基于實(shí)時(shí)在線力可測的智能磨拋夾具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于實(shí)時(shí)在線力可測的智能磨拋夾具，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。工件夾具與直線光軸通過光軸緊固螺釘固定連接，該直線光軸底部在直線軸承導(dǎo)軌中與測力傳感器螺紋聯(lián)接，測力傳感器在直線軸承導(dǎo)軌內(nèi)底部與轉(zhuǎn)接板螺紋聯(lián)接，直線軸承與轉(zhuǎn)接板通過直線軸承安裝孔螺紋緊固，工件夾具與限扭軸承通過限扭軸承安裝孔螺紋連接，限扭軸承與限扭支架上的限扭軸承導(dǎo)向軌間隙配合，限扭支架與轉(zhuǎn)接板通過各自的限扭支架安裝孔一、限扭支架安裝孔二螺紋連接。優(yōu)點(diǎn)在于：能夠穩(wěn)定夾持工件，力傳感器測量所得數(shù)據(jù)為真實(shí)加工力，兼顧夾具功能，穩(wěn)定夾持工件，結(jié)構(gòu)新穎，造價(jià)低廉，適用于智能精密及超精密研磨、拋光及銑削等加工。
【專利說明】
基于實(shí)時(shí)在線力可測的智能磨拋夾具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于二維超聲振動(dòng)拋光加工及其他相關(guān)切削加工，如何準(zhǔn)確測量加工力是一個(gè)難題，而實(shí)時(shí)在線控制更是一個(gè)重要的課題。在磨拋加工中，對夾具的設(shè)計(jì)要求，夾具剛度大，定位準(zhǔn)確，而力測量又要求需要放開測量方向的平移自由度。常規(guī)力測量在設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)盡量減少接觸。而實(shí)時(shí)在線測量加工力，要求測量裝置其他方向具有較大的剛度，同時(shí)在測量方向要盡量避免摩擦?，F(xiàn)有力測量多關(guān)注傳感器測量原理方面的創(chuàng)新，如壓電式、應(yīng)變式，或者是致力于測量維度的多元化，追求多方向多角度的力測量，對于所測力究竟是不是真實(shí)加工力關(guān)注甚少，往往所測力會(huì)被夾具固定剛度要求所產(chǎn)生的摩擦、扭矩等抵消掉很大一部分;現(xiàn)有加工夾具設(shè)計(jì)除了考慮夾持穩(wěn)定性(增大剛度)外，多致力于具體應(yīng)用場所可夾工件的數(shù)目、形狀多樣化，無法兼顧力測量的功能;現(xiàn)有加工力測量也大多利用磨拋工具側(cè)的力傳遞來進(jìn)行加工力測量，而實(shí)際加工中，加工工具本身有變形，且有磨損，還有機(jī)床精度、力傳遞過程中的摩擦磨損、扭矩磨損，傳遞給力傳感器的力與真實(shí)加工力之間存在很大的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種基于實(shí)時(shí)在線力可測的智能磨拋夾具，以解決存在的夾具沒有力測量功能，不能準(zhǔn)確傳遞加工力的問題。
[0004]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:工件夾具與直線光軸通過光軸緊固螺釘固定連接，該直線光軸底部在直線軸承導(dǎo)軌中與測力傳感器螺紋聯(lián)接，測力傳感器在直線軸承導(dǎo)軌內(nèi)底部與轉(zhuǎn)接板螺紋聯(lián)接，直線軸承與轉(zhuǎn)接板通過直線軸承安裝孔螺紋緊固，工件夾具與限扭軸承通過限扭軸承安裝孔螺紋連接，限扭軸承與限扭支架上的限扭軸承導(dǎo)向軌間隙配合，限扭支架與轉(zhuǎn)接板通過各自的限扭支架安裝孔一、限扭支架安裝孔二螺紋連接；
[0005]所述工件夾具的結(jié)構(gòu)是:包括供液槽，工件槽用于與工件間隙配合定位、再通過工件限扭螺釘壓緊工件限扭鍵于斜鍵槽處，轉(zhuǎn)接板上開有力傳感器導(dǎo)線槽。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:能夠穩(wěn)定夾持工件，由于夾具在各個(gè)方向的剛度足夠大，使其在加工過程中不發(fā)生扭轉(zhuǎn)及移動(dòng)，同時(shí)提供拋光液循環(huán)槽，供給加工中的拋光液，且不會(huì)濺出；同時(shí)在夾具底部聯(lián)接一套力測量裝置，準(zhǔn)確測量加工的壓力，供采集數(shù)據(jù)。