用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置制造方法及图纸

用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，属于机械加工技术领域，本发明专利技术为了解决目前切削力检测实验中无法保证刀具每次切削的轴向加工余量达到瞬态切削力的测试和模型验证要求的问题。第一传感器和第二传感器分别安装在卧式车床主轴箱的主轴端部的顶部和侧面，夹具体的一端固定在卧式车床的方刀架旋转轴上，夹具体的另一端安装有测力仪，刀具安装在测力仪上，第三传感器和第四传感器分别安装在刀具切削刃末端的底面和侧面。本发明专利技术的用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置可满足多种加工余量条件下的车削大螺距外螺纹刀具振动和瞬态切削力测量。

An experimental device for measuring the transient cutting force under the vibration of turning large pitch thread cutters

The experimental device for the transient cutting force test turning pitch thread cutter vibration under the action, which belongs to the field of mechanical processing technology, the invention in order to solve the test of cutting force can not guarantee the test and verify the model requirements of each cutting tool measuring axial machining allowance to transient cutting force. The first and second sensors were installed at the top end of the main spindle horizontal lathe headstock and side clamp one end fixed on the horizontal lathe carriage on the rotary shaft, the other end of the clip specific installation tool installed on the dynamometer, dynamometer, third sensor and fourth sensor were installed in the the cutting edge at the end of the bottom and side. The experimental device of the invention is used for the transient cutting force test turning pitch thread cutter vibration under the action of a variety of conditions can meet the machining allowance under the large pitch thread turning tool vibration and transient cutting force measurement.

【技术实现步骤摘要】
用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置
本专利技术涉及一种切削力实验装置，具体涉及用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，属于机械加工

