CN103009192A - 细长杆二维切削振动的测控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了细长杆二维切削振动的测控装置，特点是包括跟刀架、控制系统和至少两个固定安装在跟刀架内的测控调节机构，调节机构沿着跟刀架的圆周方向均匀分布，测控调节机构与控制系统电连接；优点是将被加工件穿过跟刀架，使本装置上的滚珠轴承与被加工件相接触，减少了测控装置与被加工件之间的摩擦力；而且通过本测控装置可检测和控制被加工件在切削加工时产生的振颤，其响应频率高，精度高，可实现高速精密切削加工的振动检测和控制，大大提高了细长杆件的加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及细长杆件的车削加工，尤其涉及一种细长杆二维切削振动的测控装置。
背景技术
在切削加工细长杆件时，被加工件通常会发生弯曲，产生震颤，从而导致被加工件的切削量无法保证，使加工得到的杆件呈现鼓型，且表面不平整。
目前，在切削加工细长杆件时，通常是先将被加工件用夹具安装在车床上，然后用跟刀架支撑被固定夹紧后的被加工件，但是由于目前的跟刀架在调节完成后的支撑直径或支撑力是固定不变的，因此，其无法在加工过程中根据切削力的变化改变支撑直径或支撑力的大小，也无法对被加工件在加工过程中发生的震颤进行检测和控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可对细长杆件在切削加工过程中发生的震颤进行检测和控制的细长杆二维切削振动的测控装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：细长杆二维切削振动的测控装置，包括跟刀架、控制系统和至少两个固定安装在所述的跟刀架内的测控调节机构，所述的测控调节机构沿着所述的跟刀架的圆周方向均匀分布，所述的测控调节机构与所述的控制系统电连接。
所述的跟刀架内设置有径向的用于安装所述的测控调节机构的安装孔，所述的测控调节机构包括手轮螺栓、顶紧螺栓、自感知压电执行器和推杆，所述的手轮螺栓与所述的安装孔的后端相螺接，所述的手轮螺栓外螺接有锁紧螺母，所述的锁紧螺母压接在所述的跟刀架的外表面上，所述的手轮螺栓内设置有相连通的螺纹孔和内孔，所述的自感知压电执行器安装在所述的内孔中，所述的顶紧螺栓与所述的螺纹孔相螺接且前端顶在所述的自感知压电执行器的后端面上，所述的手轮螺栓上设置有径向的用于锁紧所述的顶紧螺栓的锁紧螺钉，所述的推杆设置在所述的安装孔中且位于所述的手轮螺栓的前端，所述的自感知压电执行器的前端面与所述的推杆的后端面相接触，所述的手轮螺栓的前端面与所述的推杆的后端面之间设置有弹性垫圈，所述的推杆上套设有直线轴承，所述的直线轴承通过轴承挡圈固定安装在所述的安装孔中，所述的推杆的前端伸出所述的安装孔且设置有开槽，所述的开槽内设置有用于与被加工件接触的滚珠轴承，固定螺栓穿过所述的开槽且与所述的推杆固定连接，所述的滚珠轴承套接在所述的固定螺栓上。
所述的控制系统包括时序控制器、计算机处理系统、传感器电路控制部分和执行器电路控制部分，所述的自感知压电执行器与所述的时序控制器电连接，所述的传感器电路控制部分包括依次串联的电荷放大器、低通滤波器、第一保持电路和A/D转换器，所述的执行器电路控制部分包括依次串联的功率放大电路、D/A转换器和第二保持电路，所述的A/D转换器和所述的第二保持电路分别与所述的计算器处理系统电连接，所述的电荷放大器和所述的功率放大电路分别与所述的时序控制器电连接。
与现有技术相比，本发明的优点是将被加工件穿过跟刀架，使本装置上的滚珠轴承与被加工件相接触，减少了测控装置与被加工件之间的摩擦力；而且通过本测控装置可检测和控制被加工件在切削加工时产生的震颤，其响应频率高（响应时间可以达到10μS），精度高(检测精度可以到1μm)，可实现高速精密切削加工的震动检测和控制，大大提高了细长杆件的加工质量；此外，由于控制系统中设置了时序控制器，使传感器电路控制部分与执行器电路控制部分之间有足够频率切换，使自感知压电执行器可几乎同时工作在传感器电路控制部分和执行器电路控制部分中，实现了自感知压电执行器既作为位移传感器，又作为执行器的作用，从而使得本测控装置具有检测和控制震颤的功能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的测控调节机构在A-A向的剖视图；
