一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置及方法转让专利
申请号 : CN202011013856.4
文献号 : CN112192320B
文献日 : 2021-10-22
发明人 : 周微 , 宗玉 , 郭靖 , 祁燕斌
申请人 : 常州机电职业技术学院 , 伊犁技师培训学院
摘要 :
权利要求 :
1.一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:它包括顶尖(1)、连杆(2)、第二支撑体(3)、第一位移检测单元(4)、第一支撑体(5)、控制器(6)、底座(10)和第二位移检测单元(12),所述连杆(2)一端与顶尖(1)固定连接,另一端与第一支撑体(5)固定连接,所述第二支撑体(3)位于顶尖(1)与第一支撑体(5)之间,并与连杆(2)固定连接,所述第二支撑体(3)底部通过弹性部件(13)与底座(10)相连,所述第一支撑体(5)底部通过转轴(9)与底座(10)相连,所述第一支撑体(5)与第二支撑体(3)支撑高度相同,所述第一位移检测单元(4)位于第一支撑体(5)与第二支撑体(3)之间,并与连杆(2)固定连接,所述第二位移检测单元(12)固定连接于第二支撑体(3)的底部,所述第一位移检测单元(4)和第二位移检测单元(12)均与控制器(6)通讯连接;
所述顶尖(1)与工件(17)相接,所述工件(17)受切削力变形则带动所述顶尖(1)和所述连杆(2)产生位移h;测量所述工件(17)与所述第二支撑体(3)的距离为L1,测量所述第二支撑体(3)与所述第一支撑体(5)的距离为L2;通过所述第一位移检测单元(4)检测到所述连杆(2)的位移量为b,通过所述第二位移检测单元(12)检测到所述第二支撑体(3)的位移量为a;采用公式 计算所述工件(17)最大变形量,其中,h为工件(17)的最大变形量。
2.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述第一位移检测单元(4)和第二位移检测单元(12)均为电涡流传感器,所述第一位移检测单元(4)为第一电涡流传感器,所述第二位移检测单元(12)包括第二电涡流传感器和第三电涡流传感器。
3.根据权利要求2所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述第二电涡流传感器和第三电涡流传感器关于连杆(2)轴线在水平面上的投影对称,所述第二电涡流传感器和第三电涡流传感器构成的直线与连杆(2)轴线在水平面上的投影垂直。
4.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述第一位移检测单元(4)和第二位移检测单元(12)均与无线发射器(7)通讯连接,所述无线发射器(7)与控制器(6)通讯连接,所述无线发射器(7)与电池相连。
5.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述第二支撑体(3)通过伸缩支撑部(14)与弹性部件(13)相连。
6.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述控制器(6)与显示器相连。
7.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述顶尖(1)为可更换活顶尖。
8.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述弹性部件(13)为弹簧。
9.根据权利要求1所述的一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置,其特征在于:所述控制器(6)为89C52型单片机。
10.一种如权利要求1所述的四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置的检测方法,其特征在于:它包括以下步骤:
步骤一:使顶尖(1)与工件(17)相接,工件(17)件受切削力变形则带动顶尖(1)和连杆(2)产生位移h;
步骤二:测量工件(17)与第二支撑体(3)的距离为L1,测量第二支撑体(3)与第一支撑体(5)的距离为L2,
步骤三:通过第一位移检测单元(4)检测到连杆(2)的位移量为b,通过第二位移检测单元(12)检测到第二支撑体(3)的位移量为a;
步骤四:采用公式 计算工件(17)最大变形量,其中,h为工件(17)的最大变形量。
说明书 :
一种四轴数控机床加工中工件最大变形量检测装置及方法
技术领域
背景技术
