CN111941149A - 用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置 - Google Patents

用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置 Download PDF

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    • B23Q23/00—Arrangements for compensating for irregularities or wear, e.g. of ways, of setting mechanisms

Abstract

本发明涉及一种用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，包括工作台、工作台支架、直线轴承、光轴、立式光轴支架、传感器支架等，特征是：沿运动滑台的运动方向，连接板底部的两端固定安装有2个工作台支架，每个工作台支架的外侧设置有2个立式光轴支架，2根光轴的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架上的2个直线轴承与立式光轴支架固定连接，2个工作台支架的底部与运动滑台留有间隙；沿运动滑台的运动方向，拉压力传感器一端与传感器支架垂直臂固定连接，另一端与工作台支架固定连接。采用本发明，能够测量并调整平面内双向的加工力，通过微调加工参数，使切削力稳定在一定的范围内，对于提高工件加工质量的稳定性具有重要意义。

Description

用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，属于机械加工装备领域。
背景技术
薄壁类零件的切削加工中，切削力对于工件的加工质量具有直接的影响，过大的切削力会导致薄壁类零件的变形，然而在传统的加工过程中加工力是不可控的，总是基于加工完成工件的测量来调整加工参数，进而调整加工力，耗时长、成本高且稳定性差。因此，能够精确测量薄壁类零件切削加工过程中的切削加工力，并通过改变切削参数将切削力控制在一个稳定的值，是提高薄壁类零件加工质量的重要方法。同时，自适应智能加工在超精密加工中的作用越来越明显，采用加工力自动化测量与调整的恒加工力装置已成为自适应智能加工装备的发展趋势。目前，这种具有恒加工力调控能力的工作台还处于初级阶段，需要进一步的研发以满足市场的需求。研究开发适用于薄壁类零件、超精密类零件等加工的恒加工力工作台，对于推动自适应智能加工技术的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的内容在于提供一种能克服上述缺陷、智能化程度高的用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，能够进一步提高工件的加工质量。其技术方案为：
一种用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，包括工作台、X轴移动组件和Y轴移动组件；X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个长导轨、4个长导轨滑块、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台通过4个长导轨滑块支撑在2个长导轨上，X轴移动组件中的2个长导轨均固定安装在Y轴运动滑台上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台通过4个长导轨滑块支撑在2个长导轨上，Y轴移动组件中的2个长导轨均固定安装在底座上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体和直线电机线圈；其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在Y轴运动滑台的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在X轴运动滑台的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在底座的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在Y轴运动滑台的下端面上；其特征在于：
增设了工作台支架、直线轴承、光轴、立式光轴支架、传感器支架、连接板、Y轴拉压力传感器、X轴拉压力传感器、X轴直线位移传感器、X轴测距板、Y轴直线位移传感器和Y轴测距板，其中：沿X轴运动滑台的运动方向，连接板底部的两端固定安装有2个工作台支架，每个工作台支架的外侧设置有2个立式光轴支架，4个立式光轴支架均匀分布并固定安装在X轴运动滑台的上端面上，2根光轴的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架上的2个直线轴承与立式光轴支架固定连接，2个工作台支架的底部与X轴运动滑台留有间隙；传感器支架水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台上，且位于一工作台支架的内侧；沿X轴运动滑台的运动方向，X轴拉压力传感器位于传感器支架和另一工作台支架之间，一端与传感器支架垂直臂固定连接，另一端与工作台支架固定连接；
沿Y轴运动滑台的运动方向，工作台底部的两端固定安装有2个工作台支架，每个工作台支架的外侧设置有2个立式光轴支架，4个立式光轴支架均匀分布并固定安装在连接板的上端面上，2根光轴的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架上的2个直线轴承与立式光轴支架固定连接，2个工作台支架的底部与连接板留有间隙；传感器支架水平臂的底面固定安装在连接板上，且位于一工作台支架的内侧；沿Y轴运动滑台的运动方向，Y轴拉压力传感器位于传感器支架和另一工作台支架之间，一端与传感器支架垂直臂固定连接，另一端与工作台支架固定连接；
