CN117564327B - 深孔钻削智能测量及纠偏导向系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深孔钻削智能测量及纠偏导向系统和方法,属于深孔加工的技术领域,深孔钻削智能测量及纠偏导向系统包括bta钻头、刀杆、主轴箱、第一测量组件、第二测量组件、纠偏注液组件、进给组件、距离检测组件和智能控制组件。本发明可以实时测量钻削力,及时对钻削方向进行纠偏,防止深孔工件轴线偏斜,使工件加工质量达到所要求的直线度、圆度,同时防止bta钻头断裂在工件内部,难以取出。
Description
技术领域
本发明属于深孔加工的技术领域,具体公开了一种深孔钻削智能测量及纠偏导向系统和方法。
背景技术
深孔加工复杂且特殊,难以观察加工部位和刀具状况,加工过程受诸如刀杆变形、系统颤振、工件材质、钻头参数、钻削参数、油液压力、排屑困难等多方面因素的影响,深孔工件常出现轴线偏斜的现象,一旦偏斜到某种程度,深孔工件轴线的直线度误差将产生急剧变化,造成钻头损坏甚至断裂留在工件难以取出,影响工件的直线度、圆度等参数导致工件精度降低甚至报废等不良后果。
发明内容
本发明提供一种深孔钻削智能测量及纠偏导向系统和方法,可以实时测量钻削力,并对钻削方向进行纠偏和导向,防止深孔工件轴线偏斜。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,包括bta钻头、刀杆、主轴箱、第一测量组件、第二测量组件、纠偏注液组件、进给组件、距离检测组件和智能控制组件;刀杆包括第一被测单元、第二被测单元和刀头连接单元,均为中空管状结构,第一被测单元和第二被测单元均由磁弹性材料制成,刀头连接单元由高强度合金钢制成;第一被测单元的管壁为单层实心结构,第一被测单元的第二端设置有内螺纹;第二被测单元的管壁包括外层管壁、内层管壁和环形端面,内层管壁的第一端位于外层管壁的第一端外侧,内层管壁的第二端位于外层管壁的第二端内侧,外层管壁的第一端与内层管壁之间通过环形端面封闭,内层管壁的第二端与外层管壁之间通过环形端面封闭,外层管壁、内层管壁和环形端面围合成环形空腔,内层管壁的第一端设置有外螺纹,外层管壁的第二端设置有内螺纹;刀头连接单元的管壁为单层实心结构,刀头连接单元的第一端设置有外螺纹;bta钻头与刀头连接单元的第二端连接,刀头连接单元的第一端与第二被测单元中外层管壁的第二端连接,第二被测单元中内层管壁的第一端与第一被测单元的第二端连接,第一被测单元的第一端与主轴箱连接,主轴箱驱动刀杆和bta钻头旋转;第一测量组件和第二测量组件的结构相同,均包括测量座和用于检测磁弹性材料磁场变化的磁场检测单元;测量座上设置有测量孔;四个磁场检测单元等角度安装在测量孔内,分为横向组和竖向组,横向组中的两个磁场检测单元的连线横向设置,竖向组中的两个磁场检测单元的连线竖向设置;纠偏注液组件包括纠偏注液座、纠偏杆、纠偏杆控制机构、切削液注液机构和密封圈;纠偏注液座上设置有纠偏注液孔;纠偏杆为伸缩结构,由纠偏杆控制机构控制伸缩;多根纠偏杆等角度环绕纠偏注液孔,径向贯穿纠偏注液孔的内壁和外壁;纠偏注液孔上设置有贯穿内壁和外壁的注液孔;切削液注液机构与注液孔连接;密封圈安装在纠偏注液孔内,位于纠偏注液孔的第一端和注液孔之间,密封圈的外壁与纠偏注液孔的内壁密封相接;第一被测单元穿过第一测量组件的测量孔;第二被测单元穿过第二测量组件的测量孔;刀头连接单元穿过密封圈,刀头连接单元的外壁与密封圈的内壁密封相接;纠偏注液组件固定,bta钻头、刀杆、主轴箱、第一测量组件、第二测量组件由进给组件驱动沿bta钻头和刀杆的轴向进给;距离检测组件包括移动单元和固定单元,移动单元安装在主轴箱、第一测量组件或第二测量组件上,固定单元安装在纠偏注液组件上;磁场检测单元、主轴箱、纠偏杆控制机构、切削液注液机构、进给组件和距离检测组件均与智能控制组件连接。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,第二被测单元中外层管壁的内壁中间位置设置有向外凹陷的环形槽;和/或
