[发明专利]间隙磁吸附式二维磨削力测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械加工过程中磨削力的测试系统，属于力测量技术领域。

背景技术

为了设计磨削加工设备，尤其是磨削机器人，需要了解不同磨削材料、不同砂轮和不同工艺参数下的磨削力(正压力和切向力)范围。磨削力测量设备通常采用传统磨床和二维或多维测力传感器实现，实验设备复杂、成本昂贵。

现有技术中大量可用于力测量的装置(如中国发明专利公开：CN101524818、CN101526406和CN101131335)多采用测力传感器，并无合适的磨削装置，不能直接用于磨削力测量，只能与大型磨床配合使用，还需要另行设计合适的辅助工装，工作繁琐，且实验成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有磨削力测试设备结构复杂、成本昂贵的问题，提供一种间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，能够同时用于磨削加工和数据采集及处理，结构紧凑、体积小，且成本较低。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：包括牵引装置、导磁轨道平台、升降加工装置、磁吸附式移动机构和数据采集系统；

所述牵引装置包括牵引电机、牵引轮和牵引绳；

所述数据采集系统包括至少三个测量Z方向受力的力传感器、一个测量X方向受力的力传感器、采集卡和计算机；

所述磁吸附式移动机构含有磁吸附单元和万向滚珠，磁吸附单元包括轭铁和磁体，轭铁和磁体组成磁路；磁吸附单元通过万向滚珠沿轨道平台上的轨道运动；磁吸附单元与导磁平台之间留有间隙；

测量Z方向受力的力传感器安装在升降加工装置底部，并与磁吸附单元固接；

测量X方向受力的力传感器固定在升降加工装置上，并与牵引绳一端连接，牵引绳与导磁轨道平台上的轨道平行；牵引绳的另一端固定在牵引轮的圆周上，牵引轮与电机的输出轴相连；

所述升降加工装置包括机架、砂轮、砂轮升降机构、垂直导向装置、水平导向装置、末端滑块和磨削电机；磨削电机的输出轴通过传动机构与砂轮相连，砂轮安装在所述的末端滑块上；所述砂轮升降机构包含一个升降连杆组，升降连杆组一端与末端滑块铰接，另一端与水平导向装置铰接；所述水平导向装置包括水平导向电机、丝杠、设置在丝杠上的第一螺母块和第二螺母块、水平导向件、第一水平移动块和第二水平移动块；所述的第一水平移动块和第二水平移动块的一端分别与水平导向件连接，另一端与所述的第一螺母块和第二螺母块连接，第一螺母块和第二螺母块旋向相反；所述垂直导向装置至少包括一个垂直导向件，垂直导向件固定在机架上；所述的末端滑块沿垂直导向件上下滑动。

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：所述磁吸附式移动机构含有三个磁吸附单元和三个万向滚珠；每个磁吸附单元通过一个万向滚珠沿轨道平台上的轨道运动；三个万向滚珠呈正三角形布置，且经过正三角形中心的法线与牵引绳方向垂直相交。

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：所述牵引装置还含有传动机构，该传动机构的输入轴与牵引电机的输出轴相连，输出轴与牵引轮相连；所述的传动机构采用齿轮传动机构、涡轮蜗杆传动、皮带传动机构或链条传动机构。

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：所述的升降连杆组采用X形连杆，X形连杆包括两根铰接成X形的杆件，两根杆件的一端分别与末端滑块固定连接，两根杆件的另一端分别与水平导向装置中的第一水平移动块和第二水平移动块铰接。

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：所述的升降连杆组采用V形连杆，V形连杆包括两根铰接成V形的杆件，两根杆件的末端与末端滑块固定连接，两根杆件的另一端分别与水平导向装置中的第一水平移动块和第二水平移动块铰接。

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：所述的升降连杆组采用X+V形连杆，X+V形连杆包括两根铰接成X形的杆件和两根铰接成V形的杆件，杆件的上端与水平导向装置中的水平移动块铰接，杆件的下端与末端滑块连接；X形的杆件在V形的杆件上面或在V形的杆件下面。

本发明所述的间隙磁吸附式二维磨削力测试系统，其特征在于：所述力传感器包括电阻式和压电式一维或二维测力传感器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

该发明不但能够同时进行磨削加工和数据采集及处理，而且结构紧凑、体积小，便于安装拆卸和调整、成本低廉，非常适合磨削测力试实验；同时容易推广到其它应用领域，如铣削、切割测力等。

附图说明