包括力傳感器在內(nèi)的整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎，性能可靠，造價(jià)低廉，實(shí)用性強(qiáng);能夠?qū)崟r(shí)在線顯示加工力，用于實(shí)時(shí)反饋至力控制系統(tǒng);準(zhǔn)確傳遞加工力，增大測量方向以外的剛度，又從多角度避免測量方向的磨擦，使得力傳感器測量所得數(shù)據(jù)為真實(shí)加工力，同時(shí)兼顧夾具功能，穩(wěn)定夾持工件，結(jié)構(gòu)新穎，造價(jià)低廉，適用于智能精密及超精密研磨、拋光及銑削等加工;具體分析如下:
[0007]工件夾具將工件的外圓周及底部固定，各向剛度很大，就能穩(wěn)定夾持工件，且不產(chǎn)生多余自由度，設(shè)有供液槽以保證拋光液不會(huì)濺出；
[0008]直線軸承與直線光軸配合，具有摩擦小，且比較穩(wěn)定，不隨軸承速度而變化，能獲得靈敏度高、精度高的平穩(wěn)直線運(yùn)動(dòng)，而加工力隨工況變化引起直線光軸在測量方向位移變化復(fù)雜，有時(shí)運(yùn)動(dòng)速度也很高，本實(shí)用新型所選金屬直線軸承適合低載荷高速運(yùn)動(dòng)，而且成本低廉，完美賦予工件夾具豎直方向優(yōu)異的線性移動(dòng)性能，這樣就能保證測力傳感器所測力的靈敏性，工件所受加工力能通過與工件夾具固連的直線光軸的位移傳遞給測力傳感器；
[0009]限扭支架嚴(yán)格限制工件夾具扭轉(zhuǎn)的同時(shí)，與限扭軸承配合保證了工件夾具優(yōu)異的豎直移動(dòng)線性，限扭軸承為螺栓型滾輪軸承，能承受高徑向力，如果出現(xiàn)傾斜邊緣載荷較低，相配的軌道的磨損較小并延長軌道的工作壽命;這些優(yōu)異的特性使得工件夾具受力時(shí)，與其固連的限扭軸承能幾乎無摩擦的在限扭軸承導(dǎo)向軌內(nèi)平移。
【附圖說明】
[00?0]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型的局部剖視圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型工件夾具的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型工件夾具的工件限扭鍵安裝示意圖；
[0014]圖5是本實(shí)用新型工件夾具的工件限扭鍵結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6是本實(shí)用新型限扭支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖7是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖8是本實(shí)用新型力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖9是應(yīng)用實(shí)例的總體結(jié)構(gòu)圖；
[0019]其中:1、工件夾具，2、直線軸承，3、限扭支架，4、轉(zhuǎn)接板，5、限扭軸承，6、測力傳感器，7、直線光軸，8、光軸緊固螺釘，9、機(jī)床主體，1、機(jī)床z軸，11、機(jī)床X軸，12、機(jī)床y軸，13、磨拋工具，14、磨拋工具頭，15、工件，101、工件限扭螺釘，102、斜鍵槽，103、工件槽，104、供液槽，105、限扭軸承安裝孔，106、工件限扭鍵，301、限扭軸承導(dǎo)向軌，302、限扭支架安裝孔，401、裝置總體安裝孔，402、力傳感器導(dǎo)線槽，403、限扭支架安裝孔，404、直線軸承安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0020]工件夾具I與直線光軸7通過光軸緊固螺釘8固定連接，該直線光軸底部在直線軸承2導(dǎo)軌中與測力傳感器6螺紋聯(lián)接，測力傳感器6在直線軸承2導(dǎo)軌內(nèi)底部與轉(zhuǎn)接板4螺紋聯(lián)接，直線軸承2與轉(zhuǎn)接板4通過直線軸承安裝孔404螺紋緊固，工件夾具I與限扭軸承5通過限扭軸承安裝孔105螺紋聯(lián)接，限扭軸承5與限扭支架上的限扭軸承導(dǎo)向軌301間隙配合，限扭支架3與轉(zhuǎn)接板4通過各自的限扭支架安裝孔一302、限扭支架安裝孔二403螺紋連接；
