CN109290849B - 金属圆锯床锯切力测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属圆锯床锯切力测试系统，包括金属圆锯床、圆柱形金属工件、传感器模块、数据采集前端和移动工作站；所述圆柱形金属工件安装在金属圆锯床的工件夹具上，传感器模块安装在金属圆锯床的工件夹具上，传感器模块用于检测金属圆锯床的锯片切削圆柱形金属工件时圆柱形金属工件受到的锯切力，传感器模块通过数据采集前端连接移动工作站；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，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，从而确定金属圆锯床工作过程中影响锯切力变化的外在因素和内在因素。

Description

金属圆锯床锯切力测试系统
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，尤其涉及一种能在一次锯切过程中记录并分析锯切力的变化过程，并且能够分析锯切力的频谱特性的金属圆锯床锯切力测试系统。
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锯切力的测试系统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锯切力测试系统，可以测量锯切力的变化过程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：金属圆锯床锯切力测试系统，包括金属圆锯床、圆柱形金属工件、传感器模块、数据采集前端和移动工作站；所述圆柱形金属工件安装在金属圆锯床的工件夹具上，传感器模块安装在金属圆锯床的工件夹具上，传感器模块用于检测金属圆锯床的锯片切削圆柱形金属工件时圆柱形金属工件受到的锯切力，传感器模块通过数据采集前端连接移动工作站，所述传感器模块检测工件夹具上圆柱形金属工件受到的锯切力后该锯切力数据传输给数据采集前端，数据采集前端将信号传送到移动工作站；
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。
进一步的，所述工件夹具包括工件定位机构和工件夹紧机构，所述工件定位机构设置在固定底座上，工件定位机构用于支撑圆柱形金属工件，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阶梯型金属工件。
进一步的，所述工件定位机构上部设置为桥梁形状且由敏感元件制成，工件定位机构的上表面用于支撑圆柱形金属工件，工件定位机构的上部形成的桥梁底面位置设置有三个应变片传感器，工件定位机构的的桥梁形状下部设有过载防止限位器。
进一步的，所述工件定位机构开设有用于锯片通过的槽口，工件定位机构开设的槽口将工件定位机构的上部分成左半部分和右半部分，其中左半部分的底面上设置有两个应变片传感器，右半部分的底面上设置有一个应变片传感器，工件定位机构的下部分固定在固定底座上。
进一步的，所述移动工作站根据传感器模块的信号记录锯齿在不同齿锯情况下的锯切力变化并计算锯切力的频谱特性。
具体的工作流程如下：将传感器模块安装在工件夹具上，将圆柱形金属工件安装在工件夹具上；将传感器模块的信号线连接数据采集前端上，并将数据采集前端连接移动工作站，移动工作站先进行设备调试，标定传感器模块，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，在此过程中采用传感器模块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前端，数据采集前端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，从而确定金属圆锯床工作过程中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锯切力测试系统的整体结构示意图。
图2是本发明金属圆锯床的结构示意图。
图3是本发明工件夹具的工件定位机构的局部示意图。
图4是本发明工件夹具的工件定位机构的主视图。
图5是本发明图4中B的剖视图。
图中，1-减速箱、2-锯片、3-传感器模块、4-工件夹具、5-过载防止限位器、6-固定底座、7-移动工作台、8-圆柱形金属工件、9-金属圆锯床、10数据采集前端、11-移动工作站、13-左半部分、14-右半部分、15-上部分、16-下部分。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～5所示，一种金属圆锯床锯切力测试系统，包括金属圆锯床9、圆柱形金属工件8、传感器模块3、数据采集前端10和移动工作站11；所述圆柱形金属工件8安装在金属圆锯床9的工件夹具4上，传感器模块3安装在金属圆锯床9的工件夹具4上，传感器模块3用于检测金属圆锯床9的锯片2切削圆柱形金属工件8时圆柱形金属工件8受到的锯切力，传感器模块3连接数据采集前端10，所述数据采集前端10连接移动工作站11，所述传感器模块3检测工件夹具4上圆柱形金属工件8受到的锯切力后该锯切力数据传输给数据采集前端10，数据采集前端10将信号传送到移动工作站11。
所述金属圆锯床9包括减速箱1、移动工作台7、锯片2、固定底座6和工件夹具4，所述减速箱1安装在移动工作台7上，所述锯片2安装在所述减速箱1的输出轴上，所述移动工作台7安装在所述固定底座6的左侧，工件夹具4安装在所述固定底座6的右侧，移动工作台7工作时带动减速箱1和锯片2沿着直线方向靠近和远离圆柱形金属工件8；所述圆柱形金属工件8通过工件夹具4进行固定，圆柱形金属工件8设置在锯片2在移动工作台7带动时的运动路径上。
所述工件夹具4包括工件定位机构和工件夹紧机构，所述工件定位机构设置在固定底座6上，工件定位机构用于支撑圆柱形金属工件8，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阶梯型金属工件。
所述工件定位机构上部设置为桥梁形状且由敏感元件制成，工件定位机构的上表面用于支撑圆柱形金属工件8，工件定位机构的上部形成的桥梁底面位置设置有三个应变片传感器，工件定位机构的的桥梁形状下部设有过载防止限位器5。
所述工件定位机构开设有用于锯片2通过的槽口，工件定位机构开设的槽口将工件定位机构的上部分14成左半部分12和右半部分13，其中左半部分12的底面上设置有两个应变片传感器，右半部分13的底面上设置有一个应变片传感器，工件定位机构的下部分15固定在固定底座6上。
所述移动工作站11根据传感器模块3的信号记录锯齿在不同齿锯情况下的锯切力变化并计算锯切力的频谱特性。
具体的工作流程如下：将传感器模块3安装在工件夹具4上，将圆柱形金属工件8安装在工件夹具4上；将传感器模块3的信号线连接数据采集前端10上，并将数据采集前端10连接移动工作站11，移动工作站11先进行设备调试，标定传感器模块3，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2在减速箱1的带动下转动，并在移动工作台7的带动下向圆柱形金属工件8运动，锯片2与圆柱形金属工件8接触并进行切割，在此过程中采用传感器模块3测量圆柱形金属工件8受到的锯切力，并将该锯切力信号发送给数据采集前端10，数据采集前端10将信息发送至移动工作站11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 (3)