纠偏注液组件还包括锁紧杆和锁紧杆控制机构;锁紧杆为伸缩杆,由锁紧杆控制机构控制伸缩,锁紧杆与纠偏杆一一对应,锁紧杆垂直穿过纠偏注液孔的环形端面延伸至纠偏杆所在孔道内;锁紧杆控制机构与智能控制组件连接。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,测量孔的内壁设置有环形槽;环形槽上设置有两个横向安装槽和两个竖向安装槽;横向组中的两个磁场检测单元分别安装在两个横向安装槽中,竖向组中的两个磁场检测单元分别安装在两个竖向安装槽中;第一测量组件和第二测量组件还包括环形PCB板;环形PCB板安装在环形槽内,位于磁场检测单元和环形槽的侧壁之间,连接磁场检测单元和智能控制组件。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,第一测量组件和第二测量组件还包括轴瓦;轴瓦安装在测量孔的内壁上,位于环形槽的两侧,第一测量组件的轴瓦与第一被测单元相接,第二测量组件的轴瓦与第二被测单元相接。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,测量座包括测量底座和测量上盖;
测量底座和测量上盖上分别设置有测量半圆孔,测量半圆孔的内壁设置有环形半槽,环形半槽的中间位置设置有竖向安装槽,环形半槽的两端分别设置有横向安装半槽;测量上盖与测量底座连接,两个测量半圆孔围合成测量孔,两个环形半槽围合成环形槽,两个环形半槽两端的横向安装半槽围合成横向安装槽;轴瓦为半圆结构,安装在测量半圆孔的内壁上,位于环形半槽的两侧。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,磁场检测单元采用电磁线圈、AMR传感器或霍尔传感器;
磁场检测单元采用电磁线圈时,第一测量组件和第二测量组件还包括安装杆,安装杆穿过电磁线圈,安装杆的两端与安装槽连接。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,进给组件包括进给平台、主轴丝杠和丝杠驱动单元;测量座和主轴箱通过固定保持架连接成整体,与进给平台滑动连接;主轴丝杠平行于刀杆,穿过主轴箱,第一端与进给平台转动连接,第二端与丝杠驱动单元连接;主轴丝杠由丝杠驱动单元驱动,为主轴箱、第一测量组件和第二测量组件提供进给运动。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统还包括容屑盒和排屑管;排屑管的第一端位于容屑盒内,第二端与主轴箱的排屑口连接;主轴箱配有过载保护机构,过载保护机构与智能控制组件连接。
上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统中,密封圈采用v型密封圈;纠偏杆位于纠偏注液孔内的端部为圆台结构;锁紧杆位于纠偏杆所在孔道内的端部设置有用于与纠偏杆紧贴的凹形锁紧槽;纠偏杆和锁紧杆为气动伸缩杆、电控伸缩杆或液压伸缩杆,纠偏杆控制机构和锁紧杆控制机构为气动控制机构、电控机构或液控机构;丝杠驱动单元采用电机;移动单元和固定单元均采用距离传感器,移动单元安装在第二测量组件上,固定单元安装在纠偏注液组件上。
本发明还提供一种深孔钻削智能测量及纠偏导向方法,采用上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统实施,包括下述步骤:
