基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置及測量方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置及測量方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前測量動態(tài)銑削力的傳感器一般安裝在主軸和刀具之間，使用時承受過大的軸向力、彎矩，同時這些旋轉(zhuǎn)測力計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對主軸系統(tǒng)有較大的附加質(zhì)量，降低了主軸系統(tǒng)的剛度。
[0003]汽車外覆蓋件模具與普通沖壓模具相比體積較大，形狀復(fù)雜，其制造難度大、加工質(zhì)量及精度要求很高，凹、凸模部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在自由形面上又存在大量的諸如溝槽、轉(zhuǎn)角、凸起、凹陷等包含曲率的型面。在復(fù)雜曲面區(qū)域，由于銑削特性的復(fù)雜，動態(tài)銑削力嚴重影響工件的加工質(zhì)量并使其加工成本增加，由此可見，對于大型模具加工過程中動態(tài)銑削力的測量具有十分重要的意義。
[0004]對于汽車外覆蓋件模具的動態(tài)銑削力測量，受限于測力計與模具間的接觸面積，測力計只能測量較小模具的動態(tài)切削力，同時測力計還存在對過載敏感、需要專門輔助裝置等，其動態(tài)特性會隨著模具質(zhì)量的改變而變化等，這些原因都制約與測量大型模具的動態(tài)銑削力。目前，使用的扭矩力傳感器一般安裝在主軸和刀具之間，使用時需要避免承受過大的軸向力、彎矩，以免影響扭矩傳感器的使用，這些旋轉(zhuǎn)測力計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對主軸系統(tǒng)有較大的附加質(zhì)量，且為懸伸式結(jié)構(gòu)，進一步降低了主軸系統(tǒng)的剛度，因此，需要一個簡單的、低成本的、通過測量銑削加工時旋轉(zhuǎn)銑刀刀桿的徑向振動位移動，來間接測量動態(tài)銑削力的方法。
[0005]在切削加工的過程中，伴隨著高速旋轉(zhuǎn)機械和往復(fù)式運動機械的狀態(tài)，在振動研究、分析測量中，對于非接觸的高精度振動、位移信號，我們需要能夠連續(xù)準確地采集到刀具與機床振動狀態(tài)的多種參數(shù)，而電渦流傳感器能直接非接觸測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，可提供關(guān)鍵的振動信息。而一般情況下我們通常將電渦流傳感器通過某一連接裝置連接在主軸旁邊進行非接觸檢測，但是主軸高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動嚴重影響著電渦流傳感器的工作，所以，為了解決主軸振動對測量的影響，有效的將電渦流傳感器集成在主軸上，我們就需要一個電渦流傳感器隔振式支承裝置。
[0006]針對現(xiàn)有的動態(tài)銑削力測量方法在加工工件尺寸、質(zhì)量、測量帶寬以及安裝方式等方面的局限性，本產(chǎn)品提出一種利用電渦流傳感器隔振式支承裝置的測量系統(tǒng)，測量銑削加工時旋轉(zhuǎn)銑刀刀桿的徑向振動位移，根據(jù)銑刀振動位移與銑削力之間的關(guān)系，通過振動位移間接確定動態(tài)銑削力的方法。并對銑刀高速銑削速度下的銑削力測量失真問題，進行動態(tài)補償，提高測量系統(tǒng)的帶寬，實現(xiàn)動態(tài)銑削力的精確測量。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置及測量方法。
[0008]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
一種基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置，其組成包括:銑削設(shè)備，所述的銑削設(shè)備包括主軸，所述的主軸側(cè)面具有平面，所述的平面上通過磁力與動態(tài)銑削力測量裝置連接，所述的動態(tài)銑削力測量裝置的另一端安裝有電渦流傳感器，所述的電渦流傳感器前端面與刀桿的外表面貼合，所述的電渦流傳感器后端與計算機電連接。
[0009]所述的基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置，所述的動態(tài)銑削力測量裝置包括減振滑動桿、磁力座，所述的減振滑動桿前端平面上安裝有鎖緊滑動機構(gòu)A，所述的鎖緊滑動機構(gòu)A側(cè)面穿有螺桿旋鈕A并同時穿過所述的減振滑動桿，所述的減振滑動桿內(nèi)具有孔，所述的孔內(nèi)安裝有減振塊，所述的孔與所述的減振塊之間裝有阻尼液，所述的減振塊端面安裝有墊圈，所述的鎖緊滑動機構(gòu)A內(nèi)安裝有所述的電渦流傳感器。
