一种应用于刀柄式压电测力仪静态标定中的夹具

摘要

本发明属于传感、测控技术领域，公开了一种应用于刀柄式压电测力仪静态标定中的夹具，利用下挡板与测力仪刀柄结构通过螺栓相接的方式，简化传统的以刀柄锥面为主要定位结构与夹具类似主轴的结构相连接，辅助键、V型块和定位块的定位、定心和夹紧的作用将测力仪夹紧、定位。具有简化夹具结构，对测力仪的准确装夹等优点，且能准确实现轴向力、切向力、径向力和扭矩四分量的静态标定工作。

说明书

技术领域

本发明属于传感、测控技术领域，特别应用于机床加工领域的切削力标定。本夹具是针对对刀柄式压电测力仪静态标定时所设计，以辅助测试系统对测力仪的F_z轴向力、F_x、F_y侧向力、M_z扭矩进行静态标定。

背景技术

随着现代机械加工的高速发展以及工业机械化程度的普遍提高，机床加工过程中的切削力测量，特别是F_z轴向力、F_x、F_y径向力和切向力、M_z扭矩的实时监测对提高机床加工的效率和刀具寿命具有重要的意义。静态标定是依据测力仪标定原理，利用测力仪标定装置，按照一定的标定方法，建立测力仪测量信号与所受切削力关系的过程。刀柄式压电测力仪的静态标定关系到机床加工实时监测过程中测量的精准度，所以，对测力仪进行静态标定尤为重要。

测力仪在静态标定过程中，夹具的作用是用来固定测力仪，使之占有正确的位置，辅助测试系统对测力仪进行静态标定的装置。测力仪的静态标定时，通过夹具对测力仪定位、夹紧，保障测力仪处于平衡位置。然而对于具有刀柄式测力仪在静态标定时，如何将其定位、夹紧一直是研究人员关注的重点。一般情况下，刀柄式测力仪以刀柄锥面为主要定位结构，同时与夹具中类似主轴的结构相连接，辅助以其他的加紧、受力部分来进行静态标定工作。这种方式充分利用了刀柄结构形式的特点，然而这种用于静态标定时的夹具设计具有结构复杂、制作难度高、对夹具的精度要求较高等特点。因此设计一种结构简单、测量精度高同时又能实现对刀柄式测力仪精确装夹的新型标定夹具显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术难题是改变传统刀柄式压电测力仪的静态标定时所使用的夹具的结构形式，简化夹具结构和提高静态标定的测量精度等，利用V型块和支撑板保证刀柄式测力仪与支撑架圆心区域同轴心，并起到定位、夹紧的作用；刀柄结构穿过支撑架圆心区域与下端挡板通过螺栓相固接，刀柄结构与支撑架部分通过键连接；测力仪底端部分通过螺栓与夹具的上盖板相接；本发明能够实现对刀柄压电式测力仪三个方向力和扭矩四个分量的精确标定。

本发明的技术方案：

一种应用于刀柄式压电测力仪静态标定中的夹具，主要由夹具上盖板1、夹具支撑架2、V型块3、夹具下挡板4、定位板9以及螺栓组成；

所述的夹具上盖板1是箱式结构，其一表面的中心设有凸台15，以保证夹具上盖板1与刀柄压电式测力仪6中心的空心部分有良好的接触，加载载荷时不会有凹陷工况出现；夹具上盖板1两侧设有加厚区域14，以便施加扭矩标定；夹具上盖板1通过第五螺栓11和刀柄压电式测力仪6相接；

所述的夹具支撑架2是π字型结构，其上平面设有定位通孔12，定位通孔12处设有键槽13，刀柄压电式测力仪6通过键槽13与夹具支撑架2相接，刀柄压电式测力仪6穿过该定位通孔12并实现初步定位；V型块3开口端和定位板9通过第三螺栓8拼接，并通过第四螺栓10固定在夹具支撑架2的上平面，二者拼接形成的通孔对刀柄压电式测力仪6进一步定位和夹紧；刀柄压电式测力仪6穿过夹具下挡板4上的通过，并通过第一螺栓5与夹具下挡板4固接，进一步对刀柄压电式测力仪6夹紧；夹具下挡板4两端通过第二螺栓7与夹具支撑架2相接。

本发明的有益效果：设计发明了一种刀柄式压电测力仪静态标定中的夹具，利用下挡板与测力仪刀柄结构通过螺栓相接的方式，简化了传统的以刀柄锥面为主要定位结构，以及与夹具类似主轴的结构相连接的方式，辅助键、V型块和定位块的定位、定心和夹紧的作用将测力仪夹紧、定位。具有结构简化以及对测力仪的准确装夹等优点，且能准确实现轴向力、切向力、径向力和扭矩四分量的静态标定工作。

附图说明

图1为本发明的夹具的整体结构示意图。

图2为本发明的夹具的支撑架。

图3为本发明的V型块和定位块。

图4为本发明的夹具下挡板。

图5为本发明的夹具上盖板。

图中：1夹具上盖板；2夹具支撑架；3 V型块；4夹具下挡板；5第一螺栓；6刀柄式压电测力仪；7第二螺栓；8第三螺栓；9定位板；10第四螺栓；11第五螺栓；12定位通孔；13键槽；14夹具上盖加厚区；15凸台。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

夹具下挡板4位于夹具支撑架2中间，进一步的，位于标定装置与夹具支撑架2相接区域的上方，通过第二螺栓7与夹具支撑架2相接；刀柄式压电测力仪6嵌入1～2mm深的定心通孔12中用以初步定位，与夹具下挡板4通过连接第一螺栓5相接，并通过键槽13与夹具支撑架2相接；V型块3位于夹具支撑架2上表面，通过第三螺栓8与夹具支撑架2相接；定位板9位于V型块3的一端，一方面将刀柄式压电测力仪6推入V型块3定位区域，对刀柄式压电测力仪6进一步定位，另一方面通过第四螺栓10与V型块3连接；夹具上盖板1与刀柄压电式测力仪6通过第五螺栓11相接；夹具支撑架2和标定装置通过螺栓相接就可以进行静态标定了。本发明具有简化夹具结构，对测力仪的准确装夹等优点，且能准确实现轴向力、切向力、径向力和扭矩四分量的静态标定工作。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。