CN112338633B

CN112338633B - 一种超声实时振幅在线测量装置

Info

Publication number: CN112338633B
Application number: CN202011029615.9A
Authority: CN
Inventors: 隆志力; 杨宇辉; 赵恒�; 叶书苑; 曹中华
Original assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date: 2020-09-27
Filing date: 2020-09-27
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-09-27
Also published as: CN112338633A

Abstract

本发明公开了一种超声实时振幅在线测量装置，其包括固定基座、测振仪安装垫块，测振仪安装垫块上端部装设激光测振仪；固定基座下端部开设基座安装腔室，基座安装腔室内嵌装有由反射镜驱动机构进行驱动的活动反射镜，反射镜驱动机构包括滚珠丝杆、丝杆支撑座、伺服电机、联轴器、直线导轨、反射镜固定座；固定基座上表面设置试件放置区域，固定基座还开设上下完全贯穿且沿着刀具进给方向延伸的基座通孔，基座通孔与基座安装腔室连通且基座通孔与活动反射镜竖向对齐，基座通孔的上端开口延伸至试件放置区域。通过上述结构设计，本发明具有结构设计新颖、自动化程度高的优点，且能够在旋转超声振动实际加工时对刀具的超声振幅进行实时测量。

Description

一种超声实时振幅在线测量装置

技术领域

本发明涉及旋转超声振动加工技术领域，尤其涉及一种超声实时振幅在线测量装置。

背景技术

在旋转超声振动加工过程中，随着切削速度、进给量、背吃刀量的增大，刀具所受到的切削力也增大，此时叠加在刀具上的超声振幅会产生变化。

另外，随着切削力的不断增大，有可能会导致超声振幅受到抑制，当刀具所受到的切削力达到一定值时，叠加在刀具的超声振幅有可能会消失。

需指出的是，由于目前所使用的高频振动测振仪，如激光测振仪等，无法在旋转超声振动实际加工过程中对刀具实时的超声振幅进行测量，故有必要研发一款超声实时振幅在线测量装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种超声实时振幅在线测量装置，该超声实时振幅在线测量装置结构设计新颖、自动化程度高，且能够在旋转超声振动实际加工时对刀具的超声振幅进行实时测量。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种超声实时振幅在线测量装置，包括有分别装设于数控机床工作台上的固定基座、位于固定基座旁侧的测振仪安装垫块，测振仪安装垫块的上端部装设有激光测振仪；

固定基座的下端部开设有朝激光测振仪侧开口的基座安装腔室，基座安装腔室内嵌装有位于刀具正下方且随着刀具于进给方向同步移动的活动反射镜；

固定基座对应活动反射镜装设有反射镜驱动机构，反射镜驱动机构包括有沿着刀具进给方向水平延伸的滚珠丝杆，固定基座对应滚珠丝杆的两端部分别螺装有丝杆支撑座，滚珠丝杆的两端部分别通过轴承安装于相应侧的丝杆支撑座；固定基座对应滚珠丝杆螺装有与数控机床的控制器电性连接的伺服电机，伺服电机的动力输出轴通过联轴器与滚珠丝杆的一端部连接；滚珠丝杆配装有活动滑块，活动滑块开设有内螺纹孔，滚珠丝杆螺装于活动滑块的内螺纹孔内，固定基座对应活动滑块螺装有沿着刀具进给方向水平延伸的直线导轨，活动滑块与直线导轨相配合并组成一导轨滑块副；活动滑块螺装有反射镜固定座，活动反射镜螺装紧固于反射镜固定座的上端部；

固定基座的上表面设置有试件放置区域，固定基座还开设有上下完全贯穿且沿着刀具进给方向延伸的基座通孔，基座通孔与基座安装腔室连通且基座通孔与活动反射镜竖向对齐，基座通孔的上端开口延伸至试件放置区域；

工作时，激光测振仪所发出的激光束经活动反射镜的反射面反射后到达刀具的切削刃端面，由刀具的切削刃端面反射后的激光束再由活动反射镜的反射面进行反射且最终被激光测振仪接收。

