CN109968198A - 一种内螺纹磨削力的测量装置 - Google Patents

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陈魁
方翠
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Abstract

本发明公开了一种内螺纹磨削力的测量装置，此装置包括传感器工装、带无线传输功能的力传感器、三爪卡盘、无线接收模块、电荷放大器、信息采集卡和数据处理软件。本发明的优点是：本发明可以实现内螺纹磨削力的在线测量，可以快速实现装夹工件，可夹持的工件的外径尺寸范围较广，定心精度高，不影响内螺纹磨削的质量和精度。可以实时显示磨削力的大小，对加工参数的调整具有一定的指导作用。

Description

一种内螺纹磨削力的测量装置
技术领域
本发明涉及一种内螺纹磨削力的测量装置，属于平面磨削测量技术领域。
背景技术
高速内螺纹磨削在很大程度上提高了磨削效率，也能提高螺纹的表面质量和精度，同时也可以控制成本。为了更深入地了解内螺纹磨削的加工机理，及时准确的监控磨削过程，有效提高磨削质量和磨削效率。就需要对内螺纹的磨削力进行在线测量。
在平面磨削的领域，已经实现了磨削力的在线测量，其中使用的测力仪已有很成熟的产品，比如Kistler公司生产的9256C2、大连理工生产的YDX-39702。
但是，在内螺纹磨削中，工件在整个磨削过程始终处于绕轴回转状态，这使得传感器的安装和与引线变得十分困难。且内螺纹磨削要求工件与刀具之间有很高的定心精度，否则，无法保证加工精度，甚至会使砂轮崩碎。砂轮转速较高，产热量比较大，需要大量的磨削液来降温，所以磨削需要在封闭的空间内进行，这样一般带导线输出的传感器受制于导线的长度和空间位置很难进行磨削力的测试，甚至带来安全隐患。为了解决上述问题，一种既能保证加工精度又能摆脱导线长度限制的测量内螺纹磨削力的装置就具有了很大的实用性和必要性。
上述装置可以是实现整个加工过程中对工件进行磨削力的测试，其三爪卡盘可以实现快速地更换、装夹工件，并达到很高的定心精度，完全满足从普通磨削到高速、超高速磨削对定心精度的要求，其实时的数据显示，对磨削参数的调整具有指导作用，可提高零件的加工精度。且装置的维护成本非常低，而且容易实现在机床上的装夹使用。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种内螺纹磨削力的测量装置，该装置可以高精度实时测量内螺纹磨削力，对提高内螺纹磨削的质量有很大的指导意义。
为解决上述问题，本发明提供了一种内螺纹磨削力的测量装置，包括：传感器工装、带无线传输功能的力传感器、三爪卡盘、无线接收模块、电荷放大器、信息采集卡和数据处理软件。使用时，将传感器工装夹持到机床的三爪卡盘或四爪卡盘上，将传感器工装与带无线传输功能的力传感器连接；将三爪卡盘与带无线传输功能的力传感器相连；将工件夹持在三爪卡盘上，用以实现快速定心，并使用千分表测量定心精度；在测量时，无线传输模块会向外传输力传感器的信号，无线接收模块接收信号并传给电荷放大器，被电荷放大器放大的信号被信息采集卡采集后输入到数据处理软件中，数据处理软件能够对信号进行多种形式的处理，将磨削力分解切向磨削力、径向磨削力和轴向磨削力，同时能够直接显示磨削力的曲线图，或者以Excel表格的形式将信号的数据保存，以方便后期处理。
考虑到装置本身具有一定的重量，所以采用钛合金材料来做三爪卡盘，并利用软件的降噪功能将装置自身的重力去除掉，以确保测量的准确性。
上述方案中，传感器工装与机床的三爪卡盘或是四爪卡盘相连以实现快速夹紧和定心，传感器工装与带无线传输功能的力传感器之间的连接是靠外圆定心靠螺栓拧紧，带无线传输功能的力传感器与三爪卡盘之间靠内圆定心，靠螺栓拧紧。三爪卡盘与工件之间可以实现快速的夹紧和定心，并实现工件的快速更换，以及适应多种外径尺寸的工件的加工和测量。
本发明的优点和效果是：本发明可以实现快速更换、装夹工件，可以在整个加工过程中实时测量磨削力的大小，定心精度高，维护方便，使用简单，可测试的尺寸范围较宽，测量精度高。
附图说明
图1为本发明的传感器工装结构示意图。
图2为本发明的带无线传感功能的传感器结构示意图。
图3为本发明的三爪卡盘结构示意图。
图4为本发明的测量装置的测量部分组装示意图。
图5为本发明的砂轮、磨杆的连接示意图。
图6为本发明的测量示意图。
具体实施方式
见图1-4，本发明的测量内螺纹磨削力的装置包括：传感器工装1、带无线传输功能的力传感器2、三爪卡盘3、无线接收模块4、电荷放大器5、信息采集卡6、数据处理软件7和测量工件8。
上述方案中，所述传感器工装1与机床的三爪卡盘或是四爪卡盘相连接，所述带无线传输功能的力传感器2与传感器工装1通过螺栓连接，并靠外圆定心，所述三爪卡盘3与带无线传输功能的力传感器2通过螺栓连接，靠内圆定心，所述无线接收模块4与带无线传输功能的力传感器2实现无线通讯，所述电荷放大器5与无线接收模块4通过导线连接，所述信息采集卡6与电荷放大器5通过导线连接，所述数据处理软件7与信息采集卡6通过导线连接。所述测量工件8装夹在三爪卡盘3上。
实际操作时，先将三爪卡盘3与带无线传输功能的力传感器2通过螺栓连接，再将无线传输功能的力传感器2与传感器工装1通过螺栓连接，然后将测量工件8装夹到三爪卡盘3上。在机床的外部是将电荷放大器5与无线接收模块4通过导线连接，将信息采集卡6与电荷放大器5通过导线连接，将数据处理软件7与信息采集卡6通过导线连接。然后启动数据处理软件7，设置数据处理软件7的相关参数，并使用降噪功能将装置本身的重力除去。然后设定数控程序开始加工并进行测量内螺纹的磨削力。

