CN104440397A - 一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台。目前尚无专用的超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台。本发明的伺服电机通过联轴器与十字滑台的X向丝杆连接；Y向手轮通过联轴器与十字滑台的Y向丝杆连接；三向力传感器固定在十字滑台的工作平台上；Z向手轮通过齿轮齿条副与直线滑台连接，直线滑台与底座通过滑动副连接；角度调节架底部的安装槽嵌套在直线滑台的凸台上，且与凸台的螺栓孔和Y轴摆角调节槽均通过螺栓连接；主轴夹具的一端与角度调节架铰接，另一端与角度调节架的X轴摆角调节槽通过螺栓连接；超声切削主轴固定在主轴夹具上。本发明可实时检测不同切削角度、切削深度和切削速度时的超声切削力。

Description

一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台
技术领域
本发明属于检测装置领域，具体涉及一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台。
背景技术
蜂窝复合材料在航空﹑航天等领域得到广泛应用，传统的加工容易产生粉尘，人体吸入后会对健康造成较大的伤害。而超声加工的方式可以很好的避免粉尘的产生，并且切削之后的效果也比传统加工更好。但是超声切削***需要在合适的工艺参数下才能发挥其最大的效果，其中工艺参数对切削力的影响非常明显，而切削力是加工性能的重要表现，所以研究超声加工工艺参数对切削力的影响具有重要意义。目前尚无专用的超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台，可以通过调节超声切削主轴的角度和位置以及被测物体的运动，实现在不同切削角度、切削深度和切削速度情况下切削力的检测。
为实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明包括角度调节装置、超声切削主轴、三向力传感器、十字滑台、底座、Y向手轮、Z向手轮、直线滑台、控制台和动力装置。所述的十字滑台水平设置，且底部固定在底座上；动力装置的伺服电机通过联轴器与十字滑台的X向丝杆连接；Y向手轮通过联轴器与十字滑台的Y向丝杆连接；所述的三向力传感器固定在十字滑台顶部的工作平台上；所述控制台的电机控制端与伺服电机连接；Z向手轮通过齿轮齿条副与直线滑台连接，直线滑台与底座通过滑动副连接；所述的角度调节装置包括角度调节架和主轴夹具；角度调节架底部的安装槽嵌套在直线滑台的凸台上；所述的凸台开设有螺栓孔和Y轴摆角调节槽；角度调节架的安装槽与凸台的螺栓孔和Y轴摆角调节槽均通过螺栓连接；主轴夹具的一端与角度调节架铰接，另一端与角度调节架的X轴摆角调节槽通过螺栓连接；超声切削主轴固定在主轴夹具的中心对称面处。
所述的控制台设置在底座的侧部。
所述控制台的电机正转控制端与一个限位开关及伺服电机的正相输入端串联，控制台的电机反转控制端与另一个限位开关及伺服电机的反相输入端串联；两个限位开关分别设置在十字滑台的X轴滑台的一端。
本发明可以通过调节五个自由度来实时检测不同切削角度、切削深度和切削速度时的超声切削力。
附图说明
图1是本发明的整体结构立体图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的侧视图。
具体实施方式
如图1、2和3所示，一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台，包括角度调节装置1、超声切削主轴2、三向力传感器3、限位开关4、十字滑台5、底座6、Y向手轮7、Z向手轮8、直线滑台9、控制台10和动力装置。十字滑台5水平设置，且底部通过螺钉固定在底座6上；动力装置的伺服电机11通过联轴器与十字滑台5的X向丝杆连接；Y向手轮7通过联轴器与十字滑台5的Y向丝杆连接；三向力传感器3固定在十字滑台5顶部的工作平台5-1上，三向力传感器3的顶部安装所要进行超声切割的材料；控制台10设置在底座6的侧部，控制台10的电机正转控制端与一个限位开关4及伺服电机11的正相输入端串联，控制台10的电机反转控制端与另一个限位开关4及伺服电机11的反相输入端串联；两个限位开关4分别设置在十字滑台5的X轴滑台5-2的一端；通过控制台10上的控制按钮来控制伺服电机的开关和转速大小，限位开关4限制工作平台5-1的工作行程。Z向手轮8通过齿轮齿条副与直线滑台9连接，直线滑台9与底座6通过滑动副连接；角度调节装置1包括角度调节架1-1和主轴夹具1-2；角度调节架1-1底部的安装槽嵌套在直线滑台9的凸台9-1上；凸台9-1开设有螺栓孔和Y轴摆角调节槽；角度调节架1-1的安装槽与凸台9-1的螺栓孔和Y轴摆角调节槽均通过螺栓连接；主轴夹具1-2的一端与角度调节架1-1铰接，另一端与角度调节架1-1的X轴摆角调节槽1-3通过螺栓连接；超声切削主轴2通过螺钉固定在主轴夹具1-2的中心对称面处。
该超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台的工作原理：
通过伺服电机11的正反转来控制十字滑台5的X方向移动，通过手动转动Y向手轮7来调节十字滑台的Y方向位置；通过手动转动Z向手轮8来调节直线滑台9的高低，从而控制超声切削主轴2的切削深度；通过调整旋在Y轴摆角调节槽处的螺栓可以调节角度调节装置1的Y方向角度，从而确定超声切削进入的摆角；通过调整旋在X轴摆角调节槽1-3处的螺栓，可以调节角度调节装置1的X方向角度，从而确定超声切削进入的切入角。
将需要进行切削的材料用胶带固定在三向力传感器3上方，先调节好超声切削主轴2的切入角和摆角，然后通过Z向手轮8调节直线滑台9，确定好超声刀具与材料之间的切削深度，接着通过Y向手轮7调节X轴滑台5-2，从而调节工作平台5-1的Y向位置，确定切削材料的切入位置，最后在控制台10上选择好伺服电机的转速，启动伺服电机，让工作平台5-1在X轴方向移动，超声切削主轴2产生切削力对材料进行超声切削，三向力传感器3用于检测超声切削主轴2的切削力。当工作平台5-1移动到限位开关4的位置时，触动限位开关4，此时运动停止，伺服电机反转可以控制工作平台5-1沿X轴反向运动。