其中，所述基座通孔的上端开口处装设有呈水平横向布置的挡屑透光玻璃。

其中，所述固定基座于所述试件放置区域开设有玻璃定位槽，所述挡屑透光玻璃嵌装于玻璃定位槽内。

其中，所述测振仪安装垫块为可进行高度调节的可调垫块。

本发明的有益效果为：本发明所述的一种超声实时振幅在线测量装置，其包括有分别装设于数控机床工作台上的固定基座、位于固定基座旁侧的测振仪安装垫块，测振仪安装垫块的上端部装设有激光测振仪；固定基座的下端部开设有朝激光测振仪侧开口的基座安装腔室，基座安装腔室内嵌装有位于刀具正下方且随着刀具于进给方向同步移动的活动反射镜；固定基座对应活动反射镜装设有反射镜驱动机构，反射镜驱动机构包括有沿着刀具进给方向水平延伸的滚珠丝杆，固定基座对应滚珠丝杆的两端部分别螺装有丝杆支撑座，滚珠丝杆的两端部分别通过轴承安装于相应侧的丝杆支撑座；固定基座对应滚珠丝杆螺装有与数控机床的控制器电性连接的伺服电机，伺服电机的动力输出轴通过联轴器与滚珠丝杆的一端部连接；滚珠丝杆配装有活动滑块，活动滑块开设有内螺纹孔，滚珠丝杆螺装于活动滑块的内螺纹孔内，固定基座对应活动滑块螺装有沿着刀具进给方向水平延伸的直线导轨，活动滑块与直线导轨相配合并组成一导轨滑块副；活动滑块螺装有反射镜固定座，活动反射镜螺装紧固于反射镜固定座的上端部；固定基座的上表面设置有试件放置区域，固定基座还开设有上下完全贯穿且沿着刀具进给方向延伸的基座通孔，基座通孔与基座安装腔室连通且基座通孔与活动反射镜竖向对齐，基座通孔的上端开口延伸至试件放置区域；工作时，激光测振仪所发出的激光束经活动反射镜的反射面反射后到达刀具的切削刃端面，由刀具的切削刃端面反射后的激光束再由活动反射镜的反射面进行反射且最终被激光测振仪接收。通过上述结构设计，本发明具有结构设计新颖、自动化程度高的优点，且能够在旋转超声振动实际加工时对刀具的超声振幅进行实时测量。

附图说明

下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的分解示意图。

图3为本发明的剖面示意图。

在图1至图3中包括有：

1——固定基座 11——基座安装腔室

12——试件放置区域 13——基座通孔

14——玻璃定位槽 2——测振仪安装垫块

3——激光测振仪 4——活动反射镜

5——反射镜驱动机构 51——滚珠丝杆

52——丝杆支撑座 53——伺服电机

54——联轴器 55——活动滑块

551——内螺纹孔 56——直线导轨

57——反射镜固定座 6——挡屑透光玻璃

7——被切削试件 71——透光避空槽

8——刀具。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

如图1至图3所示，一种超声实时振幅在线测量装置，其特征在于：包括有分别装设于数控机床工作台上的固定基座1、位于固定基座1旁侧的测振仪安装垫块2，测振仪安装垫块2的上端部装设有激光测振仪3。优选的，测振仪安装垫块2为可进行高度调节的可调垫块，即本发明的测振仪安装垫块2可根据要求而调节支撑高度调节，进而对激光测振仪3的高度进行调节。

进一步的，固定基座1的下端部开设有朝激光测振仪3侧开口的基座安装腔室11，基座安装腔室11内嵌装有位于刀具8正下方且随着刀具8于进给方向同步移动的活动反射镜4。

更进一步的，固定基座1对应活动反射镜4装设有反射镜驱动机构5，反射镜驱动机构5包括有沿着刀具8进给方向水平延伸的滚珠丝杆51，固定基座1对应滚珠丝杆51的两端部分别螺装有丝杆支撑座52，滚珠丝杆51的两端部分别通过轴承安装于相应侧的丝杆支撑座52；固定基座1对应滚珠丝杆51螺装有与数控机床的控制器电性连接的伺服电机53，伺服电机53的动力输出轴通过联轴器54与滚珠丝杆51的一端部连接；滚珠丝杆51配装有活动滑块55，活动滑块55开设有内螺纹孔551，滚珠丝杆51螺装于活动滑块55的内螺纹孔551内，固定基座1对应活动滑块55螺装有沿着刀具8进给方向水平延伸的直线导轨56，活动滑块55与直线导轨56相配合并组成一导轨滑块副；活动滑块55螺装有反射镜固定座57，活动反射镜4螺装紧固于反射镜固定座57的上端部。

另外，固定基座1的上表面设置有试件放置区域12，固定基座1还开设有上下完全贯穿且沿着刀具8进给方向延伸的基座通孔13，基座通孔13与基座安装腔室11连通且基座通孔13与活动反射镜4竖向对齐，基座通孔13的上端开口延伸至试件放置区域12。

需进一步指出的是，基座通孔13的上端开口处装设有呈水平横向布置的挡屑透光玻璃6。对于挡屑透光玻璃6而言，其一方面用于实现透光的功能，以满足激光束能够顺利穿过；另一方面能够实现挡屑的功能，即避免刀具8切削时所产生的切屑经由基座通孔13而落入至活动反射镜4上，以影响活动反射镜4的反射效果。其中，固定基座1于试件放置区域12开设有玻璃定位槽14，挡屑透光玻璃6嵌装于玻璃定位槽14内。

