CN103737432A - 球头铣刀精密铣削拼接淬硬钢倾斜表面的振动测试装置 - Google Patents

Abstract

一种球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，包括高速数控铣削加工中心，左边试件、中间试件和右边试件的硬度不同并固定在连接板上，连接板安装在固定块上，固定块安装在底座上，底座的上表面与水平方向成设定的倾斜角度，底座与工件台固定，加速度传感器分别安装在高速铣削加工中心主轴的X、Y、Z方向上、工件四周、工件上表面、左边试件和中间试件过缝处以及中间试件和右边试件过缝处；加速度传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与测试中心连接。本发明能在一次铣削过程中记录并分析铣削不同硬度材料时的振动情况，能记录分析从较低硬度材料向较高硬度材料过渡时和从较高硬度材料向较低硬度材料过渡时的铣削振动变化状况。

Description

球头铣刀精密铣削拼接淬硬钢倾斜表面的振动测试装置

技术领域

本发明专利涉及一种使用球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，特别是一种能在一次铣削过程中记录并分析铣削不同硬度材料时的振动情况，能记录分析从较低硬度材料向较高硬度材料过渡时和从较高硬度材料向较低硬度材料过渡时的铣削振动变化状况的测试装置。

背景技术

随着现代工业技术的不断发展，对于机械制造与加工的精度与复杂度要求日益提高。大型汽车覆盖件的模具型腔存在大量沟槽、转角、凸起、凹陷等复杂结构，制造与加工工艺要求不同，且在冲压过程中易出现磨损严重、拉毛拉裂等问题而使模具无法使用。为了解决上述问题，满足型腔不同部位受力不用的要求，往往通过拼接结构形式制造出多硬度的模具型腔。

精密铣削加工是汽车覆盖件模具型腔加工的重要方法，拼接模具型腔的精加工需要在同一台CNC机床和利用同一把刀具完成，刀具使用寿命要求达到4-12小时以上。用球头铣刀铣削淬硬钢工件平面时，切削过程和刀具磨损受刀具轴线倾角的影响较大。当刀具轴线垂直于加工表面时，刀尖点的铣削速度接近于零，且有效的容屑空间非常小，容易磨损及引起崩刃，影响工件加工质量并使加工成本增加。在淬硬钢拼接区域，由于铣削特性复杂，剧烈的铣削振动等进一步致使刀具磨损速率加快甚至出现破损，致使模具的表面质量急剧下降，并导致模具加工品质和成品率低，因此非常有必要使刀具与加工表面形成一定的倾斜角度以减小刀具磨损，避免刀具破损或崩刃现象的发生。

在铣削加工过程中，切削振动不但影响着工件的表面成形质量，也影响着刀具的使用寿命，因此有必要对多硬度拼接材料的铣削振动进行测试研究，以优化铣削参数，减小铣削振动对表面成形质量和刀具使用寿命的影响。而现有的铣削振动测试装置并不能满足实验测试多硬度拼接材料高速铣削振动的要求，如中国专利CN101718578A公开了旋转式铣削振动测量仪，其包括铣刀刀柄、振动传感器、供电系统及信号传送系统，振动传感器包括内装IC压电晶体加速度传感器及恒流源电路；信号传送系统采集振动传感器输出的信号，再将数据存储；供电系统采用电磁感应的方式对铣刀刀柄内的传感器及电路进行供电，此发明的感应供电系统可以使得不受刀柄旋转的影响，无线传输信号的方式使信号接收端适当远离切削区域，但该测量仪只能测试铣刀刀柄的铣削振动情况，不能测试工件和机床工件台的振动情况，不能满足实验测试球头铣削多硬度拼接淬硬钢斜面振动的要求。

