基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾屑報(bào)警裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于非接觸式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的工作母機(jī)，銑床是數(shù)控機(jī)床的第一要員。銑床可以加工平面、溝槽、分齒零件，特別是螺旋形表面及各種曲面都有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)加工航空、航天、船舶、汽車和模具等制造業(yè)，都需要高檔數(shù)控機(jī)床作為其重要的生產(chǎn)工具。高效、精密、可靠、智能是數(shù)控銑床的主要發(fā)展趨勢(shì)，然而，數(shù)控銑床由于主軸夾肩造成的刀具不對(duì)中現(xiàn)象及控制一直是世界各國(guó)機(jī)床業(yè)面臨的不可忽視的難題之一。隨著對(duì)高精度零件的要求，加工精度已經(jīng)由毫米級(jí)、微米級(jí)向亞微米級(jí)、甚至納米級(jí)發(fā)展，在高精度加工過(guò)程中，主軸夾肩造成的刀具不對(duì)中會(huì)嚴(yán)重影響零件加工質(zhì)量。而主軸夾肩的位置主要是兩處:一是在刀柄上表面和主軸下表面之間的縫隙中(如圖3)，二是在主軸和刀柄接觸的錐面上(如圖4)。實(shí)踐中可知:以上兩處夾肩位置產(chǎn)生夾肩故障都發(fā)生在銑床換刀過(guò)程中。故在刀柄預(yù)裝上主軸過(guò)程中控制和預(yù)警主軸夾肩故障，是避免主軸夾肩造成刀柄不對(duì)中對(duì)零件加工質(zhì)量影響的重要途徑。
[0003]目前，機(jī)床設(shè)備傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是接觸式測(cè)量法。接觸式測(cè)量技術(shù)雖然在工件定位和坐標(biāo)設(shè)定、測(cè)量零件的幾何尺寸和三維形貌、刀具參數(shù)、刀具磨損檢測(cè)等方面有著一定的應(yīng)用，但還存在受力不均，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量點(diǎn)空間分辨率不夠高、不能測(cè)量軟質(zhì)物體等先天缺陷。同時(shí)，由于受離心力的影響，接觸式傳感器在機(jī)床主軸高速旋轉(zhuǎn)、切削加工等場(chǎng)合的應(yīng)用也受到很大的限制。
[0004]對(duì)于數(shù)控機(jī)床，要實(shí)現(xiàn)基于非接觸壓力傳感器的主軸夾肩報(bào)警及控制，其技術(shù)難點(diǎn)在于:(I)無(wú)線壓力傳感器如何安裝到數(shù)控銑床上；(2)如何建立壓力傳感器測(cè)得值與主軸夾肩的關(guān)系；(3)檢測(cè)數(shù)據(jù)如何傳輸及傳輸路徑;(4)如何遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。
[0005]經(jīng)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和研究表明:銑床在生產(chǎn)過(guò)程中的刀柄不對(duì)中的主要原因是換刀時(shí)主軸夾肩。本發(fā)明采用了預(yù)埋式方法把無(wú)線壓力傳感器組裝到刀體內(nèi)部，通過(guò)刀柄上夾頭重量壓力的變化轉(zhuǎn)化為刀柄與主軸結(jié)合面夾肩大小的關(guān)系，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸與接收的方式對(duì)銑床加工進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)線壓力傳感器難以安裝到數(shù)控銑床上;難以建立壓力傳感器測(cè)得值與主軸夾肩的關(guān)系;檢測(cè)數(shù)據(jù)不易傳輸及傳輸路徑易受影響;無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制等問(wèn)題。
[0007]技術(shù)方案:
一種基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:包括夾頭;所述夾頭上端的沉頭孔座中安裝有拉釘連接體;所述拉釘連接體上有沉頭孔，各沉頭孔中安裝有壓力傳感器;所述拉釘連接體通過(guò)傳感器壓板與夾頭固定;拉釘穿過(guò)傳感器壓板與拉釘連接體的孔并用緊定螺釘固定。
[0008]所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述壓力傳感器配加了無(wú)線藍(lán)牙模塊;所述壓力傳感器外配加了定位外殼。