Claims (3)

1. 一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台，包括角度调节装置、超声切削主轴、三向力传感器、十字滑台、底座、Y向手轮、Z向手轮、直线滑台、控制台和动力装置，其特征在于：
所述的十字滑台水平设置，且底部固定在底座上；动力装置的伺服电机通过联轴器与十字滑台的X向丝杆连接；Y向手轮通过联轴器与十字滑台的Y向丝杆连接；所述的三向力传感器固定在十字滑台顶部的工作平台上；所述控制台的电机控制端与伺服电机连接；Z向手轮通过齿轮齿条副与直线滑台连接，直线滑台与底座通过滑动副连接；所述的角度调节装置包括角度调节架和主轴夹具；角度调节架底部的安装槽嵌套在直线滑台的凸台上；所述的凸台开设有螺栓孔和Y轴摆角调节槽；角度调节架的安装槽与凸台的螺栓孔和Y轴摆角调节槽均通过螺栓连接；主轴夹具的一端与角度调节架铰接，另一端与角度调节架的X轴摆角调节槽通过螺栓连接；超声切削主轴固定在主轴夹具的中心对称面处。
2.根据权利要求1所述的一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台，其特征在于：所述的控制台设置在底座的侧部。
3.根据权利要求1所述的一种超声波超声切削主轴纵振切削力检测平台，其特征在于：所述控制台的电机正转控制端与一个限位开关及伺服电机的正相输入端串联，控制台的电机反转控制端与另一个限位开关及伺服电机的反相输入端串联；两个限位开关分别设置在十字滑台的X轴滑台的一端。
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