專利名稱：機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)，屬于機(jī)床設(shè)備的檢測技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
機(jī)床極限切寬是不發(fā)生切削顫振時的最大切削寬度，它是衡量機(jī)床抗振性能和加工能 力的一項重要指標(biāo)，常用于新機(jī)床評定和抗振性結(jié)構(gòu)改良效果評定。機(jī)床的振動/顫振除 了用于零件加工外，都是有害的。機(jī)床振動將導(dǎo)致被加工零件表面質(zhì)量和加工精度的降低、 刀具壽命縮短和生產(chǎn)效率的下降；還將帶來加工系統(tǒng)松動、機(jī)床零件過早疲勞破壞等問題， 使加工系統(tǒng)的安全性、可靠性降低；同時，振動所產(chǎn)生的噪聲還會損害操作工人的健康和 污染環(huán)境。隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，如高速、高效、高精度、重載、大功率 和高度自動化加工要求，機(jī)床的振動問題帶來的危害日益突出，因此，良好的抗振性己經(jīng) 成為衡量現(xiàn)代機(jī)床性能的一個重要指標(biāo)。
目前，測試機(jī)床極限切寬的方法，參見圖1所示，是采用一系列不同刀寬的槽刀分別 進(jìn)行橫向切削，切削寬度由窄到寬逐漸進(jìn)行。當(dāng)切削中出現(xiàn)顫振現(xiàn)象時立即停機(jī)，此時所 用刀具的寬度被認(rèn)定為該機(jī)床在該切削條件下的極限切寬。顫振發(fā)生的判斷依據(jù)為刺耳的 噪音和被測試件上的振紋。該測試方法有幾個明顯的缺陷
1、 極限切寬評定數(shù)值不夠準(zhǔn)確。由于不同刀寬的變化不是連續(xù)的，在發(fā)生和不發(fā)生 顫振的兩個刀寬之間存在一個未評定區(qū)間；
2、 顫振發(fā)生的依據(jù)不確切。憑肉耳所聽到"刺耳"的噪音沒有準(zhǔn)確評定標(biāo)準(zhǔn)；憑肉 眼判斷振紋也時常出現(xiàn)爭議 ，
3、 測試時間長。主要體現(xiàn)在不同刀寬的刀具更換和被切試件更換；以及對"刺耳" 噪音的判斷不準(zhǔn)而停機(jī)觀察振紋；
4、 安全性差。這里包括人身安全和機(jī)床安全兩個因素。切削顫振出現(xiàn)時，機(jī)床處于 劇烈自激振動狀態(tài)，嚴(yán)重時可能出現(xiàn)工藝系統(tǒng)松動或脫離現(xiàn)象，這不僅可能對機(jī)床有較大 損傷，而且試驗人員由于要靠耳聽目測判斷顫振是否發(fā)生而不能一直處于安全位置
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于，針對現(xiàn)用極限切寬測試方案所存在的極限切寬評定數(shù)值不夠 準(zhǔn)確、測試時間長和安全性差的問題，而提供一種精確度高、高效和更安全的機(jī)床極限切 寬測試系統(tǒng)。
本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)，其特征在 于，它由寬槽刀、試件、加速度傳感器、信號調(diào)理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)和通用振動信 號處理軟件組成；所述試件為棒材一端為圓臺狀(錐狀)，另一端為圓柱狀；寬槽刀具安 裝在刀架上，錐形試件安裝在機(jī)床的夾持工具上；加速度傳感器安裝在刀架或溜板上；加 速度傳感器所測得的振動信號經(jīng)過調(diào)理后采集輸入到計算機(jī)，經(jīng)過通用振動信號處理軟件 處理后由計算機(jī)顯示其振動時域波形。
所述的寬槽刀具的寬度為10mm、 15mm或20mm;錐形試件的錐度為45度。
機(jī)床極限切寬的測定方法，包括如下步驟
1) 采用所述試件；讓寬槽刀具對試件的錐形端進(jìn)行橫向切削；
2) 在刀架或溜板上安裝加速度傳感器，加速度傳感器經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)相
連；
3) 在對試件的錐形端進(jìn)行橫向切削過程中，觀察計算機(jī)顯示機(jī)床振動時域波形，當(dāng) 發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關(guān)停機(jī)床；
4) 根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機(jī)床的極限切寬值。 相比現(xiàn)用技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本實用新型采用單刀錐度橫向切削，實現(xiàn)切削寬度的連續(xù)變化，從而減少了所需 刀具和被切試件的數(shù)量，使極限切寬評定可以在一次試驗中完成，大幅度縮短了測試時間； 測試成本也有所降低；
2、 采用測試儀器監(jiān)控顫振，在試驗中就可以依靠實時測試信號判斷顫振是否發(fā)生， 既提高了判斷的準(zhǔn)確性，使極限切寬測定更為準(zhǔn)確；又使顫振在發(fā)生初期就被發(fā)現(xiàn)，大大 提高了試驗中的人身安全性和機(jī)床安全性。


圖1是現(xiàn)有極限切寬測定的工作示意圖2是本實用新型的極限切寬測定方式示意圖3是本實用新型的測定系統(tǒng)示意圖4是本實用新型的顫振發(fā)生判斷示意圖5是本實用新型的顫振發(fā)生確認(rèn)示意圖，其中(a)為顫振未發(fā)生，(b)為顫振已發(fā)生。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
