用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置的制作方法

本发明涉及一种用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，属于机械加工装备领域。

背景技术：

薄壁类零件的切削加工中，切削力对于工件的加工质量具有直接的影响，过大的切削力会导致薄壁类零件的变形，然而在传统的加工过程中加工力是不可控的，总是基于加工完成工件的测量来调整加工参数，进而调整加工力，耗时长、成本高且稳定性差。因此，能够精确测量薄壁类零件切削加工过程中的切削加工力，并通过改变切削参数将切削力控制在一个稳定的值，是提高薄壁类零件加工质量的重要方法。同时，自适应智能加工在超精密加工中的作用越来越明显，采用加工力自动化测量与调整的恒加工力装置已成为自适应智能加工装备的发展趋势。目前，这种具有恒加工力调控能力的工作台还处于初级阶段，需要进一步的研发以满足市场的需求。研究开发适用于薄壁类零件、超精密类零件等加工的恒加工力工作台，对于推动自适应智能加工技术的发展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的内容在于提供一种能克服上述缺陷、智能化程度高的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置。其技术方案为：

一种用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，包括工作台和x轴移动组件，x轴移动组件包括2个导轨、4个滑块、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，2个导轨均固定安装在底座上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体和直线电机线圈；其中：直线电机永磁体固定安装在底座的上端面上，直线电机线圈固定安装在运动滑台的下端面上；其特征在于：

增设了工作台支架、直线轴承、光轴、拉压力传感器、拉压力传感器支架、螺钉、立式光轴支架、测距板和直线位移传感器，其中：沿运动滑台的运动方向，工作台底部的两端固定安装有2个工作台支架，每个工作台支架的外侧设置有2个立式光轴支架，4个立式光轴支架均匀分布并固定安装在运动滑台的上端面上，2根光轴的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架上的2个直线轴承与立式光轴支架固定连接，2个工作台支架的底部与运动滑台留有间隙；拉压力传感器支架水平臂的底面固定安装在运动滑台上，且位于1个工作台支架的内侧；沿运动滑台的运动方向，拉压力传感器位于拉压力传感器支架和另一工作台支架之间，一端与拉压力传感器支架垂直臂固定连接，另一端与工作台支架固定连接；直线位移传感器固定安装在底座的上端面上，与直线位移传感器对应，测距板固定安装在运动滑台的端部上。

所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：拉压力传感器采用双作用拉压力s型传感器。

所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：拉压力传感器采用应变测力器。

所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：拉压力传感器采用压电测力器。

所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：运动滑台驱动装置采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。

所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：运动滑台驱动装置采用气动伺服驱动方式。

其工作原理为：该装置作为机床附件，当对工件进行机械加工时，将工件固定在该装置的工作台上，该装置的底座固定在机床工作台上。在加工过程中，工件受到的切削力通过工作台支架传递给拉压力传感器，即可测得加工力。同时，将测得的加工力与该装置的外置控制系统中设定的加工力进行对比，如果测得的加工力小于系统设定的切削力，为了提高加工效率，可以通过运动滑台驱动装置的运动适当微调增大切削参数来增大加工力，如果测得的加工力大于系统设定的加工力，为了确保加工质量，可以通过运动滑台驱动装置的运动微调减小加工参数来减小加工力，确保加工力为一个定值。

本发明与现有技术相比，其优点是：由于机械加工过程中切削力是不稳定的，切削力的波动会引起机床的振动，降低工件表面加工质量，并且加剧了刀具的磨损，所以本发明提出了一种用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，能够通过拉压力传感器对机械加工过程中的加工力进行在机精确测量，并通过运动滑台驱动装置的运动适当微调切削参数来调整加工力，控制加工力，提高加工精度，其智能化程度高，符合自适应智能加工的发展趋势与市场需求。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图；

图2是图1所示实施例的主视图；

图3是图2所示实施例的a-a剖视图。

图中：1、工作台2、导轨3、滑块4、运动滑台5、底座6、直线电机永磁体7、直线电机线圈8、工作台支架9、直线轴承10、光轴11、拉压力传感器12、拉压力传感器支架13、螺钉14、立式光轴支架15、测距板16、直线位移传感器