[0021]所述工件夾具I結(jié)構(gòu)是:包括供液槽104，工件槽103用于與工件間隙配合定位，再通過工件限扭螺釘101壓緊工件限扭鍵106于斜鍵槽102處，轉(zhuǎn)接板上開有力傳感器導(dǎo)線槽402，保證直線軸承緊定的同時(shí)將力傳感器數(shù)據(jù)線引導(dǎo)出來。
[0022]限扭軸承5為螺栓型滾輪軸承，直線光軸為直線軸承用光軸，工件限扭鍵與工件接觸部位盡量粗糙，工件限扭鍵與斜鍵槽配合面具有一定斜度，且工件限扭鍵的螺釘安裝孔為半開孔，使其緊固時(shí)能有一定的滑動(dòng)，便于擠緊工件。
[0023]應(yīng)用實(shí)例如圖9所示，磨拋機(jī)床由工件夾具1、機(jī)床主體9、機(jī)床z軸10、機(jī)床X軸11、機(jī)床y軸12、磨拋工具13、磨拋工具頭14、工件15組成，工件緊定于工件槽中，拋光液置于供液槽104中，工件夾具通過裝置總體安裝孔401安裝于機(jī)床X軸11上，磨拋工具13安裝于機(jī)床z軸10上，機(jī)床z軸10、機(jī)床X軸11、機(jī)床y軸12精密安裝于機(jī)床主體9上。
[0024]各部件安裝調(diào)試完畢后，通過機(jī)床z軸進(jìn)給，磨拋工具頭與工件接觸，并通過進(jìn)給量施加加工力于工件上，而安裝在工件槽內(nèi)的工件，因有工件限扭鍵與斜鍵槽通過螺釘緊固，且在限扭鍵上開了一條槽給予限扭鍵一定的摩擦滑動(dòng)自由度，能有效擠緊工件，限制工件的扭轉(zhuǎn)，工件槽限制工件各向自由度；當(dāng)拋磨拋工具施加力于工件上時(shí)，因工件夾具與直線光軸抱緊，不能扭轉(zhuǎn)、平移，加工力使工件夾具產(chǎn)生加工力方向上的平移，直接傳遞給直線光軸，直線軸承的優(yōu)異性能，使直線光軸能幾乎無摩擦地平移，與直線光軸聯(lián)接的測力傳感器因直線光軸的平移產(chǎn)生其測量方向上的位移及形變，從而轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)放大器放大即可由數(shù)據(jù)采集卡采集至電腦，然后基于Iabview實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示加工力數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)反饋控制加工力，可實(shí)現(xiàn)加工力恒定或按所需變化;直線軸承在加工力測量方向幾乎無摩擦，所以扭轉(zhuǎn)自由度通過限扭支架限制，限扭支架固定在轉(zhuǎn)接板上，限制了各向自由度，限扭支架上開有導(dǎo)向槽，與限扭軸承間隙配合，限扭軸承能在導(dǎo)線槽內(nèi)無摩擦滑動(dòng)，而不可扭轉(zhuǎn)，限扭軸承的螺紋端與工件夾具緊定，則既限制了工件的扭轉(zhuǎn)又實(shí)現(xiàn)工件在加工力測量方向無摩擦;實(shí)際加工中，因機(jī)床自由度及工件表面面型不同，加工力可能不在豎直方向，可通過測量所得豎直方向力經(jīng)坐標(biāo)變換換算成實(shí)際加工力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于實(shí)時(shí)在線力可測的智能磨拋夾具，其特征在于:工件夾具與直線光軸通過光軸緊固螺釘固定連接，該直線光軸底部在直線軸承導(dǎo)軌中與測力傳感器螺紋聯(lián)接，測力傳感器在直線軸承導(dǎo)軌內(nèi)底部與轉(zhuǎn)接板螺紋聯(lián)接，直線軸承與轉(zhuǎn)接板通過直線軸承安裝孔螺紋緊固，工件夾具與限扭軸承通過限扭軸承安裝孔螺紋連接，限扭軸承與限扭支架上的限扭軸承導(dǎo)向軌間隙配合，限扭支架與轉(zhuǎn)接板通過各自的限扭支架安裝孔一、限扭支架安裝孔二螺紋連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實(shí)時(shí)在線力可測的智能磨拋夾具，其特征在于:所述工件夾具的結(jié)構(gòu)是:包括供液槽，工件槽用于與工件間隙配合定位、再通過工件限扭螺釘壓緊工件限扭鍵于斜鍵槽處，轉(zhuǎn)接板上開有力傳感器導(dǎo)線槽。
【文檔編號】B24B41/06GK205497218SQ201620239540
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】宋盾蘭, 趙繼, 冀世軍, 周淑紅, 張洪旭, 盧磊, 王昕 , 曲興田
【申請人】吉林大學(xué)