CN110045141B - 一种用于内圆切片机加工过程测试的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测试和监测内圆切片机加工过程机架的振动、锯片刃口的振动变形、加工噪音、锯切力和力矩的装置，主要由电机调速器、各类传感器及连接组件组成。电机调速器控制内圆切片机的切割转速，加速度传感器测量内圆切片机机架的振动，位移传感器测量内圆切片机锯片刃口的振动变形，声音传感器测量加工噪音，六轴力传感器测量锯切力和力矩。加工过程中的主轴转速是不断变化的，利用编码器对加工过程中的转速进行全程实时测量。此测试装置结构简单、装配方便、成本低廉，可对内圆切片机加工过程中的多个物理量进行实时测量和监测，为监测内圆切片机加工过程提供了新的方法，测得数据可为提高内圆锯切加工精度提供参考。

Description

一种用于内圆切片机加工过程测试的装置
技术领域
本发明属于内圆切片机加工过程测试和监测领域，涉及一种用于内圆切片机加工过程测试的装置。
背景技术
内圆切片机是加工硬脆材料的常用设备。内圆锯切具有易于调节加工参数、成本低、污染小的优势，广泛用于小尺寸、小批量加工。内圆锯切虽然优势明显，但在加工大尺寸材料时，存在切割刀口宽、锯口损失大等劣势。改进内圆锯切工艺，提高加工质量，必须首先分析内圆锯切过程中重要物理量的变化规律，研究加工参数对这些物理量的影响。内圆锯切过程中的振动、锯片位移、锯切力及力矩、加工噪音等物理量是反映加工状态、影响加工质量的重要因素。开发内圆切片机加工过程测试装置，针对内圆切片机加工过程中的振动、锯片位移、锯切力及力矩、加工噪音等物理量进行测试和监测，是改善内圆锯切工艺、提高加工精度的基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内圆切片机加工过程测试的装置，可对内圆切片机加工过程中的主轴转速、内圆切片机机架振动、锯片刃口的振动变形、锯切力及力矩、加工噪音进行同步测量和实时监测。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
用于内圆切片机加工过程测试的装置，主要包括电机调速器、加速度传感器、转速测量装置、噪音传感器、电涡流位移传感器、噪音传感器及电涡流位移传感器连接组件、锯切力及力矩测量装置。
所述的转速测量装置包括光电编码盘、光电编码器读头、读头支架、读头支架固定螺栓、读头固定螺栓和读头固定螺母，所述光电编码盘通过强力胶粘剂可靠固定于内圆切片机皮带轮固定螺母上，并与内圆切片机主轴保持足够的同心度。所述的编码器读头支架呈Z形，一端有一个圆孔，可通过支架固定螺栓连接在内圆切片机上，另一端有两个延长孔，利用读头固定螺栓和读头固定螺母连接光电编码器读头。所述的转速测量装置调节方便，避免了市售编码器因内圆切片机主轴旋转误差引起冲击和动载荷而不能工作的缺陷。
所述的噪音传感器及电涡流位移传感器连接组件由磁力座、竖直支架、水平支架、磁力座连接螺栓、支架固定螺栓和支架固定螺母组成。所述的竖直支架为L形，底部有孔，通过磁力座连接螺栓固定于磁力座上，顶部有两个平行的竖直延长孔，用于固定水平支架，并可以调节水平支架的高度。所述的水平支架为Z形，与竖直支架相连的部分有水平延长孔，用于固定水平支架；水平支架靠近锯片的一端和中部有孔，分别用于固定电涡流位移传感器和噪音传感器。
所述的锯切力及力矩测量装置由内圆切片机工件夹持机构改装而来，包括内圆切片机工件夹头、内圆切片机工件夹持机构底座、六轴力传感器、六轴力传感器上支架、六轴力传感器下支架。所述的六轴力传感器上支架由两个直径不同的同心圆柱组成，直径较大的圆柱段有销孔和通孔，用于连接六轴力传感器；直径较小的圆柱段通过内圆切片机原有的键连接方式与内圆切片机工件夹头相连。所述的六轴力传感器下支架上有销孔和通孔，用于连接六轴力传感器；下部通过内圆切片机原有的螺栓连接方式与夹持机构底座及内圆切片机移动工作平台相连。
本发明的优势在于：结构简单、装配方便、成本低廉，可对内圆切片机加工过程中的多个物理量进行实时测量和监测，可用于分析不同加工参数下内圆锯切内圆切片机的机架振动、锯片刃口振动变形、锯切力及力矩、加工噪音，为提高内圆锯切加工精度提供基础数据。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图
图2为转速测量装置示意图
图3为加速度传感器安装示意图
图4为噪音及内圆锯片位移测量装置示意图
图5为锯切力和力矩测量装置示意图
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明：
如图1所示，本发明用于内圆切片机加工过程测试的装置，由电机调速器(1)、加速度传感器(2)、转速测量装置(3)、内圆切片机机架(4)、内圆锯片(5)、噪音及内圆锯片位移测量装置(6)、锯切力及力矩测量装置(7)、内圆切片机移动工作台(8)、内圆切片机固定工作台(9)组成。电机调速器(1)和各传感器通过电路与计算机同信，计算机和电路等其他组件未在图中表示。
本发明中的转速测量装置部分如图2所示。利用强力胶粘剂将光电编码盘(12)粘接到皮带轮固定螺母(11)上，并与皮带轮(10)保持足够的同心度；将读头固定螺栓(14)穿过编码器读头(13)的安装孔和读头支架(15)下端的延长孔，拧紧读头固定螺母(16)，将编码器读头(13)和读头支架(15)固定在一起；移动编码器读头(13)和读头支架(15)，使光电编码盘(12)穿过编码器读头(13)测量槽，调整好编码器读头(13)位置，用读头支架螺栓(17)将读头支架(15)以及编码器读头(13)固定在内圆切片机机架(4)上。至此，转速测量装置安装完成。
如图3所示，本发明中加速传感器(2)通过螺栓(26)固定在内圆切片机机架(4)上。
本发明中的噪音及内圆锯片位移测量装置如图4所示。用支架固定螺栓(24)和支架固定螺母(20)将竖直支架(19)上端和水平支架(22)相连，分别将电涡流位移传感器(21)和噪音传感器(23)安装到水平支架(22)对应的孔中，用磁力座连接螺栓(25)将竖直支架(19)与磁力座(18)相连；调整电涡流位移传感器(21)位置，内圆锯片处于其量程之内。至此，噪音及内圆锯片位移测量装置安装完成。
本发明中的锯切力和力矩测量装置如图5所示。用螺栓(32)和销将六轴力传感器(29)分别与六轴力传感器上支架(28)、六轴力传感器下支架(30)连接，将六轴力传感器上支架(28)与内圆切片机工件夹头(27)连接，将六轴力传感器下支架(30)和内圆切片机工件夹持机构底座(31)，将内圆切片机工件夹持机构底座(31)固定在内圆切片机移动工作台(8)上。锯切力和力矩测量装置中的销孔和销、六轴力传感器上支架(28)与内圆切片机工件夹头(27)的键连接图5中没有画出。至此，锯切力和力矩测量装置安装完成。
以下结合图1描述本实施例中测试装置的具体工作过程：
完成工件装夹、对刀后，启动内圆切片机，利用计算机控制向电机调速器(1)发出信号，设置内圆切片机主轴转速，转速测量装置(3)测量加工过程中的实时转速；内圆切片移动工作平台(8)沿内圆锯片径向(5)运动，锯切力和力矩测量装置(7)随内圆切片移动工作平台(8)运动，测量加工过程中的锯切力和力矩；噪音及内圆锯片位移测量装置(6)与内圆切片机机架(4)保持相对静止，完成加工过程中锯片位移和加工噪音的测量；加速度传感器(2)测量加工过程中内圆切片机机架(4)的振动；各传感器将测到的信号通过数据采集卡输入计算机，进行数据处理后即可得到加工过程中的主轴转速、内圆切片机机架振动、锯片位移、锯切力及力矩、加工噪音数据，用于分析加工参数对加工过程和加工质量的影响。