S1,第一测量组件检测第一被测单元的实时磁场变化,第二测量组件检测第二被测单元的实时磁场变化,智能控制组件根据第一被测单元和第二被测单元的相对磁场变化量,采用正交矩阵,进行解耦,求出等效变形;
S2,根据等效变形,求出实时x向的钻削力、y向的钻削力以及z向的扭矩,其中x向为横向,y向为竖向,z向为进给方向;
S3,根据x向的钻削力和y向的钻削力判断钻削偏移程度和偏移方向:
若钻削无偏移,则纠偏注液组件中纠偏杆保持不变;
若钻削偏移,智能控制组件根据钻削偏移程度和偏移方向以及距离检测组件检测的距离值求出校准量,根据校准量通过纠偏杆控制机构控制对应的纠偏杆伸缩,对bta钻头和刀杆进行校准;
根据z向扭矩的波动判断bta钻头的刀片是否磨损、钻削是否平稳:
若z向扭矩波动平稳,则纠偏注液组件中纠偏杆、主轴箱保持不变;
若z向扭矩波动量大或出现突变,则智能控制组件通过纠偏杆控制机构控制纠偏杆伸出将刀杆夹紧,控制主轴箱停机,然后检查bta钻头和工件情况,排除故障后继续钻削。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明可以实时测量钻削力,及时对钻削方向进行纠偏,防止深孔工件轴线偏斜,使工件加工质量达到所要求的直线度、圆度,同时防止bta钻头断裂在工件内部,难以取出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为深孔钻削智能测量及纠偏导向系统的结构示意图;
图2为深孔钻削智能测量及纠偏导向系统的剖视图;
图3为bta钻头的结构示意图;
图4为刀杆的剖视图;
图5为第二被测单元的剖视图;
图6为主轴箱、智能控制组件的结构示意图;
图7为测量组件的结构示意图;
图8为测量组件的剖视图;
图9为测量组件的爆炸图;
图10为纠偏注液组件的结构示意图;
图11为纠偏注液组件的剖视图;
图12为纠偏注液组件的爆炸图;
图13为深孔钻削智能测量及纠偏导向方法的流程图。
图中:1-bta钻头;2-刀杆;2.1-第一被测单元;2.2-第二被测单元;2.3-刀头连接单元;2.4-环形空腔;3-主轴箱;4Ⅰ-第一测量组件;4Ⅱ-第二测量组件;4.1-竖向安装槽;4.2-环形PCB板;4.3-轴瓦;4.4-测量底座;4.5-测量上盖;4.6-测量半圆孔;4.7-环形半槽;4.8-横向安装半槽;4.9-螺栓;4.10-电磁线圈;4.11-安装杆;5-纠偏注液组件;5.1-纠偏注液座;5.2-纠偏杆;5.3-纠偏杆控制机构;5.4-锁紧杆;5.5-锁紧杆控制机构;5.6-注液孔;5.7-v型密封圈;6.1-进给平台;6.2-主轴丝杠;6.3-电机;7-距离传感器;8-智能控制组件;9-容屑盒;10-排屑管;11-过载保护机构;12-固定保持架;100-工件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,包括bta钻头1、刀杆2、主轴箱3、第一测量组件4Ⅰ、第二测量组件4Ⅱ、纠偏注液组件5、进给组件、距离检测组件、智能控制组件8、容屑盒9和排屑管10。
刀杆2包括第一被测单元2.1、第二被测单元2.2和刀头连接单元2.3,均为中空管状结构,第一被测单元2.1和第二被测单元2.2均由磁弹性材料制成,刀头连接单元2.3由高强度合金钢制成;第一被测单元2.1的管壁为单层实心结构,第一被测单元2.1的第二端设置有内螺纹;第二被测单元2.2的管壁包括外层管壁、内层管壁和环形端面,内层管壁的第一端位于外层管壁的第一端外侧,内层管壁的第二端位于外层管壁的第二端内侧,外层管壁的第一端与内层管壁之间通过环形端面封闭,内层管壁的第二端与外层管壁之间通过环形端面封闭,外层管壁、内层管壁和环形端面围合成环形空腔2.4,内层管壁的第一端设置有外螺纹,外层管壁的第二端设置有内螺纹;刀头连接单元2.3的管壁为单层实心结构,刀头连接单元2.3的第一端设置有外螺纹;bta钻头1与刀头连接单元2.3的第二端连接,刀头连接单元2.3的第一端与第二被测单元2.2中外层管壁的第二端连接,第二被测单元2.2中内层管壁的第一端与第一被测单元2.1的第二端连接,第一被测单元2.1的第一端与主轴箱3连接,主轴箱3驱动刀杆2和bta钻头1旋转。