如圖3所示，本實用新型的極限切寬測試系統(tǒng)，包括寬槽刀3、試件、加速度傳感器 5、信號調(diào)理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6、計算機(jī)7和通用振動信號處理軟件；參見圖2，所述試2 一端為圓臺狀(錐狀)，另一端為圓柱狀；試件2的錐度為45度。將加速度傳感器5安裝 在刀架4或溜板上，加速度傳感器5與信號采集器6相連，經(jīng)多信號采集器6處理后的數(shù) 據(jù)傳入計算機(jī)7,計算機(jī)7顯示出其振動時域波形。將試件2安裝在夾持工具1上，將刀 具3安裝在刀架4上。寬槽刀和錐形試件的安裝與普通機(jī)床加工零件的安裝方式相同；加 速度傳感器安裝在刀架或溜板上，所測得的振動信號經(jīng)過調(diào)理后采集輸入計算機(jī)，經(jīng)過通 用振動信號處理軟件處理后由計算機(jī)顯示其振動時域波形。
參見圖4和圖5的(a)和(b),開動機(jī)器讓后，波形圖從A點(diǎn)開始變化，隨著切削 進(jìn)給量的增加，機(jī)床振動加劇，當(dāng)波形圖出現(xiàn)圖4所示的劇烈變化，到達(dá)B點(diǎn)時，將達(dá)到 顫振，此時，應(yīng)緊急停機(jī)。然后截取B點(diǎn)前后的頻譜進(jìn)行分析，B點(diǎn)之前的頻譜，若最大 值在0.5左右，且一直都比較穩(wěn)定；B點(diǎn)之后的頻譜值劇烈變化，已增加一倍有余時，就 可以確認(rèn)B點(diǎn)出所對應(yīng)的切削寬度即是極限切寬。
參見圖2和圖3，機(jī)床極限切寬的測定方法，包括如下步驟
1) 采用一端為錐狀的圓柱體作為試件2;將圓柱體2的圓柱端由三爪卡盤1安裝并固 定于機(jī)床上；將10mm的寬槽刀具固定于刀架上；
2) 在刀架或溜板上安裝加速度傳感器5，加速度傳感器5經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6與計算 機(jī)7相連；
3) 開動機(jī)床，讓寬槽刀具對試件的錐形端進(jìn)行橫向切削；
4) 在對試件的錐形端進(jìn)行橫向切削過程中，觀察計算機(jī)顯示機(jī)床振動時域波形，當(dāng) 發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關(guān)停機(jī)床；
5) 根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機(jī)床的極限切寬值。 本實用新型加速度傳感器5所測得的振動信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6調(diào)理后采集輸入計
算機(jī)7，經(jīng)過通用振動信號軟件處理后，由計算機(jī)顯示其振動時域波形。
本實用新型依據(jù)振動測試數(shù)據(jù)判斷切削顫振是否發(fā)生，來評定機(jī)床的極限切寬。顫振 發(fā)生的特征是振動信號迅速成倍增長。
權(quán)利要求1、機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)，其特征在于，它由寬槽刀、試件、加速度傳感器、信號調(diào)理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)和通用振動信號處理軟件組成；所述試件為棒材，一端為圓臺狀，另一端為圓柱狀；寬槽刀安裝在刀架上，試件安裝在機(jī)床的夾持工具上；加速度傳感器安裝在刀架或溜板上；加速度傳感器所測得的振動信號經(jīng)過調(diào)理后采集輸入到計算機(jī)，經(jīng)過通用振動信號處理軟件處理后由計算機(jī)顯示其振動時域波形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)，其特征在于，所述的寬槽刀具 的寬度為10mm、 15 mm或20mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)，其特征在于，所述試件的錐度 為45度。
專利摘要本實用新型提供一種機(jī)床極限切寬的測定系統(tǒng)，它是采用一端為錐狀的圓柱體作為試件；讓寬槽刀具對試件的錐形端進(jìn)行橫向切削；并在刀架或溜板上安裝加速度傳感器，加速度傳感器經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)相連；在對試件的錐形端進(jìn)行橫向切削過程中，觀察計算機(jī)顯示機(jī)床振動時域波形，當(dāng)發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關(guān)停機(jī)床；根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機(jī)床的極限切寬值。本實用新型采用單刀錐度橫向切削方式，實現(xiàn)切削寬度的連續(xù)變化，從而減少了所需刀具和被切試件的數(shù)量，使極限切寬評定可以在一次試驗中完成，縮短了測試時間，降低了成本；而且測定更為準(zhǔn)確；又大大提高了人身安全性和機(jī)床安全性。
文檔編號G01M7/00GK201262587SQ200820099379
公開日2009年6月24日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者廖林清, 張清梅, 強(qiáng) 黃 申請人:重慶工學(xué)院