用于切削加工的立式双向扭矩调整装置的制作方法

本发明涉及一种用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，属于机械加工装备领域。

背景技术：

曲面薄壁类零件的切削加工中，由切削力产生的切削扭矩对于工件的加工质量具有直接的影响，过大的切削扭矩会导致薄壁类零件的变形，然而在传统的加工过程中扭矩是不可控的，总是基于加工完成工件的测量来调整加工参数，进而调整加工扭矩，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加工扭矩，并通过改变切削参数将切削扭矩控制在一个稳定的值，是提高曲面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，采用加工扭矩自动化测量与调整的加工扭矩调整装置已成为自适应智能加工装备的发展趋势。目前，这种具有加工扭矩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。研究开发适用于曲面薄壁类零件、超精密类零件等加工的加工扭矩调整工作台，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立式双向扭矩调整装置。其技术方案为：

一种用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，包括三爪卡盘、x轴移动组件和y轴移动组件，x轴移动组件与y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨、4个滑块、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：x轴移动组件中，x轴运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，x轴移动组件中的2个导轨均固定安装在y轴运动滑台的上端面上；y轴移动组件中，y轴运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，y轴移动组件中的2个导轨均固定安装在底座的上端面上；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：x轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在y轴运动滑台的上端面上，x轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在x轴运动滑台的下端面上；y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在底座的上端面上，y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在y轴运动滑台的下端面上；其特征在于：

增设了扭矩传感器、x轴测距板、x轴直线位移传感器、y轴直线位移传感器和y轴测距板，其中：扭矩传感器的底部嵌装在x轴运动滑台的上端面内，且与x轴运动滑台的上端面齐平；三爪卡盘底部固定安装在扭矩传感器的顶部；x轴直线位移传感器固定安装在y轴运动滑台的上端面上，沿x轴运动滑台的运动方向，x轴测距板固定安装在x轴运动滑台的端部；y轴直线位移传感器固定安装在底座的上端面上，沿y轴运动滑台的运动方向，y轴测距板固定安装在y轴运动滑台的端部。

所述的用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，其特征在于：x轴运动滑台驱动装置和y轴运动滑台驱动装置均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立式双向扭矩调整装置，其特征在于：x轴运动滑台驱动装置和y轴运动滑台驱动装置均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，当对工件进行加工时，将工件固定安装在该装置的三爪卡盘上，该装置的底座固定安装在机床工作台上。在切削加工过程中，工件受到的扭矩通过三爪卡盘传递给扭矩传感器，即可测得加工过程中的扭矩。同时，将测得的扭矩与该装置的外置控制系统中设定的扭矩进行对比，如果测得的扭矩小于系统设定的扭矩，为了提高加工效率，可以通过运动滑台驱动装置的运动增大切削参数来增大扭矩，如果测得的扭矩大于系统设定的扭矩，为了确保加工质量，可以通过运动滑台驱动装置的运动减小切削参数来减小扭矩，确保扭矩为一个定值。

本发明与现有技术相比，其优点是：由于机械加工过程中的扭矩是不可控的，切削扭矩的波动会引起机床的振动，降低工件表面加工质量，并且加剧了刀具的额磨损，所以本发明提出了一种用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，能够通过扭矩传感器对机械加工过程中的双向扭矩进行在机精确测量，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扭矩，控制加工扭矩，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、三爪卡盘2、导轨3、滑块4、x轴运动滑台5、y轴运动滑台6、底座7、直线电机永磁体8、直线电机线圈9、扭矩传感器10、x轴测距板11、x轴直线位移传感器12、y轴直线位移传感器13、y轴测距板

具体实施方式

在图1-3所示的实施例中：包括三爪卡盘1、x轴移动组件和y轴移动组件，x轴移动组件与y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨2、4个滑块3、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：x轴移动组件中，x轴运动滑台4通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，x轴移动组件中的2个导轨2均固定安装在y轴运动滑台5的上端面上；y轴移动组件中，y轴运动滑台5通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，y轴移动组件中的2个导轨2均固定安装在底座6的上端面上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体7和直线电机线圈8；其中：x轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在y轴运动滑台5的上端面上，x轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在x轴运动滑台4的下端面上；y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在底座6的上端面上，y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在y轴运动滑台5的下端面上。

增设了扭矩传感器9、x轴测距板10、x轴直线位移传感器11、y轴直线位移传感器12和y轴测距板13，其中：扭矩传感器9的底部嵌装在x轴运动滑台4的上端面内，且与x轴运动滑台4的上端面齐平；三爪卡盘1底部固定安装在扭矩传感器9的顶部；x轴直线位移传感器11固定安装在y轴运动滑台5的上端面上，沿x轴运动滑台4的运动方向，x轴测距板10固定安装在x轴运动滑台4的端部；y轴直线位移传感器12固定安装在底座6的上端面上，沿y轴运动滑台5的运动方向，y轴测距板13固定安装在y轴运动滑台5的端部。

技术特征：

1.一种用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，包括三爪卡盘(1)、x轴移动组件和y轴移动组件，x轴移动组件与y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨(2)、4个滑块(3)、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：x轴移动组件中，x轴运动滑台(4)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，x轴移动组件中的2个导轨(2)均固定安装在y轴运动滑台(5)的上端面上；y轴移动组件中，y轴运动滑台(5)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，y轴移动组件中的2个导轨(2)均固定安装在底座(6)的上端面上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体(7)和直线电机线圈(8)；其中：x轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在y轴运动滑台(5)的上端面上，x轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在x轴运动滑台(4)的下端面上；y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在底座(6)的上端面上，y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在y轴运动滑台(5)的下端面上；其特征在于：

增设了扭矩传感器(9)、x轴测距板(10)、x轴直线位移传感器(11)、y轴直线位移传感器(12)和y轴测距板(13)，其中：扭矩传感器(9)的底部嵌装在x轴运动滑台(4)的上端面内，且与x轴运动滑台(4)的上端面齐平；三爪卡盘(1)底部固定安装在扭矩传感器(9)的顶部；x轴直线位移传感器(11)固定安装在y轴运动滑台(5)的上端面上，沿x轴运动滑台(4)的运动方向，x轴测距板(10)固定安装在x轴运动滑台(4)的端部；y轴直线位移传感器(12)固定安装在底座(6)的上端面上，沿y轴运动滑台(5)的运动方向，y轴测距板(13)固定安装在y轴运动滑台(5)的端部。

2.根据权利要求1所述的用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，其特征在于：x轴运动滑台驱动装置和y轴运动滑台驱动装置均采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。

3.根据权利要求1所述的用于切削加工的立式双向扭矩调整装置，其特征在于：x轴运动滑台驱动装置和y轴运动滑台驱动装置均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立式双向扭矩调整装置，包括三爪卡盘、扭矩传感器、底座、X轴移动组件和Y轴移动组件等，特征是：扭矩传感器支架水平臂的下端面固定安装在运动滑台水平臂的上端面上，扭矩传感器的一侧法兰面固定嵌装在扭矩传感器支架垂直臂的内侧面上，三爪卡盘水平固定安装在扭矩传感器的另一侧法兰面上；直线位移传感器固定安装在底座的侧壁上，与直线位移传感器对应，测距板固定安装在运动滑台水平臂的下端面上。采用本发明，能够测量并控制机械加工过程中扭矩的大小，通过对加工参数的微调整，使扭矩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;贺磊;刘原勇;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：2020.08.26
技术公布日：2020.11.24