CN108705378A - 用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置 - Google Patents

用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置 Download PDF

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梁政
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Abstract

一种用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置，包括五轴联动铣削中心、测力仪、滚刀刀杆、滚刀、工件、工件芯轴和三抓卡盘，五轴联动铣削中心包括机架和主轴，滚刀通过外六角头螺母和滚刀隔套与滚刀刀杆刚性连接，滚刀刀杆安装在测力仪上，测力仪安装在主轴上；代加工工件位于滚刀的下方，通过外六角螺母和工件隔套与工件芯轴刚性连接，工件芯轴安装在三抓卡盘上，三抓卡盘固定在工作台上；测力仪与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接。本发明能在小模数圆柱齿轮滚齿切削过程中记录滚刀实时变化的切削力状况。

Description

用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置
技术领域
本发明涉及切削技术领域，更具体地说，是涉及一种用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置。
背景技术
圆柱齿轮是机械系统重要的传动元件，其质量直接影响机械产品的传动精度和工作性能。滚齿加工由于其精度和效率都比较高，广泛应用于圆柱齿轮的粗加工甚至作为最后一道加工工序。切削力是滚齿切削过程最基本的物理现象之一，它的准确测量是判断加工状态、刀具状态监测、切削过程优化、保证加工质量及提高加工系统可靠性的重要基础。目前，滚削力测量方式普遍采用的是将测力仪安装于工作台上这种方式，即将工件安装在测力仪上，测力仪安装于定制的夹具内，夹具再固定于回转工作台上；固定测力仪的夹具是根据工作台的结构形式进行设计、制作，结构不同的工作台需要不同形式的夹具；另外，测力仪安装于工作台上这种方式测量出的是工件上的切削力，同时由于滚刀与工件之间的啮合运动，切削力是随着加工位置时刻变化的，这种变化使得工件切削力向滚刀切削力转换极为繁琐，给以滚刀所受切削力为重点的研究带来了困难。
发明内容
本发明目的在于，提供一种用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置，用于解决不同工作台结构形式所带来的测力仪固定夹具的重复设计制作问题，同时测量的滚削力能够直接反映出滚刀的切削力变化规律。
本发明的技术方案：一种五轴联动铣削中心的小模数圆柱齿轮滚削力测量装置，所述测量装置包括五轴联动铣削中心、测力仪、滚刀刀杆、滚刀、工件、工件芯轴和三抓卡盘，所述五轴联动铣削中心包括机架和主轴，所述主轴安装在机架上，所述测力仪安装在主轴下端，所述滚刀刀杆安装在测力仪上，所述滚刀安装在滚刀刀杆上；所述工件位于滚刀的下方，所述工件安装在工件芯轴上，所述工件芯轴安装在三转卡盘上，所述三抓卡盘与数控铣削加工中心的工作台固定连接；所述测力仪与数据采集卡连接，所述数据采集卡与用以记录小模数圆柱齿轮滚削力信号的计算机连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明测量装置通过合理的结构设计使得在通用的五轴联动铣削中心上实现小模数圆柱齿轮的滚削力测量，避免了在专用滚齿机上测量滚削力时因工作台结构不同而造成的测力仪卡具重复设计和定做。整套装置测量准备时间短，工件和滚刀安装迅速、可靠，方便实用，所测数据准确。
2、本发明测量装置采用测力仪和滚刀直接连接的结构方式，能够直接测量出滚刀的实时动态切削力，在重点研究滚刀所受切削力的变化规律时，避免了滚削力由工件向滚刀的复杂变换。
附图说明：
图1为本发明装置的示意图。
图2为滚刀与滚刀刀杆的总体装配图。
图3为滚刀与滚刀刀杆的零件分解图。
图4为工件与工件芯轴的总体装配图。
图5为滚刀刀杆的结构示意图。
图6为工件芯轴的结构示意图。
图7为滚刀隔套的结构示意图。
图8为工件隔套的结构示意图。
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1-8，一种五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置，结合五轴联动铣削中心和测力仪进行的结构设计。参照图1-8，该测量装置包括五轴联动铣削中心，所述五轴联动铣削中心包括机架1、主轴2，所述主轴2固定安装于机架1上，所述测力仪3安装在所述主轴2上，所述滚刀刀杆5通过锁紧螺帽和弹性夹头与所述测力仪3固定连接，所述滚刀刀杆4上有键槽15，所述平键16安装在所述键槽15上用以固定所述滚刀5与所述滚刀刀杆4的周向连接，所述滚刀刀杆4上有外螺纹，所述外螺纹上安装有所述六角螺母14和所述隔套13用以固定所述滚刀5与所述滚刀刀杆4的轴向连接；所述工件6安装在所述工件芯轴7上，所述工件芯轴7上有外螺纹，所述外螺纹上安装有所述六角螺母17和所述隔套18使得所述工件6和所述工件芯轴7固定连接，所述工件芯轴7安装在所述三抓卡盘8上，所述三抓卡盘8通过所述梯形螺栓19和六角螺母20固定在所述回转工作台9上；所述测力仪3通过所述电荷放大器10与所述数据采集卡11连接，所述数据采集卡11与用以记录滚削力数据的所述计算机12连接。
使用时，将滚刀5通过六角螺母14和隔套13安装在所述滚刀刀杆4上，再将滚刀刀杆4安装在测力仪3上，测力仪3安装在主轴2上；将工件6通过六角螺母17和隔套18安装在工件芯轴7上，将工件芯轴7安装在三抓卡盘8上，最后将三抓卡盘8通过梯形螺栓19和六角螺母20固定在回转工作台9上。当需要切削不同直径大小的工件和使用不同模数的滚刀时，只需松开相应的六角螺母和隔套，重新安装新的工件和滚刀，调整过程简单。以上是本发明装置的实施方式，应当指出的是，当测量不同螺旋角的圆柱齿轮滚削力时，只需修改五轴联动铣削中心数控系统的数控指令，就能够实现直齿轮和斜齿轮的滚削力测量。

Claims (1)

1.一种用于五轴联动铣削中心小模数圆柱齿轮滚削力测量装置，其特征在于：所述测量装置包括五轴联动铣削中心、测力仪、滚刀刀杆、滚刀、工件、工件芯轴和三抓卡盘，所述五轴联动铣削中心包括机架和主轴，所述主轴安装在机架上，所述测力仪安装在主轴下端，所述滚刀刀杆安装在测力仪上，所述滚刀安装在滚刀刀杆上；代加工所述工件位于滚刀下方，所述工件安装在工件芯轴上，所述工件芯轴安装在三转卡盘上，所述三抓卡盘与数控铣削加工中心的工作台固定连接；所述测力仪与数据采集卡连接，所述数据采集卡与用以记录小模数圆柱齿轮滚削力信号的计算机连接。
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