X轴直线位移传感器固定安装在Y轴运动滑台的上端面上，与X轴直线位移传感器对应，X轴测距板固定安装在X轴运动滑台的端部上；Y轴直线位移传感器固定安装在底座的上端面上，与Y轴直线位移传感器对应，Y轴测距板固定安装在Y轴运动滑台的端部上。
所述的用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。
所述的用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用气动伺服驱动方式。
其工作原理为：该装置作为机床附件，当对工件进行机械加工时，将工件固定在该装置的工作台上，该装置的底座固定在机床工作台上。在加工过程中，工件受到的切削力通过工作台支架传递给拉压力传感器，即可测得加工力。同时，将测得的加工力与该装置的外置控制系统中设定的加工力进行对比，如果测得的加工力小于系统设定的切削力，为了提高加工效率，可以通过运动滑台驱动装置的运动适当微调增大切削参数来增大加工力，如果测得的加工力大于系统设定的加工力，为了确保加工质量，可以通过运动滑台驱动装置的运动微调减小加工参数来减小加工力，确保加工力为一个定值。
本发明与现有技术相比，其优点是：由于机械加工过程中切削力是不稳定的，切削力的波动会引起机床的振动，降低工件表面加工质量，并且加剧了刀具的磨损，所以本发明提出了一种用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，能够通过拉压力传感器对机械加工过程中的加工力进行在机精确测量，并通过运动滑台驱动装置的运动适当微调切削参数来调整加工力，控制加工力，提高加工精度，其智能化程度高，符合自适应智能加工的发展趋势与市场需求。
附图说明
图1是本发明实施例的三维结构示意图；
图2是图1所示实施例的主视图；
图3是图2所示实施例的A-A剖视图。
图中：1、工作台2、长导轨3、长导轨滑块4、X轴运动滑台5、Y轴运动滑台6、底座7、直线电机永磁体8、直线电机线圈9、工作台支架10、直线轴承11、光轴12、立式光轴支架13、传感器支架14、螺钉15、连接板16、Y轴拉压力传感器17、X轴拉压力传感器18、X轴直线位移传感器19、X轴测距板20、Y轴直线位移传感器21、Y轴测距板
具体实施方式
在图1-3所示的实施例中：一种用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，包括工作台1、X轴移动组件和Y轴移动组件；X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个长导轨2、4个长导轨滑块3、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台4通过4个长导轨滑块3支撑在2个长导轨2上，X轴移动组件中的2个长导轨2均固定安装在Y轴运动滑台5上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台5通过4个长导轨滑块3支撑在2个长导轨2上，Y轴移动组件中的2个长导轨2均固定安装在底座6上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体7和直线电机线圈8；其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在Y轴运动滑台5的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在X轴运动滑台4的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在底座6的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在Y轴运动滑台5的下端面上。
增设了工作台支架9、直线轴承10、光轴11、立式光轴支架12、传感器支架13、连接板15、Y轴拉压力传感器16、X轴拉压力传感器17、X轴直线位移传感器18、X轴测距板19、Y轴直线位移传感器20和Y轴测距板21，其中：沿X轴运动滑台4的运动方向，连接板15底部的两端固定安装有2个工作台支架9，每个工作台支架9的外侧设置有2个立式光轴支架12，4个立式光轴支架12均匀分布并固定安装在X轴运动滑台4的上端面上，2根光轴11的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架9上的2个直线轴承10与立式光轴支架12固定连接，2个工作台支架9的底部与X轴运动滑台4留有间隙；传感器支架13水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台4上，且位于一工作台支架9的内侧；沿X轴运动滑台4的运动方向，X轴拉压力传感器17位于传感器支架13和另一工作台支架9之间，一端与传感器支架13垂直臂固定连接，另一端与工作台支架9固定连接；沿Y轴运动滑台5的运动方向，工作台1底部的两端固定安装有2个工作台支架9，每个工作台支架9的外侧设置有2个立式光轴支架12，4个立式光轴支架12均匀分布并固定安装在连接板15的上端面上，2根光轴11的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架9上的2个直线轴承10与立式光轴支架12固定连接，2个工作台支架9的底部与连接板15留有间隙；传感器支架13水平臂的底面固定安装在连接板15上，且位于一工作台支架9的内侧；沿Y轴运动滑台5的运动方向，Y轴拉压力传感器16位于传感器支架13和另一工作台支架9之间，一端与传感器支架13垂直臂固定连接，另一端与工作台支架9固定连接；X轴直线位移传感器18固定安装在Y轴运动滑台5的上端面上，与X轴直线位移传感器18对应，X轴测距板19固定安装在X轴运动滑台4的端部上；Y轴直线位移传感器20固定安装在底座6的上端面上，与Y轴直线位移传感器20对应，Y轴测距板21固定安装在Y轴运动滑台5的端部上。