发明内容

为了克服现有的铣削振动测量装置只能测试单一材料铣削振动测试的缺陷，本发明提供一种能在一次铣削过程中记录并分析铣削不同硬度材料时的振动情况，能记录分析从较低硬度材料向较高硬度材料过渡时和从较高硬度材料向较低硬度材料过渡时的铣削振动变化状况的测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，包括高速数控铣削加工中心，所述高速数控铣削加工中心包括机架、主轴和铣刀，所述主轴可转动地安装在机架上，所述铣刀安装在主轴下端，待加工工件位于所述铣刀的下方，所述待加工工件包括左边试件、中间试件和右边试件，所述左边试件、中间试件和右边试件的硬度不同，所述的左边试件、中间试件和右边试件固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上，所述的底座的上表面与水平方向成设定的倾斜角度，所述的底座与高速数控铣削加工中心的工件台进行固定，加速度传感器分别安装在高速铣削加工中心主轴的X、Y、Z方向上、工件四周、工件上表面、左边试件和中间试件过缝处以及中间试件和右边试件过缝处；所述加速度传感器与数据采集卡连接，所述数据采集卡与用以记录高速铣削过程振动的状况的测试中心连接。

进一步，所述左边试件的硬度比所述右边试件的硬度高，所述中间试件的硬度比所述左边试件和右边试件的硬度高。

更进一步，所述的左边试件、中间试件和右边试件之间连接成一个整体，所述的连接板上有第一沉头孔，所述的第一沉头孔上安装用以固定所述的连接板和所述的左边试件、中间试件和右边试件的内六角圆柱头螺钉，所述的连接板上有第二沉头孔，所述的第二沉头孔上安装有的用以连接所述的连接板和所述的固定块的内六角头螺钉。

本发明专利的有益效果主要表现在：能在一次铣削过程中记录并分析铣削不同硬度材料时的振动情况，能记录分析从较低硬度材料向较高硬度材料过渡时和从较高硬度材料向较低硬度材料过渡时的铣削振动变化状况，具有一定的应用领域。

附图说明

图1为球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置的示意图。

图2为本发明的倾斜工件装夹装置图，其中，（a）为主视图，（b）为待加工工件的俯视图。

图3为本发明的连接板的示意图，其中，（a）为俯视图，（b）为剖视图。

图4为本发明的固定块的示意图，其中，（a）为俯视图，（b）为剖视图。

图5为本发明的底座的的示意图，其中，（a）为剖视图，（b）为俯视图。

图6为本发明的加速度传感器的安装示意图，其中，（a）为主视图，（b）为俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

参照图1～图6，一种球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，结合数控加工中心和倾斜工件装夹装置进行的结构设计。所述高速数控铣削加工中心包括机架1、主轴2和铣刀3，所述主轴可转动地安装在机架上，所述铣刀安装在主轴下端，待加工工件位于所述铣刀的下方，所述待加工工件包括左边试件10、中间试件11和右边试件12，所述待加工工件包括左边试件10、中间试件11和右边试件12的硬度不同，所述左边试件10、中间试件11和右边试件12固定在连接板16上，所述的连接板16安装在固定块17上，所述固定块17安装在底座18上，所述的底座18的上表面与水平方向成一定的倾斜角度，所述底座18固定在高速数控铣削加工中心的工件台5上。加速度传感器6安装在高速铣削加工中心主轴的X、Y、Z方向上；加速度传感器7安装在工件四周、工件上表面、左边试件和中间试件过缝处、中间试件和右边试件过缝处；所述加速度传感器6与7与数据采集卡8连接，所述数据采集卡8与用以记录高速铣削过程振动的状况的测试中心9连接。

本实施例的球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，包括数控加工中心1、倾斜工件部分4、传感器部分6与7、数据采集卡8和笔记本电脑9，本实施例的测试中心为笔记本电脑，所述笔记本电脑为移动工作站DELL M90。

