[发明专利]一种快速刀具伺服车削的三向切削力测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种快速刀具伺服车削的三向切削力测量方法及装置，属于超精密切削、切削力测量和光学零件切削加工等技术领域，适用于快速刀具伺服车削的三向切削力的测量。在快速刀具伺服装置沿Y向布置三个呈等腰三角形分布的压力传感器，可在Z向高频往复加工工件的同时测出切削力，经过三次动力学分析，可得出XYZ三向切削力真值与对应测量值的关系。其中，Z向切削力可由压力传感器三测出，Y向切削力由压力传感器一和压力传感器二的相同的测量成分测出，X向切削力由压力传感器一和压力传感器二的测量值采用差动算法测出。本发明的方法及装置具有切削力测量全面、准确性较高、可避免压电叠堆驱动力对切削力测量的干扰等优点。

主权项

一种快速刀具伺服车削的三向切削力测量方法，其特征在于包括下列步骤：(1)将三个完全相同的压力传感器沿Y向立着安装在快速刀具伺服机构的微动平台上，其中压力传感器一和压力传感器二安装在前端，压力传感器三安装在微动平台的内部，三个压力传感器成等腰三角形分布，压力传感器一和压力传感器二位于该等腰三角形的底边上，压力传感器三位于顶点；(2)用T形杠杆式刀架压紧这三个压力传感器，金刚石车刀安装在杠杆式刀架上，并与杠杆式刀架紧密结合在一起，三个压力传感器、T形杠杆式刀架、金刚石车刀和微动平台共同组成快速刀具伺服机构的切削力测量系统；(3)将具有切削力测量系统的快速刀具伺服装置安装在车床的溜板上，车床主轴带动工件作旋转运动，快速刀具伺服装置驱动金刚石车刀对工件进行往复切削，从而在金刚石车刀上产生切削力Fc，其分力为Z向切削力真值Fcz、Y向切削力真值Fcy、X向切削力真值Fcx；(4)金刚石车刀和T形杠杆式刀架的整体将在分力Fcz的作用下绕Tcz点振动，经过动力学分析，可求得Z向切削力测量值与Z向切削力真值Fcz的关系，其中Z向切削力测量值由压力传感器三给出；(5)金刚石车刀和T形杠杆式刀架的整体将在分力Fcy的作用下绕Tcy点振动，经过动力学分析，可求得Y向切削力测量值与Y向切削力真值Fcy的关系，其中Y向切削力测量值由压力传感器一和压力传感器二给出；(6)金刚石车刀和T形杠杆式刀架的整体将在分力Fcx的作用下绕Tcx点振动，经过动力学分析，采用差动算法，可求得X向切削力测量值与X向切削力真值Fcx的关系，其中X向切削力测量值由压力传感器一和压力传感器二给出。