[發(fā)明專利]一種切削力和切削溫度測量裝置及其制備和溫度補(bǔ)償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010628704.9
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111906592B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙玉龍;龔濤波;趙友;王魯康
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;G01B21/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開了一種切削力和切削溫度測量裝置及其制備和溫度補(bǔ)償方法，該裝置將切削力傳感器和切削溫度傳感器直接和刀片直接接觸，距離切削位置近，能夠?qū)崿F(xiàn)對切削力的直接、準(zhǔn)確地測量，具有響應(yīng)快、精度高的性能。本發(fā)明的切削力和切削溫度測量裝置中的切削力傳感器外形與普通車刀的刀墊外形一致，并且具有相同的機(jī)械特性，能夠替代刀墊并安裝到刀具中，使得切削力傳感器直接和車刀接觸，測量精度高，不占用額外的空間，該切削力傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小，具有兼容性好、可靠性高的特點，解決了當(dāng)前很多商業(yè)化切削力傳感器難以用于實際加工切削狀態(tài)監(jiān)測的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于切削狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種切削力和切削溫度測量裝置及其制備和溫度補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

切削加工過程狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是實現(xiàn)切削加工過程自動化智能化的重要條件，對產(chǎn)品的加工質(zhì)量、機(jī)床的加工效率和刀具的壽命有著決定性影響。尤其對于精密與超精密加工而言，安全可靠的切削狀態(tài)實時監(jiān)測起著關(guān)鍵性作用。切削力和切削溫度是切削加工過程中的重要監(jiān)測對象。實時測量切削力，并根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整切削參數(shù)，可以起到提高加工質(zhì)量、保證加工效率、降低成本的作用。切削力測量最直接可靠的方式就是測量刀片產(chǎn)生的切削力。切削溫度傳感器可以實時測量切削溫度，可以及時了解刀具的磨損和機(jī)床的發(fā)熱情況，起到保證零件加工精度、保護(hù)刀具的作用。目前研究最廣泛的切削力傳感器的是應(yīng)變式和壓電式兩種，但是這兩種傳感器存在體積較大、精度不夠高、不能直接測量等問題。切削溫度測量方法主要有人工熱電偶法、紅外高溫計法和紅外熱像儀法，這三種測量方法的測量結(jié)果都不夠理想。

因此迫切需要發(fā)展切削力和切削溫度高精度測量系統(tǒng)，將切削力傳感器和切削溫度傳感器集成化，同時實現(xiàn)切削力和切削溫度的測量。測量系統(tǒng)中的切削力傳感器應(yīng)當(dāng)具有精度高、體積小的性能，切削溫度傳感器應(yīng)當(dāng)滿足響應(yīng)速率快、靈敏度高、范圍廣、性能穩(wěn)定的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種切削力和切削溫度測量裝置及其制備和溫度補(bǔ)償方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏同時能夠高精度的測量切削力和切削溫度的裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種切削力和切削溫度的測量裝置，包括：刀桿，刀桿的前端安裝有刀片，刀片和刀桿之間安裝有切削力傳感器，刀片的側(cè)邊安裝有切削溫度傳感器；切削力傳感器和切削溫度傳感器均連接至信號采集卡，信號采集卡連接至上位機(jī)；

切削力傳感器和刀片的形狀及尺寸相同，切削力傳感器包括形狀和尺寸相同的基板和蓋板，基板和蓋板之間設(shè)置有切削力測量敏感結(jié)構(gòu)，切削力測量敏感結(jié)構(gòu)連通至前焊盤，前焊盤連通至后焊盤，后焊盤連通至信號采集卡，前焊盤和后焊盤均固定設(shè)置在PCB板上，PCB板設(shè)置在基板上；

切削力測量敏感結(jié)構(gòu)包括圓片狀A(yù)lSiCO陶瓷，圓片狀A(yù)lSiCO陶瓷被夾裝在上電極板和下電極板之間，上電極板設(shè)置在蓋板的下部，下電極板安裝在基板的上部；

切削溫度傳感器包括矩形AlSiCO陶瓷、矩形AlSiCO陶瓷通過鉑絲連通有銅絲，銅絲和信號采集卡連通。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

優(yōu)選的，基板的表面和蓋板的表面均包裹有一層Al₂O₃絕緣層，基板設(shè)置有兩個前焊盤，每一個前焊盤各自通過引線和一個后焊盤連接；兩個前焊盤、兩個后焊盤和兩個引線均相對于刀片長度方向中心線對稱。

優(yōu)選的，后焊盤通過引線和信號采集卡連接，引線一部分粘貼在基板上，另一部分穿過刀桿和信號采集卡連接。

優(yōu)選的，基板上開設(shè)有圓形孔洞，圓形孔洞內(nèi)表面上涂覆有Al₂O₃絕緣層；圓形孔洞內(nèi)從下到上依次設(shè)置有下電極板、圓片狀A(yù)lSiCO陶瓷和上電極板，上電極板和涂覆在蓋板下表面的Al₂O₃絕緣層接觸。