下面结合具体的工作过程来对本发明进行详细的说明，具体的：

步骤1、将刀具8通过刀柄夹持安装到数控机床的主轴上，且将被切削试件7通过螺栓固定在固定基座1的试件放置区域12；其中，被切削试件7开设有上下完全贯穿与固定基座1的基座通孔13上下对齐的透光避空槽71；

步骤2、数控机床的控制器控制刀具8以一定的切削速度、进给量、背吃刀量对被切削试件7进行切削加工，刀具8沿着进给方向进给移动；同时，数控机床的控制器控制伺服电机53动作，伺服电机53通过由滚珠丝杆51、活动滑块55所组成的丝杆传动机构驱动反射镜固定座57沿着刀具8的进给方向移动，活动反射镜4随着反射镜固定座57移动且活动反射镜4与刀具8同步移动，活动反射镜4的移动速度与刀具8的移动速度一样，即即活动反射镜4与刀具8的相对位置始终保持静止；

步骤3、在数控机床的控制器控制刀具8动作时，启动激光测振仪3，且激光测振仪3朝活动反射镜4的反射面投射激光束，激光测振仪3所发出的激光束经活动反射镜4的反射面反射后到达刀具8的切削刃端面，由刀具8的切削刃端面反射后的激光束再由活动反射镜4的反射面进行反射且最终被激光测振仪3接收，由活动反射镜4反射至刀具8切削刃端面的激光束以及由刀具8切削刃端面反射至活动反射镜4的激光束会透过挡屑透光玻璃6；

步骤4、激光测振仪3对激光束进行分析，并获得刀具8切削加工时的振幅数据，进而实现在旋转超声振动实际加工时对刀具8的超声振幅进行实时测量。

综合上述情况可知，通过上述结构设计，本发明具有结构设计新颖、自动化程度高的优点，且能够在旋转超声振动实际加工时对刀具8的超声振幅进行实时测量。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种超声实时振幅在线测量装置，其特征在于：包括有分别装设于数控机床工作台上的固定基座（1）、位于固定基座（1）旁侧的测振仪安装垫块（2），测振仪安装垫块（2）的上端部装设有激光测振仪（3）；

固定基座（1）的下端部开设有朝激光测振仪（3）侧开口的基座安装腔室（11），基座安装腔室（11）内嵌装有位于刀具（8）正下方且随着刀具（8）于进给方向同步移动的活动反射镜（4）；

固定基座（1）对应活动反射镜（4）装设有反射镜驱动机构（5），反射镜驱动机构（5）包括有沿着刀具（8）进给方向水平延伸的滚珠丝杆（51），固定基座（1）对应滚珠丝杆（51）的两端部分别螺装有丝杆支撑座（52），滚珠丝杆（51）的两端部分别通过轴承安装于相应侧的丝杆支撑座（52）；固定基座（1）对应滚珠丝杆（51）螺装有与数控机床的控制器电性连接的伺服电机（53），伺服电机（53）的动力输出轴通过联轴器（54）与滚珠丝杆（51）的一端部连接；滚珠丝杆（51）配装有活动滑块（55），活动滑块（55）开设有内螺纹孔（551），滚珠丝杆（51）螺装于活动滑块（55）的内螺纹孔（551）内，固定基座（1）对应活动滑块（55）螺装有沿着刀具（8）进给方向水平延伸的直线导轨（56），活动滑块（55）与直线导轨（56）相配合并组成一导轨滑块副；活动滑块（55）螺装有反射镜固定座（57），活动反射镜（4）螺装紧固于反射镜固定座（57）的上端部；

固定基座（1）的上表面设置有试件放置区域（12），固定基座（1）还开设有上下完全贯穿且沿着刀具（8）进给方向延伸的基座通孔（13），基座通孔（13）与基座安装腔室（11）连通且基座通孔（13）与活动反射镜（4）竖向对齐，基座通孔（13）的上端开口延伸至试件放置区域（12）；

工作时，激光测振仪（3）所发出的激光束经活动反射镜（4）的反射面反射后到达刀具（8）的切削刃端面，由刀具（8）的切削刃端面反射后的激光束再由活动反射镜（4）的反射面进行反射且最终被激光测振仪（3）接收。

2.根据权利要求1所述的一种超声实时振幅在线测量装置，其特征在于：所述基座通孔（13）的上端开口处装设有呈水平横向布置的挡屑透光玻璃（6）。

3.根据权利要求2所述的一种超声实时振幅在线测量装置，其特征在于：所述固定基座（1）于所述试件放置区域（12）开设有玻璃定位槽（14），所述挡屑透光玻璃（6）嵌装于玻璃定位槽（14）内。

4.根据权利要求1所述的一种超声实时振幅在线测量装置，其特征在于：所述测振仪安装垫块（2）为可进行高度调节的可调垫块。