[0010]所述的基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置，所述的減振滑動桿穿過鎖緊圈，所述的鎖緊圈與鎖緊滑動機構(gòu)B固定，所述的鎖緊滑動機構(gòu)B內(nèi)分別裝有螺桿旋鈕B、滑動桿，所述的滑動桿外部套有鎖緊滑動機構(gòu)C，所述的鎖緊滑動機構(gòu)C內(nèi)穿有螺桿旋鈕C并同時穿過連接支架。
[0011]所述的基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置，所述的磁力座內(nèi)部具有錐形凹槽，所述的錐形凹槽內(nèi)裝有錐形夾緊機構(gòu)，所述的錐形夾緊機構(gòu)內(nèi)部裝有錐形壓緊塊，所述的錐形夾緊機構(gòu)底面與兩個側(cè)面分別安裝有隔板底墊、隔板側(cè)墊，所述的磁力座上方通過螺栓與上擋板連接，所述的磁力座與所述的上擋板之間安裝有隔板墊，所述的上擋板中間部位通過螺紋與所述的連接支架連接，所述的連接支架與所述的上擋板之間裝有小墊圈，所述的磁力座側(cè)面安裝有調(diào)整按鈕。
[0012]所述的基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置，所述的主軸下方通過錐面與所述的刀桿連接，所述的刀桿具有銑刀刃，所述的銑刀刃與工件貼合，所述的工件下平面與工作臺固定。
[0013]一種基于隔振式電渦流傳感器測量動態(tài)銑削力裝置及測量方法，該方法包括如下步驟:首先是將隔振底墊、隔振側(cè)墊、隔振墊、墊圈、錐形夾緊機構(gòu)、滑動桿連接支架、錐形壓緊塊、依次放到磁力表座里面，并通過沉槽螺釘壓緊上擋板與磁力座，將滑動桿通過鎖緊滑動機構(gòu)安裝在滑動桿連接支架上；
將減振滑動桿里面放入減振塊、墊圈，并鎖緊。再次通過鎖緊滑動機構(gòu)安裝在滑動桿上，通過滑動桿和減振滑動桿與鎖緊機構(gòu)的配合，使其可以實現(xiàn)空間六自由度的伸長與旋轉(zhuǎn)，然后在減振滑動桿上放上電渦流傳感器，并將整個隔振系統(tǒng)通過磁力座固定在機床主軸上，調(diào)整滑動桿和減振滑動桿使電渦流傳感器能夠準確測量刀桿的振動位移；
測量時，先通過電渦流傳感器，測量銑削加工時銑刀刀桿的振動位移，之后根據(jù)測量系統(tǒng)的靜態(tài)校準結(jié)果，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來辨識振動位移和銑削力之間的傳遞關(guān)系，由此，通過銑刀刀桿的振動位移確定相應(yīng)的銑削力，對于高速銑削時的銑削力測量失真問題，通過補償環(huán)節(jié)對測量系統(tǒng)進行動態(tài)補償，最后對動態(tài)銑削力的測量進行實驗驗證。
[0014]有益效果:
1.本發(fā)明是利用隔振式電渦流傳感器對動態(tài)銑削力進行測試的裝置，主要解決了由于汽車外覆蓋件模具太大，測力儀安裝不了的問題，本產(chǎn)品的動態(tài)銑削力間接測量系統(tǒng)完全可以代替測力儀，該裝置成本低，簡單實用，測量的動態(tài)銑削力的精度較高，和測力儀測得的動態(tài)銑削力相比，誤差只有7%。
[0015]本發(fā)明是對加工外覆蓋件模具復(fù)雜曲面時動態(tài)銑削力的測量，以及五軸聯(lián)動加工整體葉輪時動態(tài)銑削力和銑削過程穩(wěn)定性的預(yù)測等，通過對動態(tài)銑削力測量和加工穩(wěn)定性實時預(yù)測，可以修正加工參數(shù)、優(yōu)化刀具進給方向，也可以控制刀具、工件變形，為刀具設(shè)計、刀具磨損和破損監(jiān)測提供重要的參考價值。
[0016]本發(fā)明系統(tǒng)中的電渦流傳感器隔振式支承裝置減振效果明顯，使得銑刀刀桿的振動位移測量準確，測試的裝置內(nèi)部設(shè)有隔振墊、隔振底墊、隔振側(cè)墊，在使用的過程中可以起到很好的隔振作用。
[0017]本發(fā)明的減振滑動桿內(nèi)部設(shè)有減振機構(gòu)，通過與隔振墊的配合，隔振效果十分明顯，該裝置設(shè)有滑動桿、鎖緊滑動機構(gòu)，可以根據(jù)實際情況很方便的調(diào)節(jié)位置。
[0018]本發(fā)明系統(tǒng)具有多功能性，可以根據(jù)實際情況來預(yù)測顫振，即根據(jù)刀具振動的實際情況來預(yù)測顫振，銑削過程中隨著切深不斷增大，刀具會發(fā)生顫振，這時得到的銑削振動信號會發(fā)生混沌現(xiàn)象，所謂混沌是指在確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的一種貌似無規(guī)則，類似隨機的現(xiàn)象，可以采用Lyaunov指數(shù)和近似熵等方法來監(jiān)測銑削過程中振動位移信號的非線性特征變化，以此來預(yù)測顫