[其他]微孔鉆削微扭矩監控裝置

無效

• 申請號: 87104756
• 申請日: 1987-07-06
• 公開（公告）號: CN87104756A
• 公開（公告）日: 1988-06-22
• 發明（設計）人: 金長善;羅建偉;侯國章;孫維令
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23B41/14
• 分類號: B23B41/14;B23Q15/12;G05B19/18
• 代理公司: 哈爾濱工業大學專利事務所
• 代理人: 李依群

本發明應用在微孔鉆削機床及其微扭矩檢測裝置中。

在現有技術中，微孔鉆削扭矩監控裝置有四種：第一種，機械式扭矩傳感器缺點是靈敏度不夠。第二種，是主軸兩端變形扭轉角傳感器。缺點是主軸系統復雜，在幾十克厘米扭矩作用下的主軸變形很小，對傳感器和信號處理系統要求甚高，不易實現。第三種，聲傳感器法（利用鉆頭磨損后發出的高頻噪聲為信號源）缺點是無法定量，受干擾大。第四種，二分力壓電晶體片分別測量軸向力與扭矩，缺點是二分力壓電晶體片安裝在工作臺上，容易受外界干擾，如工作臺上放置的重量，外界碰擊都會影響正常工作。

本發明裝置原理如圖1所示。其特點是不受外界干擾，只感受鉆頭扭矩，結構簡單，成本低，靈敏度甚高，可以顯示φ2mm長：2mm，潤動軸承油膜扭矩。

本發明目的主要是解決在航空、電子、機械、紡織工業中微孔加工難的問題，是實現0.1～0.5mm微孔鉆削過程自動化的關鍵技術。

本發明見圖1。當鉆頭鉆削工件時，將受切削扭矩作用，使高頻高速無刷電機產生轉差，電機驅動器繞組中點與一端點電壓相應改變，通過小型變壓器把電壓信號取出。變壓器取樣有兩個目的：一是降壓，因為電機驅動器中點與一端點電壓幅值較大，需要降壓，還要阻抗匹配;二是隔離，把電機驅動線路與扭矩測量線路隔離后不共地，互不影響工作。另一個取樣方法，可以不用小型變壓器，而在驅動器繞組外面纏繞幾十圈線圈即可構成取樣變壓器。取出的電壓信號是交流，由D₁、C₁、C₂、R₁構成的包洛檢波線路將交流信號轉換成準直流信號。該直流信號由兩個分量;空載時恒定分量和反映扭矩變化的增量，后者是我們所需要的信號。為了分離該信號，采用了差分輸入線性放大器。把取樣信號由反向輸入端輸入，由C₃、R₂、R₃構成的比較電壓由正向輸入端輸入以低消空載恒定分量。這樣，在線性放大器輸出電壓只是反映扭矩變化的增量放大值。因為A/D芯片接成±5V輸入方式，為了放大器輸出電壓不超過±5V，在放大器與A/D轉換器之間加一正負電壓嵌位線路5。為了直觀顯示扭矩值，在放大器輸出端加一顯示表頭。A/D芯片采用ADC0804片，微機采用TP801單板機。從TP801單板機PIDB口輸出以驅動步進電機A、B、C繞組驅動器。步進電機驅動是采用了先進的軟件環行分配器，簡化了硬件系統。

該裝置與微機控制微孔鉆構成閉環實時控制系統。鉆頭每進給一個步進當量后，檢測實際扭矩值，同事先置入微機某一單元的臨界扭矩進行比較，以確定動作去向。使鉆削過程處在正常狀態，實現自動化。

本發明成功地應用于DWZ-1型電腦控制微孔鉆床上。DWZ-1型電腦控制微孔鉆主要技術指標如下：孔徑范圍φ0.1～φ0.5;主軸轉速18000/28000轉分;進給步進當量8μm;扭矩測試靈敏度不小于20mV/g-Cm。