图3为本发明的控制系统的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，细长杆二维切削振动的测控装置，包括跟刀架1、控制系统2和四个固定安装在跟刀架1内的测控调节机构，四个测控调节机构沿着跟刀架1的圆周方向均匀分布，跟刀架1内设置有径向的用于安装测控调节机构的安装孔11，测控调节机构包括手轮螺栓3、顶紧螺栓4、自感知压电执行器5和推杆6，手轮螺栓3与安装孔11的后端相螺接，手轮螺栓3外螺接有锁紧螺母31，锁紧螺母31压接在跟刀架1的外表面上，手轮螺栓3内设置有相连通的螺纹孔（图中未标出）和内孔（图中未标出），自感知压电执行器5安装在内孔（图中未标出）中，顶紧螺栓4与螺纹孔（图中未标出）相螺接且前端顶在自感知压电执行器5的后端面上，手轮螺栓3上设置有径向的用于锁紧顶紧螺栓4的锁紧螺钉32，推杆6设置在安装孔11中且位于手轮螺栓3的前端，自感知压电执行器5的前端面与推杆6的后端面相接触，手轮螺栓3的前端面与推杆6的后端面之间设置有弹性垫圈7，推杆6上套设有直线轴承8，直线轴承8通过轴承挡圈81固定安装在安装孔11中，推杆6的前端伸出安装孔11且设置有开槽（图中未标出），开槽（图中未标出）内设置有用于与被加工件200接触的滚珠轴承9，固定螺栓10穿过开槽（图中未标出）且与推杆6固定连接，滚珠轴承9套接在固定螺栓10上；
控制系统2包括时序控制器21、计算机处理系统22、传感器电路控制部分和执行器电路控制部分，自感知压电执行器5与时序控制器21电连接，传感器电路控制部分包括依次串联的电荷放大器23、低通滤波器24、第一保持电路25和A/D转换器26，执行器电路控制部分包括依次串联的功率放大电路27、D/A转换器28和第二保持电路29，A/D转换器26和第二保持电路29分别与计算器处理系统22电连接，电荷放大器23和功率放大电路27分别与时序控制器21电连接。
上述实施例中，时序控制器21、电荷放大器23、低通滤波器24、第一保持电路25、A/D转换器26、功率放大电路27、D/A转换器28和第二保持电路29均采用现有常用的相应的电路结构。
Claims (3)
1.细长杆二维切削振动的测控装置，其特征在于包括跟刀架、控制系统和至少两个固定安装在所述的跟刀架内的测控调节机构，所述的测控调节机构沿着所述的跟刀架的圆周方向均匀分布，所述的测控调节机构与所述的控制系统电连接。
2.如权利要求1所述的细长杆二维切削振动的测控装置，其特征在于所述的跟刀架内设置有径向的用于安装所述的测控调节机构的安装孔，所述的测控调节机构包括手轮螺栓、顶紧螺栓、自感知压电执行器和推杆，所述的手轮螺栓与所述的安装孔的后端相螺接，所述的手轮螺栓外螺接有锁紧螺母，所述的锁紧螺母压接在所述的跟刀架的外表面上，所述的手轮螺栓内设置有相连通的螺纹孔和内孔，所述的自感知压电执行器安装在所述的内孔中，所述的顶紧螺栓与所述的螺纹孔相螺接且前端顶在所述的自感知压电执行器的后端面上，所述的手轮螺栓上设置有径向的用于锁紧所述的顶紧螺栓的锁紧螺钉，所述的推杆设置在所述的安装孔中且位于所述的手轮螺栓的前端，所述的自感知压电执行器的前端面与所述的推杆的后端面相接触，所述的手轮螺栓的前端面与所述的推杆的后端面之间设置有弹性垫圈，所述的推杆上套设有直线轴承，所述的直线轴承通过轴承挡圈固定安装在所述的安装孔中，所述的推杆的前端伸出所述的安装孔且设置有开槽，所述的开槽内设置有用于与被加工件接触的滚珠轴承，固定螺栓穿过所述的开槽且与所述的推杆固定连接，所述的滚珠轴承套接在所述的固定螺栓上。
3.如权利要求2所述的细长杆二维切削振动的测控装置，其特征在于所述的控制系统包括时序控制器、计算机处理系统、传感器电路控制部分和执行器电路控制部分，所述的自感知压电执行器与所述的时序控制器电连接，所述的传感器电路控制部分包括依次串联的电荷放大器、低通滤波器、第一保持电路和A/D转换器，所述的执行器电路控制部分包括依次串联的功率放大电路、D/A转换器和第二保持电路，所述的A/D转换器和所述的第二保持电路分别与所述的计算器处理系统电连接，所述的电荷放大器和所述的功率放大电路分别与所述的时序控制器电连接。
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