Claims (5)

1.一种内螺纹磨削力的测量装置，其特征在于：包括传感器工装、带无线传输功能的力传感器、三爪卡盘、无线接收模块、电荷放大器、信息采集卡和数据处理软件；使用时，将传感器工装夹持到机床的三爪卡盘或四爪卡盘上，将传感器工装与带无线传输功能的力传感器连接；将三爪卡盘与带无线传输功能的力传感器相连；将工件夹持在三爪卡盘上，用以实现快速定心，并使用千分表测量定心精度；在测量时，无线传输模块会向外传输力传感器的信号，无线接收模块接收信号并传给电荷放大器，被电荷放大器放大的信号被信息采集卡采集后输入到数据处理软件中。
2.根据权利要求1所述的一种内螺纹磨削力的测量装置，其特征在于：数据处理软件能够对信号进行多种形式的处理，将磨削力分解切向磨削力、径向磨削力和轴向磨削力，同时能够直接显示磨削力的曲线图，或者以Excel表格的形式将信号的数据保存，以方便后期处理。
3.根据权利要求1所述的一种内螺纹磨削力的测量装置，其特征在于：采用钛合金材料来做三爪卡盘，并利用软件的降噪功能将装置自身的重力去除掉，以确保测量的准确性。
4.根据权利要求1所述的一种内螺纹磨削力的测量装置，其特征在于：传感器工装与机床的三爪卡盘或是四爪卡盘相连以实现快速夹紧和定心，传感器工装与带无线传输功能的力传感器之间的连接是靠外圆定心靠螺栓拧紧，带无线传输功能的力传感器与三爪卡盘之间靠内圆定心，靠螺栓拧紧。
5.根据权利要求1所述的一种内螺纹磨削力的测量装置，其特征在于：三爪卡盘与工件之间可以实现快速的夹紧和定心，并实现工件的快速更换，以及适应多种外径尺寸的工件的加工和测量。
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