CN109290847A - 同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，包括金属圆锯床、工件部分、传感器模块、圆柱支座测力计、敏感梁机构、放大器、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，所述敏感梁机构安装在工件夹具的底板侧面，敏感梁机构的上半部分设置有与工件夹具的底板紧密接触的半球体部分，敏感梁机构上安装有应变片传感器；本发明能在一次锯切过程中记录并同时分析进给方向和垂直方向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

同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置
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，尤其涉及一种同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置。
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同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，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：同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，包括金属圆锯床、工件部分、传感器模块、圆柱支座测力计、敏感梁机构、放大器、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；圆柱支座测力计安装在固定底座上，圆柱支座测力计设置在工件夹具的底部，圆柱支座测力计通过螺栓和螺母的配合固定在工件夹具的底板下方；所述敏感梁机构安装在工件夹具的底板侧面，敏感梁机构的上半部分设置有与工件夹具的底板紧密接触的半球体部分，敏感梁机构上安装有应变片传感器；所述应变片传感器和圆柱支座测力计的信号线连接放大器，放大器的信号线连接数据采集模块，所述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进给方向的锯切力，所述圆柱支座测力计检测工件夹具上圆柱形金属工件受到的垂直方向的锯切力，传感器模块和圆柱支座测力计测量的锯切力数据经过放大器放大后传输给数据采集模块，数据采集模块将锯切力数据传送到移动工作站。
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，圆柱支座测力计设有至少四个。
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同时分析进给方向和垂直方向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是本发明同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置的整体结构示意图。
图2是本发明图1中A的局部放大图。
图3是本发明敏感梁机构的结构示意图。
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-夹具外壳、8-圆柱支座测力计、9-敏感梁机构、10-传感器模块、11-放大器、12-数据采集模块、13-移动工作站、14-圆柱形金属工件。
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，同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，包括金属圆锯床4、工件部分、传感器模块10、圆柱支座测力计8、敏感梁机构9、放大器11、数据采集模块12和移动工作站13；所述工件部分为圆柱形金属工件14；所述传感器模块10采用应变片传感器；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14；所述圆柱形金属工件14通过工件夹具进行固定，圆柱形金属工件14设置在锯片5在移动工作台2带动时的运动路径上；圆柱支座测力计8安装在固定底座1上，圆柱支座测力计8设置在工件夹具的底部，圆柱支座测力计8通过螺栓和螺母的配合固定在工件夹具的底板下方；所述敏感梁机构9安装在工件夹具的底板侧面，敏感梁机构9的上半部分设置有与工件夹具的底板紧密接触的半球体部分，敏感梁机构9上安装有应变片传感器；所述应变片传感器和圆柱支座测力计8的信号线连接放大器11，放大器11的信号线连接数据采集模块12，所述数据采集模块12连接移动工作站13，所述传感器模块10检测工件夹具上圆柱形金属工件14受到的进给方向的锯切力，所述圆柱支座测力计8检测工件夹具上圆柱形金属工件14受到的垂直方向的锯切力，传感器模块10和圆柱支座测力计8测量的锯切力数据经过放大器11放大后传输给数据采集模块12，数据采集模块12将锯切力数据传送到移动工作站13。
所述工件夹具包括工件定位机构、工件夹紧机构6和夹具外壳7，工件定位机构和工件夹紧机构6均安装在夹具外壳7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14底部相配合的沟槽，圆柱形金属工件14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14。
所述移动工作站13根据传感器模块10的信号记录锯切力变化并计算其锯切力的频谱特性。圆柱支座测力计8设有至少四个。
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.同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，其特征在于：包括金属圆锯床(4)、工件部分、传感器模块(10)、圆柱支座测力计(8)、敏感梁机构(9)、放大器(11)、数据采集模块(12)和移动工作站(13)；所述工件部分为圆柱形金属工件(14)；所述传感器模块(10)采用应变片传感器；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(14)；所述圆柱形金属工件(14)通过工件夹具进行固定，圆柱形金属工件(14)设置在锯片(5)在移动工作台(2)带动时的运动路径上；圆柱支座测力计(8)安装在固定底座(1)上，圆柱支座测力计(8)设置在工件夹具的底部，圆柱支座测力计(8)通过螺栓和螺母的配合固定在工件夹具的底板下方；所述敏感梁机构(9)安装在工件夹具的底板侧面，敏感梁机构(9)的上半部分设置有与工件夹具的底板紧密接触的半球体部分，敏感梁机构(9)上安装有应变片传感器；所述应变片传感器和圆柱支座测力计(8)的信号线连接放大器(11)，放大器(11)的信号线连接数据采集模块(12)，所述数据采集模块(12)连接移动工作站(13)，所述传感器模块(10)检测工件夹具上圆柱形金属工件(14)受到的进给方向的锯切力，所述圆柱支座测力计(8)检测工件夹具上圆柱形金属工件(14)受到的垂直方向的锯切力，传感器模块(10)和圆柱支座测力计(8)测量的锯切力数据经过放大器(11)放大后传输给数据采集模块(12)，数据采集模块(12)将锯切力数据传送到移动工作站(13)。
2.根据权利要求1所述的同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，其特征在于：所述工件夹具包括工件定位机构、工件夹紧机构(6)和夹具外壳(7)，工件定位机构和工件夹紧机构(6)均安装在夹具外壳(7)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(14)底部相配合的沟槽，圆柱形金属工件(14)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(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(14)。
3.根据权利要求1所述的同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，其特征在于：所述移动工作站(13)根据传感器模块(10)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所述的同时测量进给方向和垂直方向圆锯床锯切力的测试装置，其特征在于：圆柱支座测力计(8)设有至少四个。
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