力,产生径向变形,极大影响加工精度。因此,迫切需要一种在线检测装置来检测工件最大
变形,为刀具的实时动态补偿提供数据支持。
发明内容
底座和第二位移检测单元,所述连杆一端与顶尖固定连接,另一端与第一支撑体固定连接,
所述第二支撑体位于顶尖与第一支撑体之间,并与连杆固定连接,所述第二支撑体底部通
过弹性部件与底座相连,所述第一支撑体底部通过转轴与底座相连,所述第一支撑体与第
二支撑体支撑高度相同,所述第一位移检测单元位于第一支撑体与第二支撑体之间,并与
连杆固定连接,所述第二位移检测单元固定连接于第二支撑体的底部,所述第一位移检测
单元和第二位移检测单元均与控制器通讯连接。
和第三电涡流传感器。
面上的投影垂直。
式,间接测量工件最大径向变形量,为数控机床刀具误差补偿提供数据支撑,保证工件加工
精度。本检测装置能够在线精确的检测四轴数控机床工件因加工产生的变形量,靠近顶尖
的一端设置双电涡流传感器更能提高检测精度,控制器实时性好,检测结果清晰,为高精度
四轴数控加工的刀具误差补偿提供了数据支持。通过编制软件完成数据采集、滤波及计算
等,可靠性好,应用广泛,具有广阔的应用前景。
附图说明
14‑伸缩支撑部,15‑铣刀,16‑夹具,17‑工件。
具体实施方式
第二位移检测单元12,所述连杆2一端与顶尖1固定连接,另一端与第一支撑体5固定连接,
所述第二支撑体3位于顶尖1与第一支撑体5之间,并与连杆2固定连接,所述第二支撑体3底
部通过弹性部件13与底座10相连,所述第一支撑体5底部通过转轴9与底座10相连,所述第
一支撑体5与第二支撑体3支撑高度相同,所述第一位移检测单元4位于第一支撑体5与第二
支撑体3之间,并与连杆2固定连接,所述第二位移检测单元12固定连接于第二支撑体3的底
部,所述第一位移检测单元4和第二位移检测单元12均与控制器6通讯连接。
通过图2所示的检测装置,来检测工件17最大径向变形量。第一位移检测单元4和第二位移
检测单元12均为电涡流传感器,第一位移检测单元4为第一电涡流传感器,第二位移检测单
元12包括第二电涡流传感器和第三电涡流传感器,第二电涡流传感器和第三电涡流传感器
关于连杆2轴线在水平面上的投影对称,第二电涡流传感器和第三电涡流传感器构成的直
线与连杆2轴线在水平面上的投影垂直,第一位移检测单元4和第二位移检测单元12均与无
线发射器7通讯连接,无线发射器7与控制器6通讯连接,无线发射器7与电池相连,电池8用
于给无线发射器(7)供电,第二支撑体3通过伸缩支撑部14与弹性部件13相连,用于调节所
述第二支撑体3的高度,控制器6与显示器相连,用于显示工件17的最大变形量,顶尖1为可
更换活顶尖,弹性部件13为弹簧,控制器为89C52型单片机,底座10底部设置有支撑钉11,用
于支撑整个装置结构。
小位置变化量通过电流形式输出,控制器6检测到电流变化量后通过程序转换位移变化。为
了提高检测精度弥补左右不平衡误差,为第二支撑体3设计了两个电涡流传感器,即为第二
电涡流传感器和第三电涡流传感器。两个传感器检测到第二支撑体3发生位置变化后对检
测值求平均值得到位移量a。同理,第一位移检测单元4也就是第一电涡流传感器则检测到
连杆2位移变化量b,已知工件17与第二支撑体3的距离为L1,已知第二支撑体3与第一支撑
体5距离为L2,根据相似三角形原理可计算出工件17的最大变形量h,电涡流传感器的检测
数据通过无线发射器7发送给控制器6。
为第二支撑体与第一支撑体的距离;h为工件最大变形量。
“数据加1(K7)”、“数据减1(K8)”。
储,进行按键扫描,若有键按键按下,进入按键子程序,无键按下,屏幕显示基本信息,指示
灯亮,返回。“开始”按键功能,如图6所示,按“开始”键后,控制器6读取三个电涡流传感器的
数据信息,滤波、存储,根据之前未变形的测量记录值、变形后的测量值计算得出变化量a1、
a2、b,长度L1及L2为固定值,使用相似三角形原理计算变形量h,为保证测量的精确性,将第
二电涡流传感器和第三电涡流传感器的测量值求均值后得到a,计算结果及相关参数显示
在显示器上,返回主程序。
顶尖工艺孔;
法调整第一支撑体5,如图8所示,手动操作精密十字滑台,将顶尖1插入工件17工艺顶尖孔
中;
变形时的数据以及采集数据,计算工件17变形量,将结果数值实时显示在显示器上;
实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技
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,综上所述,本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。