CN109290846A - 金属圆锯床立柱锯切力测试装置 - Google Patents

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饶炎进
王焊鵬
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Abstract

本发明公开了一种金属圆锯床立柱锯切力测试装置，包括金属圆锯床、工件部分、传感器模块、测力支座、数据采集模块和移动工作站；所述工件部分为圆柱形金属工件；所述传感器模块采用应变片传感器；测力支座安装在固定底座上，测力支座设置在工件夹具的底部，测力支座通过螺栓和螺母的配合固定在工件夹具的底板下方，至少一个测力支座的外圆柱面上贴有用以检测锯切力的应变片传感器；本发明能在一次锯切过程中记录并分析锯切力的变化过程和锯切力的频谱特性，从而确定影响锯切力变化的外在因素和内在因素。

Description

金属圆锯床立柱锯切力测试装置
技术领域
本发明涉及金属圆锯床切力测试领域，更具体的说，尤其涉及一种金属圆锯床立柱锯切力测试装置。
背景技术
金属材料锯切是原材料切断下料的重要工序。在现代制造业中，金属锯切作为金切加工的起点，已成为加工制造过程中的重要环节之一。锯切力是机械加工过程中的一个重要参数，了解锯切力的变化规律不仅是机床动态特性研究的需要，也是提高机械加工精度、提高刀具使用寿命的需要，锯切能提高生产率、节约原材料以及减少二次加工量，随着数控机床等技术的迅速发展，锯切力已成为自适应控制的重要判断依据。目前，金属锯切力的测试与计算是圆锯床设计与使用中的难点，国内外针对于圆锯床锯切力测试的相关专利很少。圆锯床的参数设计需根据锯切力计算，否则会导致锯片在工作过程中出现打滑、卡死或容易损坏。因此，设计一种用于测试圆锯床切力的装置以测试锯切力与锯切速度、进给量的相互关系是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决圆锯床锯切力测试困难的问题而提供一种金属圆锯床立柱锯切力测试装置，可以锯切力并且能够分析锯切力的频谱特性，测量数据准确，装置的制造安装简单；尤其是能在一次锯切过程中记录并分析锯切力的变化过程，以及每次进给刀齿切削工件时的锯切力状况，从而确定影响锯切力变化的因素的测试装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：金属圆锯床立柱锯切力测试装置，包括金属圆锯床、工件部分、传感器模块、测力支座、数据采集模块和移动工作站；所述工件部分为圆柱形金属工件；所述传感器模块采用应变片传感器；
所述金属圆锯床包括减速箱、移动工作台、锯片、固定底座和工件夹具，所述减速箱安装在移动工作台上，所述锯片安装在所述减速箱的输出轴上，所述移动工作台安装在所述固定底座的左侧，工件夹具安装在所述固定底座的右侧，移动工作台工作时带动减速箱和锯片沿着直线方向靠近和远离圆柱形金属工件；所述圆柱形金属工件通过工件夹具进行固定，圆柱形金属工件设置在锯片在移动工作台带动时的运动路径上；
测力支座安装在固定底座上，测力支座设置在工件夹具的底部，测力支座通过螺栓和螺母的配合固定在工件夹具的底板下方，至少一个测力支座的外圆柱面上贴有用以检测锯切力的应变片传感器；所述应变片传感器通过数据采集模块连接移动工作站，所述传感器模块检测工件夹具上圆柱形金属工件受到的压力，并将该压力数据传输给数据采集模块，数据采集模块将信号传送到移动工作站。
进一步的，所述工件夹具包括工件定位机构、工件夹紧机构和夹具外壳，工件定位机构和工件夹紧机构均安装在夹具外壳上，所述工件定位机构为槽型定位机构，工件定位机构表面设有与圆柱形金属工件底部相配合的沟槽，圆柱形金属工件套装在工件定位机构的沟槽内并能够沿着工件定位机构的沟槽前后滑动；所述工件夹紧机构采用十字正交夹紧机构，工件夹紧机构从上向下并从右向左同时夹紧圆柱形金属工件。
进一步的，所述移动工作站根据传感器模块的信号记录锯切力变化并计算其锯切力的频谱特性。
进一步的，应变片传感器设有2～4个。
具体的工作流程如下：将应变片传感器安装在工件夹具下方和固定底座上方的测力支座上，将圆柱形金属工件安装在工件夹具上，圆柱形金属工件下端套装在工件定位机构的沟槽内，并通过工件夹紧机构将圆柱形金属工件向下并向左夹紧；将应变片传感器的信号线连接数据采集模块，并将数据采集模块连接移动工作站，移动工作站先进行设备调试，标定应变片传感器，再在金属圆锯床上输入测试程序，运动该金属圆锯床，金属圆锯床的锯片在减速箱的带动下转动，并在移动工作台的带动下向圆柱形金属工件运动，锯片与圆柱形金属工件接触并进行切割，在此过程中采用应变片传感器测量圆柱形金属工件受到的锯切力，并将该锯切力信号发送给数据采集模块，数据采集模块将信息发送至移动工作站中进行分析。
本发明的有益效果在于：本发明结构简单紧凑，生产成本低，能在一次锯切过程中记录并分析锯切力的变化过程和锯切力的频谱特性，从而确定影响锯切力变化的外在因素和内在因素。
附图说明
图1是本发明金属圆锯床立柱锯切力测试装置的整体结构示意图。
图2是本发明测力支座安装位置的结构示意图。
图3是本发明测力支座安装位置的局部剖视示意图。
