[发明专利]一种旋转式三维压电测力刀柄装置

摘要

本发明的一种旋转式三维压电测力刀柄装置属于压电式传感器中的测力装置领域，特别涉及一种直接测量铣削、钻削等机械加工过程中刀具所受的轴向力、切向力和扭矩的装置。该装置由可换式铣刀刀柄上端、压电传感器部分、信号传输部分、刀柄下端组成。压电传感器部分由传感器上壳体、三维压电石英测量晶组、绝缘套筒、传感器下壳体、切向力、轴向力、扭矩信号内引线等组成。本发明用三个轴承分别作为压电传感器的轴向力、切向力和扭矩信号的输出途径，解决了压电传感器安装在机床主轴上时，信号的无线传输问题。本装置测量准确，减少了切屑和切削液对测力仪的损害，适用于精密零件加工中，对切削力的监控，提高切削自动化水平。

主权项

一种旋转式三维压电测力刀柄装置，其特征是，该装置由可换式铣刀刀柄上端（1）、压电传感器部分、信号传输部分、刀柄下端（24）组成；压电传感器部分由传感器上壳体（3）、三维压电石英测量晶组（27）、绝缘套筒（17）、预紧螺钉（25）、传感器下壳体（26）、扭矩信号内引线（28）、切向力信号内引线（30）、轴向力信号内引线（32）组成；三维压电石英测量晶组（27）粘在传感器下壳体（26）的内腔凸台中心上，绝缘套筒（17）紧贴在传感器下壳体（26）的内腔表面，焊接在三维压电石英测量晶组（27）上的带有绝缘外皮的扭矩信号内引线（28）、切向力信号内引线（30）和轴向力信号内引线（32）分别穿过绝缘套筒（17）、传感器下壳体（26）、绝缘内环（19）的侧壁孔，绝缘内环（19）紧贴传感器下壳体（26）的外壁并固定在传感器下壳体（26）的下端突出部位上，传感器上壳体（3）压在三维压电石英测量晶组（27）上，通过预紧螺钉（25）与三维压电石英测量晶组（27）和传感器下壳体（26）连接； 信号传输部分中，扭矩信号内引线（28）焊接在下轻型深沟球轴承（16）的内圈上，下轻型深沟球轴承（16）装在绝缘内环（19）的外侧；下绝缘定位环（15）套在绝缘内环（19）的外侧并压在下轻型深沟球轴承（16）的内圈上；切向力信号内引线（30）焊接在中轻型深沟球轴承（14）的内圈上，中轻型深沟球轴承（14）装在下绝缘定位环（15）上；上绝缘定位环（13）套在绝缘内环（19）的外侧，装在中轻型深沟球轴承（14）的内圈上；轴向力信号内引线（32）焊接在上轻型深沟球轴承（12）的内圈上，上轻型深沟球轴承（12）装在上绝缘定位环（13）上；装在传感器上壳体（3）上的绝缘定位盘（6）通过四个十字槽圆柱头螺钉（5）压在上轻型深沟球轴承（12）的内圈上；轴向力信号外引线（33）焊接在上轻型深沟球轴承（12）的外圈上，切向力信号外引线（31）焊接在中轻型深沟球轴承（14）的外圈上，扭矩信号外引线（29）焊接在下轻型深沟球轴承（16）的外圈上；上角接触球轴承（4）的外圈小端靠装在上端定位外壳（7）的孔内，上角接触球轴承（4）外圈大端向下安装在传感器上壳体（3）上，且卡在传感器上壳体（3）的轴肩上；绝缘外环（11）与外壁筒（9）底端对齐、孔对齐，安装在外壁筒（9）内，轴向力信号外引线（33）、切向力信号外引线（31）和扭矩信号外引线（29）分别穿过绝缘外环（11）和外壁筒（9）的上、中、下三个孔，绝缘外环（11）紧贴上轻型深沟球轴承（12）、 中轻型深沟球轴承（14）、下轻型深沟球轴承（16）的外圈且绝缘外环（11）的底端突出部位卡住下轻型深沟球轴承（16）的外圈，外壁筒（9）通过螺栓（8）和螺母（10）与上端定位外壳（7）连接；下角接触球轴承（21）的外圈小端靠装在下端定位外壳（20）的孔内，下角接触球轴承（21）的外圈大端向上安装在传感器下壳体（26）上，卡在传感器下壳体（26）的轴肩上，下端定位外壳（20）通过螺钉（18）与外壁筒（9）连接；铣刀刀柄上端（1）通过螺纹与压电传感器的传感器上壳体（3）连接，铣刀刀柄上端（1）的底端卡在上角接触球轴承（4）的内圈上，两个尾部有螺纹的上定位销（2）拧在铣刀刀柄上端（1）与传感器上壳体（3）连接部位的螺纹孔中，定位套（23）套在传感器下壳体（26）上顶住下角接触球轴承（21）的内圈，刀柄下端（24）通过螺纹与压电传感器的传感器下壳体（26）连接，刀柄下端（24）的轴肩顶住定位套（23），两个尾部有螺纹的下定位销（22）拧在从定位套（23）的外壁一侧的螺纹孔中。