申请/专利权人：河南理工大学

申请日：2018-08-22

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN109060102B

主分类号：G01H1/16

分类号：G01H1/16;G01M13/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：本发明公开了一种模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，它包括负载施加装置、测力仪、激光位移传感器、装置外部框架和被检测超声钻削装置；所述负载施加装置，通过固定压力板于装置两侧滚珠丝杠连接的直线导轨之间进行施加负载力；所述测力仪水平固定于装置底座上；激光位移传感器通过活动支架固定于装置顶部；所述测力仪的测力仪传感器通过数据采集系统与计算机连接；所述激光位移传感器通过数据采集系统与计算机连接；所述被检测超声钻削装置放置于锁刀座内，锁刀座通过螺栓固水平定于测力仪上。本发明将测力仪传感器优势与负载施加装置优势互补，通过伺服电机实现对钻削刀具负载力的大小的控制，通过电脑实时显示负载力的变化和钻削刀具的振幅变化。

主权项：1.一种模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，包括支撑框架，所述支撑框架由顶座、支撑杆和底座构成，其特征是：所述底座上设置一个测力仪传感器，所述测力仪传感器上设置一个锁刀座，所述锁刀座上设置有超声钻削装置，所述超声钻削装置通过导线与超声波电源连接，所述超声钻削装置的上端设置有钻削刀具，所述支撑框架上设置两个丝杠和两个直线导轨，两个所述丝杠和两个所述直线导轨均分别位于所述锁刀座的两侧，两个所述丝杠上均设置一个丝杠螺母，两个所述丝杠之间设置有传动机构，并且一个所述丝杠的端部与伺服电机连接，两个所述直线导轨上分别设置一个滑块，两个所述滑块之间设置有压力板，每一个所述直线导轨上的滑块与同一侧的所述丝杠上的丝杠螺母连接在一起，所述压力板上设置有贯通孔，该贯通孔与所述钻削刀具相对应，所述顶座上设置有激光位移传感器，该激光位移传感器与所述钻削刀具相对应，所述激光位移传感器和测力仪传感器分别与计算机连接；所述激光位移传感器固定于活动支架一端，所述活动支架另一端安装于所述顶座上，连接处均通过预紧螺栓固定，在测量时可通过调整螺栓预紧力，来调整所述激光位移传感器位置和方向；所述压力板通过上端与下端同轴向加工出不同尺寸锥形通孔，使所述钻削刀具的刀尖可由通孔上端露出，通过所述激光位移传感器测量振幅，实际测量中根据被测量钻削刀具尺寸不同，提前更换不同孔径尺寸参数的压力板。

