CN102357841A - 一种振动钻削减振测试装置 - Google Patents

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王道林
王红军
徐峰
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Abstract

本发明公开了一种振动钻削减振测试装置，该装置与钻床连接，钻床主轴与钻头连接；包括加速度传感器、电荷放大器、电平仪、直流电机、可控硅直流调速装置、转速指令信号发生器、测速仪、滤波器、记录仪和频谱分析仪；转速指令信号发生器依次与可控硅直流调速装置、直流电机和钻床主轴连接；加速度传感器输入端与钻头颈部连接，加速度传感器输出端与电荷放大器输入端连接，电荷放大器输出端与电平仪输入端连接；测速仪分别与钻床主轴和滤波器连接；转速指令信号发生器输出端、电平仪输出端以及滤波器输出端均与记录仪输入端连接；记录仪输出端与频谱分析仪输入端连接。本发明可以有效筛选最优变速参数，从而提高孔加工质量和效率。

Description

一种振动钻削减振测试装置
技术领域
    本发明涉及一种振动钻削减振测试装置，具体涉及一种基于变速切削技术的振动钻削减振多参数测试装置。
背景技术
    随着机械行业的快速发展，对机械零件加工质量的要求越来越高，就机械零件而言，外圆和平面的加工相对比较容易保证加工质量，而孔的加工经常会出现孔径扩大、精度降低、表面粗糙度增大等质量问题，使孔的加工质量达不到要求或者加工效率降低，尤其是深孔加工质量更难保证。其中非常重要的原因之一是孔加工的径向切削颤振引起的，孔加工的径向切削颤振问题一直是困扰孔的加工质量和加工效率的主要障碍, 严重时甚至会使加工无法继续进行。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够查明提高孔加工质量和效率的最优变速参数的振动钻削减振测试装置。
为了达到上述目的，本发明提供了一种振动钻削减振测试装置，该装置与钻床连接，钻床主轴与钻头连接；装置包括加速度传感器、电荷放大器、电平仪、直流电机、可控硅直流调速装置、转速指令信号发生器、测速仪、滤波器、记录仪和频谱分析仪；所述转速指令信号发生器通过可控硅直流调速装置与直流电机连接，直流电机的输出端与钻床主轴连接；用来测量钻头加速度的加速度传感器通过电荷放大器与电平仪连接；所述测速仪输入端与钻床主轴连接，测速仪输出端与滤波器输入端连接；所述转速指令信号发生器输出端、电平仪输出端以及滤波器输出端均与记录仪输入端连接；记录仪输出端与频谱分析仪输入端连接。
对本发明的进一步改进在于：转速指令信号发生器输出转速指令信号，可控硅调速装置调节钻床主轴的变速参数，该变速参数包括转速变动幅度、变动频率和变动波形。
其中，钻床为立式钻床。钻头通过凸轮机构安装在钻床主轴上。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明应用变速切削技术，由操作者人为地任意改变钻床主轴变速参数，通过凸轮机构对钻头施加一个强制的轴向振动，使切削速度以一定的振动波形在一定的振幅范围内做周期性的变化，由此采用本测试装置对于各种不同的钻床以及不同的工件材料可以选择不同的变速参数，可以有效筛选最优变速参数，从而提高孔加工质量和效率。钻床主轴的变速参数（转速变动幅度、变动频率和变动波形）由转速指令信号发生器控制可控硅调速装置自动实现，通过可控硅调速装置控制直流电机实现钻床主轴无级变速。通过安装在钻头颈部的加速度传感器拾取振动钻削中的径向切削颤振信号，经电荷放大器放大，利用电平仪转变成与其幅度成正比的直流信号输出。同时变速参数、转速信号和径向切削颤振信号通过频谱分析仪分析处理，操作简单安全、数据处理方便可靠、效率高。利用本装置工作量小、速度快、适用范围广，易保证零件的加工质量。
附图说明
图1为本发明钻削减振测试装置。
图中，1-加速度传感器，2-电荷放大器，3-电平仪，4-直流电机，5-可控硅直流调速装置，6-转速指令信号发生器，7-测速仪，8-滤波器，9-记录仪，10-频谱分析仪，101-钻床，102-钻头，103-钻床主轴，104-凸轮机构，105-工件，106-钻床工作台，107-钻头颈部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明钻削减振测试装置进行详细说明。
如图所示，本发明钻削减振测试装置与钻床101连接，包括加速度传感器1、电荷放大器2、电平仪3、直流电机4、可控硅直流调速装置5、转速指令信号发生器6、测速仪7、滤波器8、记录仪9和频谱分析仪10。工件105安装在立式钻床工作台106上。钻头102通过凸轮机构104安装在钻床主轴103上，并对工件105进行钻削加工。
转速指令信号发生器6输出端与可控硅直流调速装置5输入端连接，可控硅直流调速装置5输出端与直流电机4输入端连接，直流电机输出端5与钻床主轴103连接。转速指令信号发生器6采用VC2003，控制可控硅调速装置5（MMT-110）自动实现钻床主轴的变速参数（转速变动幅度、变动频率和变动波形），通过可控硅调速装置5控制直流电机4(Z4-315)实现钻床主轴103无级变速，加工中凸轮机构104由外接直流电机4通过钻床主轴103控制实现高速旋转，形成变频激振力迫使钻头102作一定振幅和频率的轴向振动，对工件105进行变速振动钻削加工。
加速度传感器1输入端与钻头颈部107连接，加速度传感器1输出端与电荷放大器2输入端连接，电荷放大器2输出端与电平仪3输入端连接。安装在钻头颈部107的加速度传感器1（TG-320）拾取振动钻削中的径向切削颤振信号，经电荷放大器2（TST5820）放大，利用电平仪3（VR-6100）转变成与其幅度成正比的直流信号。
测速仪7输入端与钻床主轴103连接，测速仪7输出端与滤波器8输入端连接。测速仪7采用SZS-5数字式闪光测速仪，在任意时刻测量钻床主轴103瞬时转速，经滤波器8（DL-20T1）过滤信号后输出。
转速指令信号发生器6输出端、电平仪3输出端以及滤波器8输出端均与记录仪9（ HW-5939型）输入端连接，将转速指令信号、径向切削颤振信号和钻床主轴转速信号同步记录在记录仪9上。记录仪9输出端与频谱分析仪10（AD3525）输入端连接，由频谱分析仪10分析处理，筛选出最优变速参数，从而提高孔加工质量和效率。