刀杆2分为三部分,均为中空管状结构,不影响切屑和切削液从刀杆2内部流走;当bta钻头1受力时,钻削力传递到刀杆2上,由于第二被测单元2.2设置有环形空腔2.4,第二被测单元2.2中内层管壁的第一端与第一被测单元2.1的第二端连接,第二被测单元2.2中外层管壁的第二端与刀头连接单元2.3的第一端连接,第二被测单元2.2的内外层受力不一致,因此第二被测单元2.2的外层管壁变形明显,而第一被测单元2.1变形较小,二者可产生相对变形量。
优选地,第二被测单元2.2中外层管壁的内壁中间位置设置有向外凹陷的环形槽,可进一步提高第二被测单元2.2中外层管壁的变形量。
第一测量组件4Ⅰ和第二测量组件4Ⅱ的结构相同,均包括测量座和用于检测磁弹性材料因变形产生磁场变化的磁场检测单元;测量座上设置有测量孔;四个磁场检测单元等角度安装在测量孔内,分为横向组和竖向组,横向组中的两个磁场检测单元的连线横向设置,竖向组中的两个磁场检测单元的连线竖向设置;第一被测单元2.1穿过第一测量组件4Ⅰ的测量孔;第二被测单元2.2穿过第二测量组件4Ⅱ的测量孔。
上述测量组件中,测量孔的内壁设置有环形槽;环形槽上设置有两个横向安装槽和两个竖向安装槽4.1;横向组中的两个磁场检测单元分别安装在两个横向安装槽中,竖向组中的两个磁场检测单元分别安装在两个竖向安装槽4.1中;第一测量组件4Ⅰ和第二测量组件4Ⅱ还包括环形PCB板4.2;环形PCB板4.2安装在环形槽内,位于磁场检测单元和环形槽的侧壁之间,连接磁场检测单元和智能控制组件8。
第一测量组件4Ⅰ和第二测量组件4Ⅱ还包括轴瓦4.3;轴瓦4.3安装在测量孔的内壁上,位于环形槽的两侧,第一测量组件4Ⅰ的轴瓦4.3与第一被测单元2.1相接,第二测量组件4Ⅱ的轴瓦4.3与第二被测单元2.2相接,保护环形槽和磁场检测单元不被磨损。
为了便于安装,测量座包括测量底座4.4和测量上盖4.5;测量底座4.4和测量上盖4.5上分别设置有测量半圆孔4.6,测量半圆孔4.6的内壁设置有环形半槽4.7,环形半槽4.7的中间位置设置有竖向安装槽4.1,环形半槽4.7的两端分别设置有横向安装半槽4.8;测量上盖4.5与测量底座4.4通过螺栓4.9连接,两个测量半圆孔4.6围合成测量孔,两个环形半槽4.7围合成环形槽,两个环形半槽4.7两端的横向安装半槽4.8围合成横向安装槽;轴瓦4.3为半圆结构,安装在测量半圆孔4.6的内壁上,位于环形半槽4.7的两侧。
磁场检测单元采用电磁线圈4.10、AMR传感器或霍尔传感器。
磁场检测单元采用电磁线圈4.10时,第一测量组件4Ⅰ和第二测量组件4Ⅱ还包括安装杆4.11,安装杆4.11穿过电磁线圈4.10,安装杆4.11的两端与安装槽连接,从而实现电磁线圈4.10的安装;电磁线圈4.10的端部与环形PCB板4.2连接,智能控制组件8与环形PCB板4.2通过导线连接。
纠偏注液组件5包括纠偏注液座5.1、纠偏杆5.2、纠偏杆控制机构5.3、切削液注液机构、密封圈、锁紧杆5.4和锁紧杆控制机构5.5;纠偏注液座5.1上设置有纠偏注液孔;纠偏杆5.2为伸缩结构,由纠偏杆控制机构5.3控制伸缩;多根纠偏杆5.2等角度环绕纠偏注液孔,径向贯穿纠偏注液孔的内壁和外壁;纠偏注液孔上设置有贯穿内壁和外壁的注液孔5.6;切削液注液机构与注液孔5.6连接;密封圈安装在纠偏注液孔内,位于纠偏注液孔的第一端和注液孔5.6之间,密封圈的外壁与纠偏注液孔的内壁密封相接;纠偏注液孔的第二端与工件100紧密贴合;刀头连接单元2.3穿过密封圈,刀头连接单元2.3的外壁与密封圈的内壁密封相接;锁紧杆5.4为伸缩杆,由锁紧杆控制机构5.5控制伸缩,锁紧杆5.4与纠偏杆5.2一一对应,锁紧杆5.4垂直穿过纠偏注液孔的环形端面延伸至纠偏杆5.2所在孔道内。每根纠偏杆5.2和锁紧杆5.4均可单独伸缩。