全文数据：模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置技术领域：本发明涉及一种超声振动钻削加工机械领域的振幅测量装置，特别是涉及一种模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置。背景技术：随着现代产品中硬脆材料所占比例越来越大，对机械零件加工质量的要求越来越高，超声加工技术得到了广泛的应用。越来越多的企业、高校及各科研单位，也逐渐开始研发超声加工装置，而在研发过程中，特别是对于超声钻削领域研发时，对于刀具振动振幅测量一直只能进行空负载状态下的测量，无法有效的测量负载状态下刀具的振动振幅大小。发明内容：本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、操作方便快捷且可实现不同负载状态下的的模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置。本发明的技术方案是：一种模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，包括支撑框架，所述支撑框架由顶座、支撑杆和底座构成，所述底座上设置一个测力仪传感器，所述测力仪传感器上设置一个锁刀座，所述锁刀座上设置有超声钻削装置，所述超声钻削装置通过导线与超声波电源连接，所述超声钻削装置的上端设置有钻削刀具，所述支撑框架上设置两个丝杠和两个直线导轨，两个所述丝杠和两个所述直线导轨均分别位于所述锁刀座的两侧，两个所述丝杠上均设置一个丝杠螺母，两个所述丝杠之间设置有传动机构，并且一个所述丝杠的端部与伺服电机连接，两个所述直线导轨上分别设置一个滑块，两个所述滑块之间设置有压力板，每一个所述直线导轨上的滑块与同一侧的所述丝杠上的丝杠螺母连接在一起，所述压力板上设置有贯通孔，该贯通孔与所述钻削刀具相对应，所述顶座上设置有激光位移传感器，该激光位移传感器与所述钻削刀具相对应，所述激光位移传感器和测力仪传感器分别与计算机连接。所述激光位移传感器固定于活动支架一端，所述活动支架另一端安装于所述顶座上，上述各部件连接处均通过预紧螺栓固定，在测量时可通过调整螺栓预紧力，来调整所述激光位移传感器位置和方向。所述压力板通过上端与下端同轴向加工出不同尺寸锥形通孔，使所述钻削刀具的刀尖可由通孔上端露出，通过所述激光位移传感器测量振幅，实际测量中根据被测量钻削刀具尺寸不同，可提前更换不同孔径尺寸参数的压力板。所述支撑框架整体采用强度和刚度较好的合金钢制作安装，有效提升整体负载力的承受极限，使装置具有良好的耐用性。通过所述伺服电机的转动控制所述压力板高度，来改变装置施加负载力的大小；所述被检测超声钻削装置放置于所述锁刀座内，所述锁刀座通过螺栓水平固定于所述测力仪传感器上。本发明的有益效果是：1、本发明突破了传统超声加工检测方法中只能检测刀具振幅或刀具负载的情况，实现了一种可以检测在负载状态下，钻削刀具的刀尖振幅检测的装置。2、本发明将测力仪传感器优势与负载施加装置优势互补，通过伺服电机的控制调整负载施加装置压力板高度，使用电脑检测可实现钻削刀具负载力大小的实时显示，可准确固定钻削刀具所承受的负载力大小。3、本发明为保证整体框架负载承受能力，在选择框架材料时，选择刚度较高的合金钢等材料，可保证在测量时，整体装置框架不易变形，且有效提升被测量的极限负载力。4、本发明为了保证适用于不同尺寸的钻削刀具，提前预设不同尺寸孔的压力板，在测量时，根据不同的钻削刀具，选择不同尺寸的压力板进行使用，保证了装置的适用性，且易于操作。5、本发明将激光位移传感器安装于活动支架一端，通过调整活动支架，可快捷的调整激光位移传感器位置，适用于不同的测量高度。6、本发明成本较低、操作简单、受环境影响小、精度能满足一般科研及事业单位要求，易于推广实施，具有良好的经济效益。附图说明：图1为模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置的结构示意图；图2为图1中压力板的结构示意图；图3为图1所示外部框架的立体图；图4为图1中超声波钻削装置的放大图。具体实施方式：实施例：参见图1-图4，图中，1-丝杠，2-底座，3-直线导轨，4-测力仪传感器，5-刀柄，6-超声钻削装置，7-锁刀座，8-滑块，9-活动支架，10-激光位移传感器，11-钻削刀具，12-压力板，13-传动机构，14-伺服电机，15-丝杠螺母。模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置包括支撑框架，支撑框架由顶座、支撑杆和底座2构成，其中：底座2上设置一个测力仪传感器4，测力仪传感器4上设置一个锁刀座7，锁刀座7上设置有超声钻削装置6，超声钻削装置6通过导线与超声波电源连接，超声钻削装置6的上端设置有钻削刀具11，支撑框架上设置两个丝杠1和两个直线导轨3，两个丝杠1和两个直线导轨3均分别位于锁刀座6的两侧，两个丝杠1上均设置一个丝杠螺母15，两个丝杠1之间设置有传动机构13，并且一个丝杠1的端部与伺服电机14连接，两个直线导轨3上分别设置一个滑块8，两个滑块8之间设置有压力板12，每一个直线导轨3上的滑块8与同一侧的丝杠1上的丝杠螺母15连接在一起，压力板12上设置有贯通孔，该贯通孔与钻削刀具11相对应，顶座上设置有激光位移传感器10，该激光位移传感器10与钻削刀具11相对应，激光位移传感器11和测力仪传感器4分别与计算机连接。优选方案：激光位移传感器10固定于活动支架9一端，活动支架9另一端安装于顶座上，上述各部件连接处均通过预紧螺栓固定，在测量时可通过调整螺栓预紧力，来调整激光位移传感器10的位置和方向，便于和钻削刀具11正对着。压力板12通过上端与下端同轴向加工出不同尺寸锥形通孔，使钻削刀具11的刀尖可由通孔上端露出，通过激光位移传感器10测量振幅，实际测量中根据被测量钻削刀具11的尺寸不同，可提前更换不同孔径尺寸参数的压力板。支撑框架整体采用强度和刚度较好的合金钢制作安装，有效提升整体负载力的承受极限，使装置具有良好的耐用性。被检测超声钻削装置6放置于锁刀座7内，锁刀座7通过螺栓水平固定于测力仪传感器4上。工作时，通过伺服电机14的转动来控制压力板12高度，以此来改变钻削刀具11所承受的负载力，该负载力的大小通过采集卡输送到计算机并显示出来，打开超声波电源，使钻削刀具11产生振动，通过激光位移传感器10来检测钻削刀具11的振幅，该振幅通过采集卡输送到计算机并显示出来，从而知道不同压力下的钻削刀具11的振幅大小。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

权利要求：1.一种模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，包括支撑框架，所述支撑框架由顶座、支撑杆和底座构成，其特征是：所述底座上设置一个测力仪传感器，所述测力仪传感器上设置一个锁刀座，所述锁刀座上设置有超声钻削装置，所述超声钻削装置通过导线与超声波电源连接，所述超声钻削装置的上端设置有钻削刀具，所述支撑框架上设置两个丝杠和两个直线导轨，两个所述丝杠和两个所述直线导轨均分别位于所述锁刀座的两侧，两个所述丝杠上均设置一个丝杠螺母，两个所述丝杠之间设置有传动机构，并且一个所述丝杠的端部与伺服电机连接，两个所述直线导轨上分别设置一个滑块，两个所述滑块之间设置有压力板，每一个所述直线导轨上的滑块与同一侧的所述丝杠上的丝杠螺母连接在一起，所述压力板上设置有贯通孔，该贯通孔与所述钻削刀具相对应，所述顶座上设置有激光位移传感器，该激光位移传感器与所述钻削刀具相对应，所述激光位移传感器和测力仪传感器分别与计算机连接。2.根据权利要求1所述的模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，其特征是：所述激光位移传感器固定于活动支架一端，所述活动支架另一端安装于所述顶座上，上述各部件连接处均通过预紧螺栓固定，在测量时可通过调整螺栓预紧力，来调整所述激光位移传感器位置和方向。3.根据权利要求1所述的模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，其特征是：所述压力板通过上端与下端同轴向加工出不同尺寸锥形通孔，使所述钻削刀具的刀尖可由通孔上端露出，通过所述激光位移传感器测量振幅，实际测量中根据被测量钻削刀具尺寸不同，可提前更换不同孔径尺寸参数的压力板。4.根据权利要求1所述的模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，其特征是：所述支撑框架整体采用强度和刚度较好的合金钢制作安装，有效提升整体负载力的承受极限，使装置具有良好的耐用性。5.根据权利要求1所述的模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置，其特征是：通过所述伺服电机的转动控制所述压力板高度，来改变装置施加负载力的大小；所述被检测超声钻削装置放置于所述锁刀座内，所述锁刀座通过螺栓水平固定于所述测力仪传感器上。

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