[发明专利]一种键槽拉刀拉削力的测量装置及方法

说明书

本发明提供一种键槽拉刀拉削力的测量装置及方法，装置包括主拉削力测量组件和轴向推力测量组件；轴向推力测量组件包括测量工件和轴向推力测量棒；主拉削力测量组件包括对称设置的前置盘片和后置盘片，以及均匀固定设置在前置盘片和后置盘片之间的连接棒组；后置盘片、前置盘片和测量工件贴合固定在拉床上。方法包括：1.键槽拉刀放置在导套中，主拉削力测量组件和测量工件套装于导套后；2.轴向推力测量棒安装到测量工件的引导孔中，按设定预紧力顶紧在导套上；3.启动拉床后，主拉削力和轴向推力信号分别由主拉削力应变片与轴向推力应变片采集输出，得到键槽拉刀的拉削力。本发明能够实时进行测量，结构简单，设计合理，操作简单，使用方便。

技术领域

本发明属于键槽拉刀设计领域，涉及键槽拉刀工作中的拉削力的测量，具体为一种键槽拉刀拉削力的测量装置及方法。

背景技术

对于传统加工方式，工件内廓形的加工，如通孔和异型通槽的加工十分困难，而拉削加工对此有着独有的优势。拉刀作为特种刀具，刀体上分布着一系列切削齿。切削齿形状的不同保证在拉削过程对工件材料分层的去除以获取目标加工廓形。此外，在一次工作行程中，能够依次完成粗——半精——精加工，因此生产效率高。拉刀的设计十分复杂，需要确定一系列参数，主要包括前角、槽深、齿宽、齿升量以及齿距等。这些参数都以切削余量和刃口状态的方式直接决定了拉削过程的切削力、排屑状况以及加工表面质量。拉削的加工效率由拉刀长度决定，而且长度是由切齿的组合方式决定的。因此，拉刀自身结构参数的合理设计对于保障其加工精度和加工表面质量并维护生成效率十分重要。

拉削力直接决定着拉刀的使用寿命和加工表面质量。因此，拉削力的精确测量对于拉刀的设计与实际检验非常有意义。对拉削而言，每一个切削齿所受的力由该齿的齿升量和参与切削的有效宽度共同决定。与此同时，同时参与切削的切削齿共同决定了总切削力，而且同时切削齿数的变化形成了总拉削力的波动。因此，在拉刀的设计中，想要得到最佳的设计方案，拉削力是一个关键控制要素，例如，切削齿和刀体的强度必须满足最大的拉削力要求，同时兼顾容屑空间的工艺要求，以及切削热的转化与控制等。

但是，对于现有的测量方法，由于拉刀切削齿的形状及其组合形式多变，以及切削过程切削齿的变化，难以得到恒定状态的拉削力用于测量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种键槽拉刀拉削力的测量装置及方法，结构简单，设计合理，能够从拉刀几何特征出发实现拉削力的测量与提取。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种键槽拉刀拉削力的测量装置，包括主拉削力测量组件和轴向推力测量组件；

所述的轴向推力测量组件包括测量工件和轴向推力测量棒；测量工件的中心设置有加工孔，侧面设置有由测量工件外表面到内部加工孔贯穿的引导孔，轴向推力测量棒包括棒体和沿轴向固定在棒体外侧的轴向推力应变片，轴向推力测量棒设置在引导孔中与键槽拉刀的导套顶紧；

所述的主拉削力测量组件包括对称设置的前置盘片和后置盘片，以及均匀固定设置在前置盘片和后置盘片之间的连接棒组；前置盘片和后置盘片中心设置有与键槽拉刀不干涉的拉刀过孔；连接棒组内至少包括三个连接棒，其中至少一个连接棒上沿轴向固定主拉削力应变片；

依次穿过导套设置的后置盘片、前置盘片和测量工件贴合固定在拉床上。

优选的，加工孔与导套的底部呈间隙设置。

优选的，引导孔外端配合设置有顶紧螺钉，用于将棒体顶紧在导套上。

优选的，引导孔内端设置有用于主拉削力应变片的引线引出的缺口。

优选的，拉刀过孔包括中心通孔和在中心通孔上沿键槽拉刀切削齿方向设置的凹槽；中心通孔与导套的底部贴合设置，凹槽的宽度大于导套的宽度。

优选的，连接棒通过两端设置的连接螺钉固定在前置盘片和后置盘片之间。