纠偏杆5.2在钻削加工时作为刀杆2的强支撑,具有导向作用,当加工过程中bta钻头1和刀杆2偏离预定加工位置,通过纠偏杆5.2的伸缩对刀杆2施力进行纠偏。纠偏杆5.2位于纠偏注液孔内的端部为圆台结构。
锁紧杆5.4垂直穿过纠偏注液孔的环形端面延伸至纠偏杆5.2所在孔道内,抵靠在纠偏杆5.2上,对纠偏杆5.2进行锁紧。锁紧杆5.4位于纠偏杆所在孔道内的端部设置有用于与纠偏杆5.2紧贴的凹形锁紧槽,凹形锁紧槽可以增大锁紧杆5.4与纠偏杆5.2的接触面积,提高锁紧力。
纠偏杆5.2和锁紧杆5.4为气动伸缩杆、电控伸缩杆或液压伸缩杆,纠偏杆控制机构5.3和锁紧杆控制机构5.5为气动控制机构、电控机构或液控机构。
密封圈起到单向密封作用,使切削液向bta钻头1方向单向流通;密封圈采用v型密封圈5.7。
进给组件包括进给平台6.1、主轴丝杠6.2和丝杠驱动单元;测量座和主轴箱3通过固定保持架12连接成整体,与进给平台6.1滑动连接;本实施例中进给平台6.1的两侧设置有滑槽,测量座和纠偏注液座5.1的两端滑动插设在滑槽中;主轴丝杠6.2平行于刀杆2,穿过主轴箱3,第一端与进给平台6.1转动连接,第二端与丝杠驱动单元连接;主轴丝杠6.2由丝杠驱动单元驱动,为主轴箱3、第一测量组件4Ⅰ和第二测量组件4Ⅱ提供进给运动。本实施例中,丝杠驱动单元采用电机6.3。
纠偏注液组件5固定,bta钻头1、刀杆2、主轴箱3、第一测量组件4Ⅰ、第二测量组件4Ⅱ由进给组件驱动沿bta钻头1和刀杆2的轴向进给。
距离检测组件包括移动单元和固定单元,移动单元安装在主轴箱3、第一测量组件4Ⅰ或第二测量组件4Ⅱ上,固定单元安装在纠偏注液组件5上;本实施例中,移动单元和固定单元均采用距离传感器7,移动单元安装在第二测量组件4Ⅱ上,固定单元安装在纠偏注液组件5上。
磁场检测单元、主轴箱3、纠偏杆控制机构5.3、切削液注液机构、锁紧杆控制机构5.5、进给组件和距离检测组件均与智能控制组件8连接。
排屑管10的第一端位于容屑盒9内,第二端与主轴箱3的排屑口连接,用于将bta钻头1、刀杆2中的切屑和切削液引到容屑盒9内。
主轴箱3配有过载保护机构11,过载保护机构11与智能控制组件8连接。当进给方向扭矩波动量较大或者发生突变时,过载保护生效,主轴箱3电机停止,纠偏注液组件5为紧急夹紧状态,停机检查bta钻头1及工件100情况。
实施例2
本实施例提供一种深孔钻削智能测量及纠偏导向方法,采用上述深孔钻削智能测量及纠偏导向系统实施,包括下述步骤:
S1,第一测量组件4Ⅰ检测第一被测单元2.1的实时磁场变化,第二测量组件4Ⅱ检测第二被测单元2.2的实时磁场变化,智能控制组件8根据第一被测单元2.1和第二被测单元2.2的相对磁场变化量,采用正交矩阵,进行解耦,求出等效变形;
S2,根据等效变形,求出实时x向的钻削力、y向的钻削力以及z向的扭矩,其中x向为横向,y向为竖向,z向为进给方向;
S3,根据x向的钻削力和y向的钻削力判断钻削偏移程度和偏移方向:
若钻削无偏移,则纠偏注液组件5中纠偏杆5.2保持不变;
若钻削偏移,智能控制组件8根据钻削偏移程度和偏移方向以及距离检测组件检测的距离值求出校准量,根据校准量通过纠偏杆控制机构5.3控制对应的纠偏杆5.2伸缩,对bta钻头1和刀杆2进行校准;
根据z向扭矩Mz的波动判断bta钻头1的刀片是否磨损、钻削是否平稳:
若z向扭矩波动平稳,则纠偏注液组件5中纠偏杆5.2、主轴箱3保持不变;