[0009]所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述夾頭上表面有根據(jù)傳感器壓板配做的圓周均布臺(tái)階孔;夾頭的下部開有信號(hào)傳輸孔。
[0010]所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述夾頭上安裝拉釘連接體的沉頭孔座的圓柱度在Φ 0.0lmm內(nèi)。
[0011 ]所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述拉釘連接體上的沉頭孔為圓周均布的沉頭孔，各孔軸向深度差不超過(guò)0.01mm，所述各沉頭孔側(cè)面有引線槽。
[0012]所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:所述夾頭上端面及锪孔面粗糙度達(dá)到Ral.6以上，平面度不超過(guò)0.02mm。
[0013]所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其特征在于:傳感器壓板在拉釘軸肩下表面與傳感器上表面間無(wú)軸向游隙，傳感器壓板內(nèi)孔與拉釘有0.03-0.05mm的側(cè)隙。
[0014]上文所述的基于應(yīng)變式壓力傳感器的機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置的使用方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟1:連接好信號(hào)接收及處理的計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)傳感器，通過(guò)調(diào)整軸向位置，確定傳感器靈活受力，并使得各個(gè)傳感器讀數(shù)一致；
步驟2:將刀柄預(yù)裝到立式數(shù)控銑床上，設(shè)定超差閾值A(chǔ)g，在主軸處于靜止和運(yùn)行兩種狀態(tài)時(shí)，任何同一時(shí)刻壓力傳感器數(shù)值都滿足Gmax—Gmin < Ag，完成對(duì)刀過(guò)程；
步驟3:后續(xù)加工過(guò)程中，每次換刀后的同一時(shí)刻壓力傳感器讀數(shù)，如果Gmax—Gmin>Ag，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警;如果Gmax—Gmin < Ag，則可以繼續(xù)進(jìn)行加工。
[0015]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明與普通銑床加工相比，能快速預(yù)知主軸和刀柄裝配時(shí)主軸夾肩及其他刀柄不對(duì)中問(wèn)題，避免了在加工過(guò)程中銑床主軸系統(tǒng)的不良磨損，甚至損壞，延長(zhǎng)了銑床壽命，提高了加工精度。
[0016]【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明組裝示意圖；
圖2是圖1的a局部視圖；
圖3是刀柄上表面與主軸夾肩示意圖；
圖4是刀柄與主軸接觸錐面夾肩示意圖；
圖5是標(biāo)準(zhǔn)BT40-ER-100刀柄夾頭改造示意圖；
圖6是本發(fā)明改造后的拉釘示意圖；
圖7是本發(fā)明傳感器壓板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是圖7的響視圖；
圖9是本發(fā)明拉釘連接體示意圖；
圖10是本發(fā)明無(wú)線壓力傳感器示意圖；
圖11是本發(fā)明無(wú)線壓力傳感器工作原理示意圖； 圖中:1-主軸，2-壓力傳感器引線孔，3-夾頭，4-信號(hào)輸送孔，5-拉釘，6-傳感器壓板，7-蓋板緊定螺釘，8-傳感器，9-拉釘連接體，I O-緊定螺釘。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
本發(fā)明是一種機(jī)床主軸夾肩報(bào)警裝置，其技術(shù)思想是采用了預(yù)埋式方法把無(wú)線壓力傳感器組裝到刀體內(nèi)部，通過(guò)刀柄上夾頭重量壓力的變化轉(zhuǎn)化為刀柄與主軸結(jié)合面夾肩大小的關(guān)系，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸與接收的方式對(duì)銑床加工進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0018]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括:包括夾頭3;所述夾頭3上端的沉頭孔座中安裝有拉釘連接體9;所述拉釘連接體9上有沉頭孔，各沉頭孔中安裝有壓力傳感器8;所述拉釘連接體9通