CN111940773B - 用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置 - Google Patents

用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置，包括三爪卡盘、X轴移动组件、Y轴移动组件、扭矩传感器、连杆等，特征是：A轴扭矩传感器沿X轴方向水平安装，B轴扭矩传感器沿Y轴方向水平安装，C轴扭矩传感器沿Z轴方向竖直安装；支架水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台上；A轴扭矩传感器的两端分别与支架的垂直臂和AB轴连杆的一端固定连接，AB轴连杆的另一端经B轴扭矩传感器与BC轴连杆的一端固定连接，BC轴连杆的另一端经C轴扭矩传感器与三爪卡盘的底部固定连接。采用本发明，能够测量并控制机械加工过程中扭矩的大小，通过对加工参数的微调整，使扭矩稳定在一定的范围内，对于提高工件加工质量的稳定性具有重要意义。

Description

用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置，属于机械加工装备领域。
背景技术
曲面薄壁类零件的切削加工中，由切削力产生的切削扭矩对于工件的加工质量具有直接的影响，过大的切削扭矩会导致薄壁类零件的变形，然而在传统的加工过程中扭矩是不可控的，总是基于加工完成工件的测量来调整加工参数，进而调整加工扭矩，耗时长、成本高且稳定性差。因此，能够精确测量薄壁类零件切削加工过程中的加工扭矩，并通过改变切削参数将切削扭矩控制在一个稳定的值，是提高曲面薄壁类零件加工质量的重要方法。同时，自适应智能加工在超精密加工中的作用越来越明显，采用加工扭矩自动化测量与调整的加工扭矩调整装置已成为自适应智能加工装备的发展趋势。目前，这种具有加工扭矩调控能力的工作台还处于初级阶段，需要进一步的研发以满足市场的需求。研究开发适用于曲面薄壁类零件、超精密类零件等加工的加工扭矩调整工作台，对于推动自适应智能加工技术的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的内容在于提供一种能克服上述缺陷、智能化程度高的用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置。其技术方案为：
一种用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置，包括三爪卡盘、X轴移动组件和Y轴移动组件，X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨、4个滑块、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，X轴移动组件中的2个导轨均固定安装在Y轴运动滑台上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，Y轴移动组件中的2个导轨均固定安装在底座上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体和直线电机线圈；其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在Y轴运动滑台的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在X轴运动滑台的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在底座的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在Y轴运动滑台的下端面上；其特征在于：
增设了C轴扭矩传感器、BC轴连杆、B轴扭矩传感器、AB轴连杆、A轴扭矩传感器、支架、X轴测距板、X轴直线位移传感器、Y轴测距板和Y轴直线位移传感器，其中：AB轴连杆和BC轴连杆弧度均为90度；A轴扭矩传感器沿X轴方向水平安装，B轴扭矩传感器沿Y轴方向水平安装，C轴扭矩传感器沿Z轴方向竖直安装；支架水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台上；A轴扭矩传感器的两端分别与支架的垂直臂和AB轴连杆的一端固定连接，AB轴连杆的另一端经B轴扭矩传感器与BC轴连杆的一端固定连接，BC轴连杆的另一端经C轴扭矩传感器与三爪卡盘的底部固定连接；X轴直线位移传感器固定安装在Y轴运动滑台的上端面上，与X轴直线位移传感器对应，X轴测距板固定安装在X轴运动滑台的端部上；Y轴直线位移传感器固定安装在底座的上端面上，与Y轴直线位移传感器对应，Y轴测距板固定安装在Y轴运动滑台的端部上。
其工作原理为：该装置作为机床附件，当对工件进行加工时，将工件固定安装在该装置的三爪卡盘上，该装置的底座固定安装在机床工作台上。在切削加工过程中，工件受到的扭矩通过三爪卡盘传递给扭矩传感器，即可测得加工过程中的扭矩。同时，将测得的扭矩与该装置的外置控制***中设定的扭矩进行对比，如果测得的扭矩小于***设定的扭矩，为了提高加工效率，可以通过运动滑台驱动装置的运动增大切削参数来增大扭矩，如果测得的扭矩大于***设定的扭矩，为了确保加工质量，可以通过运动滑台驱动装置的运动减小切削参数来减小扭矩，确保扭矩为一个定值。
本发明与现有技术相比，其优点是：由于机械加工过程中的扭矩是不可控的，切削扭矩的波动会引起机床的振动，降低工件表面加工质量，并且加剧了刀具的额磨损，所以本发明提出了一种用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置，能够通过扭矩传感器对机械加工过程中的三向扭矩进行在机精确测量，并通过运动滑台驱动装置的运动适当微调切削参数来调整加工扭矩，控制加工扭矩，提高加工精度，其智能化程度高，符合自适应智能加工的发展趋势与市场需求。
附图说明
图1是本发明实施例的三维结构示意图；
图2是图1所示实施例的主视图。
图中：1、三爪卡盘 2、导轨 3、滑块 4、X轴运动滑台 5、Y轴运动滑台 6、底座 7、直线电机永磁体 8、直线电机线圈 9、C轴扭矩传感器 10、BC轴连杆 11、B轴扭矩传感器 12、AB轴连杆 13、A轴扭矩传感器 14、支架 15、X轴测距板 16、X轴直线位移传感器 17、Y轴测距板 18、Y轴直线位移传感器
具体实施方式
在图1-2所示的实施例中：包括三爪卡盘1、X轴移动组件和Y轴移动组件，X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨2、4个滑块3、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台4通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，X轴移动组件中的2个导轨2均固定安装在Y轴运动滑台5上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台5通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，Y轴移动组件中的2个导轨2均固定安装在底座6上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体7和直线电机线圈8；其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在Y轴运动滑台5的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在X轴运动滑台4的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在底座6的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在Y轴运动滑台5的下端面上。
增设了C轴扭矩传感器9、BC轴连杆10、B轴扭矩传感器11、AB轴连杆12、A轴扭矩传感器13、支架14、X轴测距板15、X轴直线位移传感器16、Y轴测距板17和Y轴直线位移传感器18，其中：AB轴连杆12和BC轴连杆10弧度均为90度；A轴扭矩传感器13沿X轴方向水平安装，B轴扭矩传感器11沿Y轴方向水平安装，C轴扭矩传感器9沿Z轴方向竖直安装；支架14水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台4上；A轴扭矩传感器13的两端分别与支架14的垂直臂和AB轴连杆12的一端固定连接，AB轴连杆12的另一端经B轴扭矩传感器11与BC轴连杆10的一端固定连接，BC轴连杆10的另一端经C轴扭矩传感器9与三爪卡盘1的底部固定连接；X轴直线位移传感器16固定安装在Y轴运动滑台5的上端面上，与X轴直线位移传感器16对应，X轴测距板15固定安装在X轴运动滑台4的端部上；Y轴直线位移传感器18固定安装在底座6的上端面上，与Y轴直线位移传感器18对应，Y轴测距板17固定安装在Y轴运动滑台5的端部上。