图中，1-固定底座、2-移动工作台、3-减速箱、4-金属圆锯床、5-锯片、6-工件夹紧机构、7-圆柱形金属工件、8-工件定位机构、9-螺栓、10-螺母、11-测力支座、12-应变片传感器、13-数据采集模块、14-移动工作站、15-夹具外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～3所示，金属圆锯床立柱锯切力测试装置，包括金属圆锯床4、工件部分、传感器模块、测力支座11、数据采集模块13和移动工作站14；所述工件部分为圆柱形金属工件7；所述传感器模块采用应变片传感器12。
所述金属圆锯床4包括减速箱3、移动工作台2、锯片5、固定底座1和工件夹具，所述减速箱3安装在移动工作台2上，所述锯片5安装在所述减速箱3的输出轴上，所述移动工作台2安装在所述固定底座1的左侧，工件夹具安装在所述固定底座1的右侧，移动工作台2工作时带动减速箱3和锯片5沿着直线方向靠近和远离圆柱形金属工件7；所述圆柱形金属工件7通过工件夹具进行固定，圆柱形金属工件7设置在锯片5在移动工作台2带动时的运动路径上。
测力支座11安装在固定底座1上，测力支座11设置在工件夹具的底部，测力支座11通过螺栓9和螺母10的配合固定在工件夹具的底板下方，至少一个测力支座11的外圆柱面上贴有用以检测锯切力的应变片传感器12；所述应变片传感器12通过数据采集模块13连接移动工作站14，所述传感器模块检测工件夹具上圆柱形金属工件7受到的压力，并将该压力数据传输给数据采集模块13，数据采集模块13将信号传送到移动工作站14。
所述工件夹具包括工件定位机构8、工件夹紧机构6和夹具外壳15，工件定位机构8和工件夹紧机构6均安装在夹具外壳15上，所述工件定位机构8为槽型定位机构，工件定位机构8表面设有与圆柱形金属工件7底部相配合的沟槽，圆柱形金属工件7套装在工件定位机构8的沟槽内并能够沿着工件定位机构8的沟槽前后滑动；所述工件夹紧机构6采用十字正交夹紧机构，工件夹紧机构6从上向下并从右向左同时夹紧圆柱形金属工件7。
所述移动工作站14根据传感器模块的信号记录锯切力变化并计算其锯切力的频谱特性。
应变片传感器12设有2～4个。
具体的工作流程如下：将应变片传感器12安装在工件夹具下方和固定底座1上方的测力支座11上，将圆柱形金属工件7安装在工件夹具上，圆柱形金属工件7下端套装在工件定位机构8的沟槽内，并通过工件夹紧机构6将圆柱形金属工件7向下并向左夹紧；将应变片传感器12的信号线连接数据采集模块13，并将数据采集模块13连接移动工作站14，移动工作站14先进行设备调试，标定应变片传感器12，再在金属圆锯床上输入测试程序，运动该金属圆锯床，金属圆锯床的锯片5在减速箱3的带动下转动，并在移动工作台14的带动下向圆柱形金属工件7运动，锯片5与圆柱形金属工件7接触并进行切割，在此过程中采用应变片传感器12测量圆柱形金属工件7受到的锯切力，并将该锯切力信号发送给数据采集模块13，数据采集模块13将信息发送至移动工作站14中进行分析。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.金属圆锯床立柱锯切力测试装置，其特征在于：包括金属圆锯床(4)、工件部分、传感器模块、测力支座(11)、数据采集模块(13)和移动工作站(14)；所述工件部分为圆柱形金属工件(7)；所述传感器模块采用应变片传感器(12)；
所述金属圆锯床(4)包括减速箱(3)、移动工作台(2)、锯片(5)、固定底座(1)和工件夹具，所述减速箱(3)安装在移动工作台(2)上，所述锯片(5)安装在所述减速箱(3)的输出轴上，所述移动工作台(2)安装在所述固定底座(1)的左侧，工件夹具安装在所述固定底座(1)的右侧，移动工作台(2)工作时带动减速箱(3)和锯片(5)沿着直线方向靠近和远离圆柱形金属工件(7)；所述圆柱形金属工件(7)通过工件夹具进行固定，圆柱形金属工件(7)设置在锯片(5)在移动工作台(2)带动时的运动路径上；
测力支座(11)安装在固定底座(1)上，测力支座(11)设置在工件夹具的底部，测力支座(11)通过螺栓(9)和螺母(10)的配合固定在工件夹具的底板下方，至少一个测力支座(11)的外圆柱面上贴有用以检测锯切力的应变片传感器(12)；所述应变片传感器(12)通过数据采集模块(13)连接移动工作站(14)，所述传感器模块检测工件夹具上圆柱形金属工件(7)受到的压力，并将该压力数据传输给数据采集模块(13)，数据采集模块(13)将信号传送到移动工作站(14)。
2.根据权利要求1所述的金属圆锯床立柱锯切力测试装置，其特征在于：所述工件夹具包括工件定位机构(8)、工件夹紧机构(6)和夹具外壳(15)，工件定位机构(8)和工件夹紧机构(6)均安装在夹具外壳(15)上，所述工件定位机构(8)为槽型定位机构，工件定位机构(8)表面设有与圆柱形金属工件(7)底部相配合的沟槽，圆柱形金属工件(7)套装在工件定位机构(8)的沟槽内并能够沿着工件定位机构(8)的沟槽前后滑动；所述工件夹紧机构(6)采用十字正交夹紧机构，工件夹紧机构(6)从上向下并从右向左同时夹紧圆柱形金属工件(7)。
3.根据权利要求1所述的金属圆锯床立柱锯切力测试装置，其特征在于：所述移动工作站(14)根据传感器模块的信号记录锯切力变化并计算其锯切力的频谱特性。
4.根据权利要求2所述的金属圆锯床立柱锯切力测试装置，其特征在于：应变片传感器(12)设有2～4个。
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