技术介绍
大型压力机调整螺杆具有螺距大、牙型槽宽且深、轴向尺寸大的特点，实际加工中常采用低速、大切深、高进给的轴向车削工艺方案进行切削，其加工特征与中小螺距的外螺纹加工有着较大差别。三爪卡盘安装在车床主轴箱的主轴上，车床主轴箱主轴的端部顶面和侧面分别安装有第一传感器和第二传感器，车床主轴箱的主轴一侧平行安装有轴向运动导轨，溜板箱滑动安装在轴向运动导轨上，溜板箱上端安装有中滑板，转盘安装在中滑板上，转盘上端设有小滑板，小滑板上固定安装有方刀架旋转轴。已有的车削加工瞬态切削力检测实验中，测力仪无法安装在刀架上，测力仪安装方法为卸掉车床上的刀架和小滑板，将测力仪直接安装在转盘上。该方法不能利用小滑板带动测力仪组件来调整刀具左、右切削刃沿轴向的加工余量，无法保证刀具每次切削的轴向加工余量达到瞬态切削力的测试和模型验证的要求。因而，有必要设计一种用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，以满足刀具振动作用下的瞬态切削力模型的验证要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，以解决目前切削力检测实验中无法保证刀具每次切削的轴向加工余量达到瞬态切削力的测试和模型验证要求的问题。所述用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置包括卧式车床和检测系统；所述检测系统包括第一传感器、测力仪、夹具体、第二传感器、第三传感器、第四传感器、KISTLER9257B切削力测量系统和DHDAS_5922动态信号采集分析系统；所述第一传感器和第二传感器分别安装在卧式车床主轴箱的主轴端部的顶部和侧面，夹具体的一端固定在卧式车床的方刀架旋转轴上，夹具体的另一端安装有测力仪，刀具安装在测力仪上，第三传感器和第四传感器分别安装在刀具切削刃末端的底面和侧面，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器以及所述测力仪连接有动态信号采集分析系统。优选的：三爪卡盘安装在卧式车床主轴箱的主轴上，车床主轴箱的主轴一侧平行安装有轴向运动导轨，溜板箱滑动安装在轴向运动导轨上，溜板箱上端安装有中滑板，转盘安装在中滑板上，转盘上端设有小滑板，小滑板上固定安装有方刀架旋转轴，夹具体一端通过套筒、轴套和螺母安装在方刀架旋转轴上，另一端的上端面安装有测力仪，刀具通过L型压板固定在测力仪上，大螺距外螺纹工件的左端固定在三爪卡盘上，右端通过加长活顶尖定位。优选的：所述夹具体设有上下两个阶梯台，下阶梯台的上表面为第一定位面，上阶梯台的下表面为第二定位面，第一定位面与第二定位面相平行，连接上阶梯台与下阶梯台且垂直于第二定位面的右侧壁为第三定位面，上阶梯台上开有贯穿的通孔，下阶梯台上设有4个第一螺纹孔。优选的：所述L形压板的左端上表面开有两个第二螺纹孔，L形压板的右端侧壁开有3个阶梯通孔。优选的：所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器均为振动加速度传感器。优选的：所述刀具为螺纹车刀，且设有左切削刃、顶刃和右切削刃，左切削刃和右切削刃对称设置。本专利技术与现有产品相比具有以下效果：可在沿轴向切入、切出过程中，全程实时测量刀具振动和瞬态切削力；提出刀具振动的传感器布置方案，实现切削过程中同步测量刀具振动和瞬态切削力并保证同等程度的获取刀具振动数据；设计用于安装测力仪和刀具的夹具，连接测力仪与小滑板，实现刀具沿轴向的加工余量精确控制并维持车削全程加工余量的稳定，提高检测的准确性；在多种加工余量条件下，利用刀具左、右切削刃分别进行重复多次等次切削测试，保证刀具每次切削的轴向加工余量达到刀具振动作用下的瞬态切削力的测试和模型验证的要求，提高检测的可靠性；针对已有的刀具振动和瞬态切削力方法，提出了刀具振动和主轴振动传感器布置方案，保证在整个切削过程中对刀具振动和瞬态切削力进行同步测量；针对已有的外圆切削测力仪安装方法，无法精确调整刀具左、右切削刃沿轴向的加工余量问题，设计了用于安装测力仪和刀具的夹具，利用小滑板带动测力仪组件精确调整刀具左、右切削刃沿轴向的加工余量并维持车削全程加工余量的稳定，并且可满足多种加工余量条件下的车削大螺距外螺纹刀具振动和瞬态切削力测量。附图说明图1是本专利技术所述的用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置的主视图；图2是图1的俯视图；图3是传感器安装位置的结构示意图；图4是测力仪安装方式的结构示意图；图5是图4的俯视图；图6是夹具体的结构示意图；图7是图6的俯视图；图8是L形压板的结构示意图；图9是图8的俯视图；图10是左刃切削方式下的车床时域振动信号图；图11是左刃切削方式下的刀具时域振动信号图；图12是右刃切削方式下的车床时域振动信号图；图13是右刃切削方式下的刀具时域振动信号图；图14是刀具左、右刃瞬态切削力信号图；图15是传感器连接框图；图16是测力仪连接框图。图中：1-车床主轴箱、2-第一传感器、3-三爪卡盘、4-大螺距外螺纹工件、5-测力仪、6-刀具、7-L形压板、701-第二螺纹孔、702-阶梯通孔、8-夹具体、801-第一定位面、802-第二定位面、803-第三定位面、804-通孔、805-第一螺纹孔、9-套筒、10-螺母、11-轴套、12-小滑板、13-转盘、14-中滑板、15-溜板箱、16-轴向运动导轨、17-加长活顶尖、18-第二传感器、19-第三传感器、20-第四传感器、21-方刀架旋转轴。具体实施方式下面根据附图详细阐述本专利技术优选的实施方式。如图1至图9所示，本专利技术所述的用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置包括卧式车床和检测系统；所述检测系统包括第一传感器2、测力仪5、夹具体8、第二传感器18、第三传感器19、第四传感器20、动态信号采集分析系统；所述第一传感器2和第二传感器18均安装在卧式车床主轴箱1的主轴侧壁上，夹具体8的一端固定在卧式车床的方刀架旋转轴21上，夹具体8的另一端安装有测力仪5，刀具6安装在测力仪5上，第三传感器19和第四传感器20分别安装在刀具6切削刃末端的底面和侧面，所述第一传感器2、第二传感器18、第三传感器19、第四传感器20连接动态信号采集分析系统构成DHDAS_5922振动信号采集分析系统，所述测力仪5连接动态信号采集分析系统构成KISTLER9257B切削力测量系统。进一步：三爪卡盘3安装在卧式车床主轴箱1的主轴上，车床主轴箱1的主轴一侧平行安装有轴向运动导轨16，溜板箱15滑动安装在轴向运动导轨16上，溜板箱15上端安装有中滑板14，转盘13安装在中滑板14上，转盘13上端设有小滑板12，小滑板12上固定安装有方刀架旋转轴21，夹具体8一端通过套筒9、轴套11和螺母10安装在方刀架旋转轴21上，另一端的上端面安装有测力仪5，刀具6通过L型压板7固定在测力仪5上，大螺距外螺纹工件4的左端固定在三爪卡盘3上，右端通过加长活顶尖17定位。进一步：所述夹具体8设有上下两个阶梯台，下阶梯台的上表面为第一定位面801，上阶梯台的下表面为第二定位面802，第一定位面801与第二定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，其特征在于：包括卧式车床和检测系统；所述检测系统包括第一传感器(2)、测力仪(5)、夹具体(8)、第二传感器(18)、第三传感器(19)、第四传感器(20)、动态信号采集分析系统；所述第一传感器(2)和第二传感器(18)分别安装在卧式车床主轴箱(1)的主轴端部的顶部和侧面，夹具体(8)的一端固定在卧式车床的方刀架旋转轴(21)上，夹具体(8)的另一端安装有测力仪(5)，刀具(6)安装在测力仪(5)上，第三传感器(19)和第四传感器(20)分别安装在刀具(6)切削刃末端的底面和侧面，所述第一传感器(2)、第二传感器(18)、第三传感器(19)、第四传感器(20)以及所述测力仪(5)连接有动态信号采集分析系统。

