[發(fā)明專利]具有多切削狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測功能的減振內(nèi)孔車刀及監(jiān)測方法

有效

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• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113427034B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉強;張海軍;高大湧;周強;白崢言
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: B23B25/06
• 分類號: B23B25/06;B23Q11/00;B23Q17/09
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

具有多切削狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測功能的減振內(nèi)孔車刀及監(jiān)測方法，屬于金屬切削加工領(lǐng)域，本發(fā)明為解決深孔加工采用離線監(jiān)測存在加工質(zhì)量和加工效率低的問題。本發(fā)明包括內(nèi)孔車刀和切削狀態(tài)參數(shù)感知系統(tǒng)，所述內(nèi)孔車刀包括車刀刀片、刀頭和刀桿，刀頭固定在刀桿的前端，刀頭用于裝夾車刀刀片，所述切削狀態(tài)參數(shù)感知系統(tǒng)用于采集車刀刀片切削內(nèi)孔時的振動信號，并根據(jù)該振動信號獲取車刀刀片的刀尖處振動位移、速度及加速度狀態(tài)參數(shù)。監(jiān)測方法，該方法包括：通過振動傳感器采集刀尖的振動信號并發(fā)送至上位機，以獲得刀尖x向和z向的多種狀態(tài)參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深孔加工過程對車刀切削狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)，屬于金屬切削加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在金屬切削加工中，內(nèi)孔加工約占加工總量的33％。20世紀(jì)以前，深孔加工技術(shù)多應(yīng)用于保密的軍工領(lǐng)域，且因加工難度大，加工成本高而聞名于整個制造業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，深孔類零件在軍用、民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中多涉及關(guān)系國防與民生的軍、航空航天、能源裝備等重大領(lǐng)域，如：炮筒、直升機、艦用燃?xì)廨啓C深孔類零件的加工都屬于大長徑比的深孔加工。由于深孔類零件自身結(jié)構(gòu)的特殊性，深孔類零件多為裝備中最為關(guān)鍵的零部件，其加工精度和表面質(zhì)量對整個設(shè)備的使用性能與服役壽命均有重大影響，一旦零件存在振紋、微裂紋等加工缺陷將會在軍用或民用的使用中造成不可估量的影響。

一般切削內(nèi)孔的內(nèi)孔車刀長徑比較大，導(dǎo)致加工過程中易發(fā)生振動問題，而振動的產(chǎn)生嚴(yán)重影響被加工件的表面精度，同時由于內(nèi)孔結(jié)構(gòu)空間受限的問題，導(dǎo)致切削過程中加工參數(shù)的監(jiān)測變得異常困難。因此，實際加工中多數(shù)選擇離線監(jiān)測的方式，為了保證加工質(zhì)量，需要多次進(jìn)行停機檢測，這種加工方式通常過于保守，無法發(fā)揮機床的性能，甚至造成加工過程的不穩(wěn)定導(dǎo)致內(nèi)孔車刀發(fā)生振動，極大的降低了加工質(zhì)量與加工效率。因此，內(nèi)孔加工過程中切削狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測對于加工質(zhì)量和效率具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決深孔加工采用離線監(jiān)測存在加工質(zhì)量和加工效率低的問題，提供了一種具有多切削狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測功能的減振內(nèi)孔車刀及監(jiān)測方法。

本發(fā)明所述具有多切削狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測功能的減振內(nèi)孔車刀，包括內(nèi)孔車刀和切削狀態(tài)參數(shù)感知系統(tǒng)，所述內(nèi)孔車刀包括車刀刀片1、刀頭2和刀桿5，刀頭2固定在刀桿5的前端，刀頭2用于裝夾車刀刀片1，所述切削狀態(tài)參數(shù)感知系統(tǒng)用于采集車刀刀片1切削內(nèi)孔時的振動信號，并根據(jù)該振動信號獲取車刀刀片1的刀尖處振動位移、速度及加速度狀態(tài)參數(shù)。

優(yōu)選地，切削狀態(tài)參數(shù)感知系統(tǒng)包括傳感單元3、吸振塊4、信號采集模塊6、信號傳輸模塊7和上位機9，

刀桿5內(nèi)部靠近刀頭2一側(cè)設(shè)置有空腔，在所述空腔內(nèi)部設(shè)置有傳感單元3和吸振塊4，所述吸振塊4通過懸臂梁10固定在靠近刀頭一側(cè)空腔側(cè)壁上，吸振塊4能夠在空腔內(nèi)做懸臂振動，在所述懸臂梁10上設(shè)置有傳感單元3，所述傳感單元3由x向振動傳感器3-1和z向振動傳感器3-2構(gòu)成，x向振動傳感器3-1和z向振動傳感器3-2在懸臂梁同一圓周上成90度角布置，用于感知吸振塊4的振動信息，其中x向為豎直方向，z向為水平方向且與懸臂梁軸向垂直；

所述振動信號發(fā)送給信號采集模塊6，并通過信號傳輸模塊7發(fā)送至上位機9，上位機9通過動力學(xué)方程計算獲得刀尖處振動位移、速度及加速度狀態(tài)參數(shù)。

優(yōu)選地，切削狀態(tài)參數(shù)感知系統(tǒng)還包括供電模塊8，所述供電模塊8用于為傳感單元3、信號采集模塊6和信號傳輸模塊7提供工作所需電能。

優(yōu)選地，還包括控制殼體，所述控制殼體具有前開口并固定在刀桿5的后端部，所述控制殼體內(nèi)設(shè)置有信號采集模塊6、信號傳輸模塊7和供電模塊8。

優(yōu)選地，刀桿5設(shè)置有通孔5-1，所述通孔5-1與前端的空腔和后端的后箱體連通，所述通孔5-1用于信號采集模塊6與傳感單元3之間走線。

本發(fā)明還提供另一種技術(shù)方案：減振內(nèi)孔車刀多切削狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測方法，該方法包括以下步驟：