若z向扭矩波动量大或出现突变,则智能控制组件8通过纠偏杆控制机构5.3控制纠偏杆5.2伸出将刀杆2夹紧,控制过载保护机构11使主轴箱3停机,然后检查bta钻头1和工件100情况,排除故障后继续钻削。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明做其它形式的限制,任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,包括bta钻头、刀杆、主轴箱、第一测量组件、第二测量组件、纠偏注液组件、进给组件、距离检测组件和智能控制组件;
所述刀杆包括第一被测单元、第二被测单元和刀头连接单元,均为中空管状结构,第一被测单元和第二被测单元均由磁弹性材料制成,刀头连接单元由高强度合金钢制成;
所述第一被测单元的管壁为单层实心结构,第一被测单元的第二端设置有内螺纹;
所述第二被测单元的管壁包括外层管壁、内层管壁和环形端面,内层管壁的第一端位于外层管壁的第一端外侧,内层管壁的第二端位于外层管壁的第二端内侧,外层管壁的第一端与内层管壁之间通过环形端面封闭,内层管壁的第二端与外层管壁之间通过环形端面封闭,外层管壁、内层管壁和环形端面围合成环形空腔,内层管壁的第一端设置有外螺纹,外层管壁的第二端设置有内螺纹;
所述刀头连接单元的管壁为单层实心结构,刀头连接单元的第一端设置有外螺纹;
所述bta钻头与刀头连接单元的第二端连接,刀头连接单元的第一端与第二被测单元中外层管壁的第二端连接,第二被测单元中内层管壁的第一端与第一被测单元的第二端连接,第一被测单元的第一端与主轴箱连接,主轴箱驱动刀杆和bta钻头旋转;
所述第一测量组件和第二测量组件的结构相同,均包括测量座、用于检测磁弹性材料磁场变化的磁场检测单元、环形PCB板和轴瓦;
所述测量座上设置有测量孔;
所述测量孔的内壁设置有环形槽;
所述环形槽上设置有两个横向安装槽和两个竖向安装槽;
四个磁场检测单元等角度安装在测量孔内,分为横向组和竖向组,横向组中的两个磁场检测单元分别安装在两个横向安装槽中,横向组中的两个磁场检测单元的连线横向设置,竖向组中的两个磁场检测单元分别安装在两个竖向安装槽中,竖向组中的两个磁场检测单元的连线竖向设置;
所述环形PCB板安装在环形槽内,位于磁场检测单元和环形槽的侧壁之间,连接磁场检测单元和智能控制组件;
所述轴瓦安装在测量孔的内壁上,位于环形槽的两侧;
所述纠偏注液组件包括纠偏注液座、纠偏杆、纠偏杆控制机构、切削液注液机构和密封圈;所述纠偏注液座上设置有纠偏注液孔;
所述纠偏杆为伸缩结构,由纠偏杆控制机构控制伸缩;
多根纠偏杆等角度环绕纠偏注液孔,径向贯穿纠偏注液孔的内壁和外壁;
所述纠偏注液孔上设置有贯穿内壁和外壁的注液孔;
所述切削液注液机构与注液孔连接;
所述密封圈安装在纠偏注液孔内,位于纠偏注液孔的第一端和注液孔之间,密封圈的外壁与纠偏注液孔的内壁密封相接;
所述第一被测单元穿过第一测量组件的测量孔,第一测量组件的轴瓦与第一被测单元相接;
所述第二被测单元穿过第二测量组件的测量孔,第二测量组件的轴瓦与第二被测单元相接;
所述刀头连接单元穿过密封圈,刀头连接单元的外壁与密封圈的内壁密封相接;
所述纠偏注液组件固定,bta钻头、刀杆、主轴箱、第一测量组件、第二测量组件由进给组件驱动沿bta钻头和刀杆的轴向进给;
所述距离检测组件包括移动单元和固定单元,移动单元安装在主轴箱、第一测量组件或第二测量组件上,固定单元安装在纠偏注液组件上;
所述磁场检测单元、主轴箱、纠偏杆控制机构、切削液注液机构、进给组件和距离检测组件均与智能控制组件连接。
2.根据权利要求1所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,所述第二被测单元中外层管壁的内壁中间位置设置有向外凹陷的环形槽;和/或
所述纠偏注液组件还包括锁紧杆和锁紧杆控制机构;
