，所述第一支撐柱與所述第一磁性表座相連、所述第二支撐柱與所述第二磁性表座相連，所述第三支撐柱與所述激光位移傳感器相連、所述第四支撐柱與所述第一電容傳感器和所述第二電容傳感器相連，所述第一支撐柱與所述第三支撐柱之間能拆裝地連接、所述第二支撐柱與所述第四支撐柱之間能拆裝地連接。

進一步地，所述激光位移傳感器、所述第一電容傳感器和所述第二電容傳感器均垂直于微銑床主軸軸線。

進一步地，所述第一電容傳感器和所述第二電容傳感器處于同一相位。

本發(fā)明所采用的另一技術方案是：一種基于上述測量裝置的微銑削加工中空間刀具跳動參數(shù)的提取方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取微銑刀刀柄軸向位置Ⅰ和刀柄軸向位置Ⅱ之間的距離z₁以及刀柄軸向位置Ⅰ與刀尖的距離z₀，其中，刀柄軸向位置Ⅰ和刀柄軸向位置Ⅱ為微銑刀刀柄上的任意兩個位置；

步驟2，主軸以恒定速度旋轉(zhuǎn)，采集若干個周期內(nèi)的微銑刀刀柄外輪廓跳動量數(shù)據(jù)以及刀尖輪廓數(shù)據(jù)，其中，采用第一電容傳感器獲取刀柄軸向位置Ⅰ的外輪廓跳動量數(shù)據(jù)，采用第二電容傳感器獲取刀柄軸向位置Ⅱ的外輪廓跳動量數(shù)據(jù)，采用激光位移傳感器獲取刀尖輪廓數(shù)據(jù)；