【技术特征摘要】
1.用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，其特征在于：包括卧式车床和检测系统；所述检测系统包括第一传感器(2)、测力仪(5)、夹具体(8)、第二传感器(18)、第三传感器(19)、第四传感器(20)、动态信号采集分析系统；所述第一传感器(2)和第二传感器(18)分别安装在卧式车床主轴箱(1)的主轴端部的顶部和侧面，夹具体(8)的一端固定在卧式车床的方刀架旋转轴(21)上，夹具体(8)的另一端安装有测力仪(5)，刀具(6)安装在测力仪(5)上，第三传感器(19)和第四传感器(20)分别安装在刀具(6)切削刃末端的底面和侧面，所述第一传感器(2)、第二传感器(18)、第三传感器(19)、第四传感器(20)以及所述测力仪(5)连接有动态信号采集分析系统。2.根据权利要求1所述的用于测试车削大螺距外螺纹刀具振动作用下的瞬态切削力的实验装置，其特征在于：三爪卡盘(3)安装在卧式车床主轴箱(1)的主轴上，车床主轴箱(1)的主轴一侧平行安装有轴向运动导轨(16)，溜板箱(15)滑动安装在轴向运动导轨(16)上，溜板箱(15)上端安装有中滑板(14)，转盘(13)安装在中滑板(14)上，转盘(13)上端设有小滑板(12)，小滑板(12)上固定安装有方刀架旋转轴(21)，夹具体(8)一端通过套筒(9)、轴套(11)和螺母(10)安装在方刀架旋转轴(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彬，左林晗，张明慧，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23