所述锁紧杆为伸缩杆,由锁紧杆控制机构控制伸缩,锁紧杆与纠偏杆一一对应,锁紧杆垂直穿过纠偏注液孔的环形端面延伸至纠偏杆所在孔道内;
所述锁紧杆控制机构与智能控制组件连接。
3.根据权利要求1所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,测量座包括测量底座和测量上盖;
所述测量底座和测量上盖上分别设置有测量半圆孔,测量半圆孔的内壁设置有环形半槽,环形半槽的中间位置设置有竖向安装槽,环形半槽的两端分别设置有横向安装半槽;
所述测量上盖与测量底座连接,两个测量半圆孔围合成测量孔,两个环形半槽围合成环形槽,两个环形半槽两端的横向安装半槽围合成横向安装槽;
轴瓦为半圆结构,安装在测量半圆孔的内壁上,位于环形半槽的两侧。
4.根据权利要求3所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,磁场检测单元采用电磁线圈、AMR传感器或霍尔传感器;
磁场检测单元采用电磁线圈时,第一测量组件和第二测量组件还包括安装杆,安装杆穿过电磁线圈,安装杆的两端与安装槽连接。
5.根据权利要求4所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,进给组件包括进给平台、主轴丝杠和丝杠驱动单元;
所述测量座和主轴箱通过固定保持架连接成整体,与进给平台滑动连接;
所述主轴丝杠平行于刀杆,穿过主轴箱,第一端与进给平台转动连接,第二端与丝杠驱动单元连接。
6.根据权利要求5所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,还包括容屑盒和排屑管;
所述排屑管的第一端位于容屑盒内,第二端与主轴箱的排屑口连接;
主轴箱配有过载保护机构,过载保护机构与智能控制组件连接。
7.根据权利要求6所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统,其特征在于,密封圈采用v型密封圈;
纠偏杆位于纠偏注液孔内的端部为圆台结构;
锁紧杆位于纠偏杆所在孔道内的端部设置有用于与纠偏杆紧贴的凹形锁紧槽;
纠偏杆和锁紧杆为气动伸缩杆、电控伸缩杆或液压伸缩杆,纠偏杆控制机构和锁紧杆控制机构为气动控制机构、电控机构或液控机构;
丝杠驱动单元采用电机;
移动单元和固定单元均采用距离传感器,移动单元安装在第二测量组件上,固定单元安装在纠偏注液组件上。
8.一种深孔钻削智能测量及纠偏导向方法,其特征在于,采用权利要求1-7任一项所述的深孔钻削智能测量及纠偏导向系统实施,包括下述步骤:
S1,第一测量组件检测第一被测单元的实时磁场变化,第二测量组件检测第二被测单元的实时磁场变化,智能控制组件根据第一被测单元和第二被测单元的相对磁场变化量,采用正交矩阵,进行解耦,求出等效变形;
S2,根据等效变形,求出实时x向的钻削力、y向的钻削力以及z向的扭矩,其中x向为横向,y向为竖向,z向为进给方向;
S3,根据x向的钻削力和y向的钻削力判断钻削偏移程度和偏移方向:
若钻削无偏移,则纠偏注液组件中纠偏杆保持不变;
若钻削偏移,智能控制组件根据钻削偏移程度和偏移方向以及距离检测组件检测的距离值求出校准量,根据校准量通过纠偏杆控制机构控制对应的纠偏杆伸缩,对bta钻头和刀杆进行校准;
根据z向扭矩的波动判断bta钻头的刀片是否磨损、钻削是否平稳:
若z向扭矩波动平稳,则纠偏注液组件中纠偏杆、主轴箱保持不变;
若z向扭矩波动量大或出现突变,则智能控制组件通过纠偏杆控制机构控制纠偏杆伸出将刀杆夹紧,控制主轴箱停机,然后检查bta钻头和工件情况,排除故障后继续钻削。
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