Claims (3)

1.一种用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，包括工作台(1)、X轴移动组件和Y轴移动组件；X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个长导轨(2)、4个长导轨滑块(3)、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台(4)通过4个长导轨滑块(3)支撑在2个长导轨(2)上，X轴移动组件中的2个长导轨(2)均固定安装在Y轴运动滑台(5)上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台(5)通过4个长导轨滑块(3)支撑在2个长导轨(2)上，Y轴移动组件中的2个长导轨(2)均固定安装在底座(6)上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体(7)和直线电机线圈(8)；其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在Y轴运动滑台(5)的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在X轴运动滑台(4)的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在底座(6)的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在Y轴运动滑台(5)的下端面上；其特征在于：
增设了工作台支架(9)、直线轴承(10)、光轴(11)、立式光轴支架(12)、传感器支架(13)、连接板(15)、Y轴拉压力传感器(16)、X轴拉压力传感器(17)、X轴直线位移传感器(18)、X轴测距板(19)、Y轴直线位移传感器(20)和Y轴测距板(21)，其中：沿X轴运动滑台(4)的运动方向，连接板(15)底部的两端固定安装有2个工作台支架(9)，每个工作台支架(9)的外侧设置有2个立式光轴支架(12)，4个立式光轴支架(12)均匀分布并固定安装在X轴运动滑台(4)的上端面上，2根光轴(11)的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架(9)上的2个直线轴承(10)与立式光轴支架(12)固定连接，2个工作台支架(9)的底部与X轴运动滑台(4)留有间隙；传感器支架(13)水平臂的底面固定安装在X轴运动滑台(4)上，且位于一工作台支架(9)的内侧；沿X轴运动滑台(4)的运动方向，X轴拉压力传感器(17)位于传感器支架(13)和另一工作台支架(9)之间，一端与传感器支架(13)垂直臂固定连接，另一端与工作台支架(9)固定连接；
沿Y轴运动滑台(5)的运动方向，工作台(1)底部的两端固定安装有2个工作台支架(9)，每个工作台支架(9)的外侧设置有2个立式光轴支架(12)，4个立式光轴支架(12)均匀分布并固定安装在连接板(15)的上端面上，2根光轴(11)的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架(9)上的2个直线轴承(10)与立式光轴支架(12)固定连接，2个工作台支架(9)的底部与连接板(15)留有间隙；传感器支架(13)水平臂的底面固定安装在连接板(15)上，且位于一工作台支架(9)的内侧；沿Y轴运动滑台(5)的运动方向，Y轴拉压力传感器(16)位于传感器支架(13)和另一工作台支架(9)之间，一端与传感器支架(13)垂直臂固定连接，另一端与工作台支架(9)固定连接；
X轴直线位移传感器(18)固定安装在Y轴运动滑台(5)的上端面上，与X轴直线位移传感器(18)对应，X轴测距板(19)固定安装在X轴运动滑台(4)的端部上；Y轴直线位移传感器(20)固定安装在底座(6)的上端面上，与Y轴直线位移传感器(20)对应，Y轴测距板(21)固定安装在Y轴运动滑台(5)的端部上。
2.根据权利要求1所述的用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。
3.根据权利要求1所述的用于切削加工的双轴恒力加工补偿装置，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用气动伺服驱动方式。
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