具体实施方式

在图1-3所示的实施例中：包括工作台1和x轴移动组件，x轴移动组件包括2个导轨2、4个滑块3、运动滑台4和运动滑台驱动装置；其中：运动滑台4通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，2个导轨2均固定安装在底座5上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体6和直线电机线圈7；其中：直线电机永磁体6固定安装在底座5的上端面上，直线电机线圈7固定安装在运动滑台4的下端面上。增设了工作台支架8、直线轴承9、光轴10、拉压力传感器11、拉压力传感器支架12、螺钉13、立式光轴支架14、测距板15和直线位移传感器16，其中：沿运动滑台4的运动方向，工作台1底部的两端固定安装有2个工作台支架8，每个工作台支架8的外侧设置有2个立式光轴支架14，4个立式光轴支架14均匀分布并固定安装在运动滑台4的上端面上，2根光轴10的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架8上的2个直线轴承9与立式光轴支架14固定连接，2个工作台支架8的底部与运动滑台4留有间隙；拉压力传感器支架12水平臂的底面固定安装在运动滑台4上，且位于1个工作台支架8的内侧；沿运动滑台4的运动方向，拉压力传感器11位于拉压力传感器支架12和另一工作台支架8之间，一端与拉压力传感器支架12垂直臂固定连接，另一端与工作台支架8固定连接；直线位移传感器16固定安装在底座5的上端面上，与直线位移传感器16对应，测距板15固定安装在运动滑台4的端部上。

技术特征：

1.一种用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，包括工作台(1)和x轴移动组件，x轴移动组件包括2个导轨(2)、4个滑块(3)、运动滑台(4)和运动滑台驱动装置；其中：运动滑台(4)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，2个导轨(2)均固定安装在底座(5)上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体(6)和直线电机线圈(7)；其中：直线电机永磁体(6)固定安装在底座(5)的上端面上，直线电机线圈(7)固定安装在运动滑台(4)的下端面上；其特征在于：

增设了工作台支架(8)、直线轴承(9)、光轴(10)、拉压力传感器(11)、拉压力传感器支架(12)、螺钉(13)、立式光轴支架(14)、测距板(15)和直线位移传感器(16)，其中：沿运动滑台(4)的运动方向，工作台(1)底部的两端固定安装有2个工作台支架(8)，每个工作台支架(8)的外侧设置有2个立式光轴支架(14)，4个立式光轴支架(14)均匀分布并固定安装在运动滑台(4)的上端面上，2根光轴(10)的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架(8)上的2个直线轴承(9)与立式光轴支架(14)固定连接，2个工作台支架(8)的底部与运动滑台(4)留有间隙；拉压力传感器支架(12)水平臂的底面固定安装在运动滑台(4)上，且位于1个工作台支架(8)的内侧；沿运动滑台(4)的运动方向，拉压力传感器(11)位于拉压力传感器支架(12)和另一工作台支架(8)之间，一端与拉压力传感器支架(12)垂直臂固定连接，另一端与工作台支架(8)固定连接；直线位移传感器(16)固定安装在底座(5)的上端面上，与直线位移传感器(16)对应，测距板(15)固定安装在运动滑台(4)的端部上。

2.根据权利要求1所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：拉压力传感器(11)采用双作用拉压力s型传感器。

3.根据权利要求1所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：拉压力传感器(11)采用应变测力器。

4.根据权利要求1所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：拉压力传感器(11)采用压电测力器。

5.根据权利要求1所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：运动滑台驱动装置采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。

6.根据权利要求1所述的用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，其特征在于：运动滑台驱动装置采用气动伺服驱动方式。

技术总结
本发明涉及一种用于切削加工的单轴恒力加工补偿装置，包括工作台、工作台支架、直线轴承、光轴、拉压力传感器等，特征是：沿运动滑台的运动方向，工作台底部的两端固定安装有2个工作台支架，每个工作台支架的外侧设置有2个立式光轴支架，4个立式光轴支架均匀分布并固定安装在运动滑台的上端面上，2根光轴的两端分别穿过固定嵌装在工作台支架上的2个直线轴承与立式光轴支架固定连接；拉压力传感器一端与拉压力传感器支架垂直臂固定连接，另一端与工作台支架固定连接。采用本发明，能够测量并调整平面内单向的加工力，通过微调加工参数，使切削力稳定在一定的范围内，对于提高工件加工质量的稳定性具有重要意义。

技术研发人员：程祥;李阳;凌四营;蔡红珍;杨先海;郑光明;蔡引娣;徐汝锋;刘焕宝;赵光喜;孟建兵
受保护的技术使用者：山东理工大学;大连理工大学
技术研发日：2020.08.19
技术公布日：2020.11.20