1.一种金属圆锯床锯切力测试系统，其特征在于：包括金属圆锯床（9）、圆柱形金属工件（8）、传感器模块（3）、数据采集前端（10）和移动工作站（11）；所述圆柱形金属工件（8）安装在金属圆锯床（9）的工件夹具（4）上，传感器模块（3）安装在金属圆锯床（9）的工件夹具（4）上，传感器模块（3）用于检测金属圆锯床（9）的锯片（2）切削圆柱形金属工件（8）时圆柱形金属工件（8）受到的锯切力，传感器模块（3）连接数据采集前端（10），所述数据采集前端（10）连接移动工作站（11），所述传感器模块（3）检测工件夹具（4）上圆柱形金属工件（8）受到的锯切力后该锯切力数据传输给数据采集前端（10），数据采集前端（10）将信号传送到移动工作站（11）；
所述金属圆锯床（9）包括减速箱（1）、移动工作台（7）、锯片（2）、固定底座（6）和工件夹具（4），所述减速箱（1）安装在移动工作台（7）上，所述锯片（2）安装在所述减速箱（1）的输出轴上，所述移动工作台（7）安装在所述固定底座（6）的左侧，工件夹具（4）安装在所述固定底座（6）的右侧，移动工作台（7）工作时带动减速箱（1）和锯片（2）沿着直线方向靠近和远离圆柱形金属工件（8）；所述圆柱形金属工件（8）通过工件夹具（4）进行固定，圆柱形金属工件（8）设置在锯片（2）在移动工作台（7）带动时的运动路径上；
所述工件夹具（4）包括工件定位机构和工件夹紧机构，所述工件定位机构设置在固定底座（6）上，工件定位机构用于支撑圆柱形金属工件（8），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阶梯型金属工件；
所述工件定位机构上部设置为桥梁形状且由敏感元件制成，工件定位机构的上表面用于支撑圆柱形金属工件（8），工件定位机构的上部形成的桥梁底面位置设置有三个应变片传感器，工件定位机构的的桥梁形状下部设有过载防止限位器（5）。
2.根据权利要求1所述的金属圆锯床锯切力测试系统，其特征在于：所述工件定位机构开设有用于锯片（2）通过的槽口，工件定位机构开设的槽口将工件定位机构的上部分（14）成左半部分（12）和右半部分（13），其中左半部分（12）的底面上设置有两个应变片传感器，右半部分（13）的底面上设置有一个应变片传感器，工件定位机构的下部分（15）固定在固定底座（6）上。
3.根据权利要求2所述的金属圆锯床锯切力测试系统，其特征在于：所述移动工作站（11）根据传感器模块（3）的信号记录锯齿在不同齿锯情况下的锯切力变化并计算锯切力的频谱特性。
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