Claims (1)

1.一种用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置，包括三爪卡盘(1)、X轴移动组件和Y轴移动组件，X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨(2)、4个滑块(3)、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台(4)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，X轴移动组件中的2个导轨(2)均固定安装在Y轴运动滑台(5)上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台(5)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，Y轴移动组件中的2个导轨(2)均固定安装在底座(6)上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体(7)和直线电机线圈(8)；其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在Y轴运动滑台(5)的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在X轴运动滑台(4)的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在底座(6)的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在Y轴运动滑台(5)的下端面上；其特征在于：
增设了C轴扭矩传感器(9)、BC轴连杆(10)、B轴扭矩传感器(11)、AB轴连杆(12)、A轴扭矩传感器(13)、支架(14)、X轴测距板(15)、X轴直线位移传感器(16)、Y轴测距板(17)和Y轴直线位移传感器(18)，其中：AB轴连杆(12)和BC轴连杆(10)弧度均为90度；A轴扭矩传感器(13)沿X轴方向水平安装，B轴扭矩传感器(11)沿Y轴方向水平安装，C轴扭矩传感器(9)沿Z轴方向竖直安装；支架(14)水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台(4)上；A轴扭矩传感器(13)的两端分别与支架(14)的垂直臂和AB轴连杆(12)的一端固定连接，AB轴连杆(12)的另一端经B轴扭矩传感器(11)与BC轴连杆(10)的一端固定连接，BC轴连杆(10)的另一端经C轴扭矩传感器(9)与三爪卡盘(1)的底部固定连接；X轴直线位移传感器(16)固定安装在Y轴运动滑台(5)的上端面上，与X轴直线位移传感器(16)对应，X轴测距板(15)固定安装在X轴运动滑台(4)的端部上；Y轴直线位移传感器(18)固定安装在底座(6)的上端面上，与Y轴直线位移传感器(18)对应，Y轴测距板(17)固定安装在Y轴运动滑台(5)的端部上。
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