Claims (4)

1. 一种振动钻削减振测试装置，该装置与钻床连接，钻床主轴与钻头连接；其特征在于：该装置包括加速度传感器、电荷放大器、电平仪、直流电机、可控硅直流调速装置、转速指令信号发生器、测速仪、滤波器、记录仪和频谱分析仪；所述转速指令信号发生器通过可控硅直流调速装置与直流电机连接，直流电机的输出端与钻床主轴连接；用来测量钻头加速度的加速度传感器通过电荷放大器与电平仪连接；所述测速仪输入端与钻床主轴连接，测速仪输出端与滤波器输入端连接；所述转速指令信号发生器输出端、电平仪输出端以及滤波器输出端均与记录仪输入端连接；记录仪输出端与频谱分析仪输入端连接。
2.根据权利要求1所述的振动钻削减振测试装置，其特征在于：所述转速指令信号发生器输出转速指令信号，并通过可控硅调速装置调节钻床主轴的变速参数，所述变速参数包括转速变动幅度、变动频率和变动波形。
3.根据权利要求1或2所述的振动钻削减振测试装置，其特征在于：所述钻床为立式钻床。
4.根据权利要求1或2所述的振动钻削减振测试装置，其特征在于：所述钻头通过凸轮机构安装在钻床主轴上。
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