Claims (4)

1.用于内圆切片机加工过程测试的装置，由固定在内圆切片机机架(4)上的加速度传感器(2)、通过强力胶粘剂粘接在固定螺母(11)上的转速测量装置(3)、固定在内圆切片机固定工作台(9)上的噪音及位移测量装置(6)、固定在内圆切片机夹持机构底座(31)的锯切力及力矩测量装置(7)组成；
其中，转速测量装置(3)包括光电编码盘(12)、编码器读头(13)、读头支架(15)以及连接螺栓和螺母，噪音及位移测量装置(6)包括磁力座(18)、电涡流位移传感器(21)、噪音传感器(23)、水平支架(22)、竖直支架(19)及连接螺栓和螺母，锯切力及力矩测量装置(7)包括六轴力传感器(29)、六轴力传感器上支架(28)、六轴力传感器下支架(30)、内圆切片机工件夹头(27)、内圆切片机工件夹持机构底座(31)。
2.根据权利要求1所述的用于内圆切片机加工过程测试的装置，其特征在于：转速测量装置(3)由光电编码盘(12)、编码器读头(13)、读头支架(15)以及连接螺栓和螺母组成，光电编码盘(12)用强力胶粘剂粘接到皮带轮固定螺母(11)上，编码器读头(13)固定在读头支架(15)上，编码器读头(13)与读头支架(15)的相对位置及读头支架(15)相对于内圆切片机机架(4)的位置可以调整，装置可实现对主轴转速的同步、在线测量。
3.根据权利要求1所述的用于内圆切片机加工过程测试的装置，其特征在于：噪音及位移测量装置(6)由磁力座(18)、电涡流位移传感器(21)、噪音传感器(23)、水平支架(22)、竖直支架(19)及连接螺栓和螺母组成，水平支架(22)和竖直支架(19)通过螺栓螺母连接，竖直支架(19)和磁力座(18)用螺栓相连，水平支架(22)和竖直支架(19)可以调节连接的位置，电涡流位移传感器(21)与内圆锯片(5)的位置可以调节，装置可实现对锯片位移和加工噪音的同步、在线测量。
4.根据权利要求1所述的用于内圆切片机加工过程测试的装置，其特征在于：锯切力及力矩测量装置(7)由六轴力传感器(29)、六轴力传感器上支架(28)、六轴力传感器下支架(30)、内圆切片机工件夹头(27)、内圆切片机工件夹持机构底座(31)组成，六轴力传感器(29)由螺栓(32)和销分别与六轴力传感器上支架(28)、六轴力传感器下支架(30)连接，六轴力传感器上支架(28)与内圆切片机工件夹头(27)连接，六轴力传感器下支架(30)和内圆切片机工件夹持机构底座(31)连接，内圆切片机工件夹持机构底座(31)固定在内圆切片机移动工作台(8)上，装置可实现对锯切力及力矩的同步、在线测量。
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