所述的工件部分4包括左边试件10，中间试件11和右边试件12，所述中间试件的硬度比所述左边试件和右边试件的硬度高，所述的左边试件10，中间试件11和右边试件12之间用所述的六角螺母13和所述的六角头铰制孔用螺栓14连接成一个整体，所述的左边试件10，中间试件11和右边试件12安装在所述的连接板16上，所述的连接板16下面板有沉头孔，所述的工件下底面有螺纹盲孔，所述的沉头孔上安装所述的内六角圆柱头螺钉15用以固定所述的连接板16和所述的左边试件10，中间试件11和右边试件12，所述的连接板16安装在所述的固定块17上，所述的连接板16上面板有第一沉头孔，所述的固定块上面板上有螺纹盲孔，所述的第一沉头孔上安装有所述的内六角圆柱头螺钉20用以连接所述的连接板16和所述的固定块17，所述的固定块17底座上有第二沉头孔，所述的底座18上有螺纹盲孔，所述的第二沉头孔上安装有所述的内六角头螺钉19用以固定在所述的固定块17和所述的底座18，所述的底座18的上表面与水平方向成一定的倾斜角度，所述的底座18与所述的工件台5均设置有安装槽，所述的底座18通过安装槽上的六角头螺栓22和六角头螺母21与工件台5固定。

所述的传感器部分6与7分别为美国PCB公司的356A02型三向加速度传感器和333B30型单向加速度传感器，所述的加速度传感器6安装在所述的高速铣削加工中心1的主轴的X、Y、Z方向上，所述的加速度传感器7安装在所述的工件4的四周、工件的上表面、所述的左边试件10和所述的中间试件11过缝处、所述的中间试件11和所述的右边试件12过缝处；

所述的数据采集卡型号为LMS SCADAIII数据采集卡；所述的移动工作站上安装有LMS test.lab软件。

本实施例的工作过程为：首先将待加工工件固定于连接板上，连接板通过螺钉与固定块连接为一体，再将固定块与底座进行固定成为倾斜工件装夹装置，根据本发明装置设计将本倾斜工件装夹装置用螺栓固定安装在机床工件台上。接下来，将所述的传感器固定在高速铣削加工中心主轴的X、Y、Z方向上，工件四周、工件上表面、左边试件和中间试件过缝处、中间试件和右边试件过缝处，所述的传感器的信号线连接到数据采集卡，所述的数据采集卡连接到移动工作站上。下一步，在本发明装置上，安装球头铣刀，打开电源，接着根据工艺要求，设定切削参数，如切削速度、切削深度、进给量等，在所述的移动工作站上运行LMS test.lab软件，调试设备，标定所述的传感器。最后，在所述的高速加工中心上输入测试程序，运行所述的高速加工中心，用所述的LMS Test.lab软件记录分析数据。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，包括高速数控铣削加工中心，所述高速数控铣削加工中心包括机架、主轴和铣刀，所述主轴可转动地安装在机架上，所述铣刀安装在主轴下端，待加工工件位于所述铣刀的下方，其特征在于：所述待加工工件包括左边试件、中间试件和右边试件，所述左边试件、中间试件和右边试件的硬度不同，所述的左边试件、中间试件和右边试件固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上，所述的底座的上表面与水平方向成设定的倾斜角度，所述的底座与高速数控铣削加工中心的工件台进行固定，加速度传感器分别安装在高速铣削加工中心主轴的X、Y、Z方向上、工件四周、工件上表面、左边试件和中间试件过缝处以及中间试件和右边试件过缝处；所述加速度传感器与数据采集卡连接，所述数据采集卡与用以记录高速铣削过程振动的状况的测试中心连接。

2.如权利要求1所述的球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，其特征在于：所述左边试件的硬度比所述右边试件的硬度高，所述中间试件的硬度比所述左边试件和右边试件的硬度高。

3.如权利要求1或2所述的球头铣刀精密铣削多硬度拼接淬硬钢斜面的振动测试装置，其特征在于：所述的左边试件、中间试件和右边试件之间连接成一个整体，所述的连接板上有第一沉头孔，所述的第一沉头孔上安装用以固定所述的连接板和所述的左边试件、中间试件和右边试件的内六角圆柱头螺钉，所述的连接板上有第二沉头孔，所述的第二沉头孔上安装有的用以连接所述的连接板和所述的固定块的内六角头螺钉。

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