[实用新型]一种切削扭矩测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，特别涉及一种切削扭矩测量装置。

背景技术

在机床加工过程中，通过对机床主轴电机及刀具所承受切削扭矩的测量，不仅可以反映出机床的负载情况，而且对机床、主轴电机以及刀具的结构研究和性能分析都能够提供数据参考和方向指导，因此对主轴电机进行切削扭矩测量是十分必要的。目前市场上用于测量切削扭矩的仪器大多依靠进口，这类仪器大多采用非接触式扭矩传感器测量切削扭矩，或利用应变片测量出机床X、Y、Z三方向受力来推算出刀具的切削扭矩，由于价格昂贵，实用性也有很大的局限，在实际应用中很受限制。为此需要开发一款操作简单、使用成本低、实用性强的切削扭矩测量装置。

发明内容

本实用新型提供了一种不同于传统测量方法的切削扭矩测量装置，实现了对切削扭矩测量仪器操作简单、使用成本低、实用性强的要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种切削扭矩测量装置，由电流传感器、转速传感器、信号处理与采集系统、计算机处理系统组成，电流传感器对应于被测系统的主轴电机与电机驱动器之间的线路；转速传感器对应于主轴电机的转动部分；电流传感器和转速传感器通过信号处理与采集系统将采集到的信号传送到计算机处理系统。

所述的计算机处理系统包含应用软件，应用软件中存有主轴电机的机械扭矩性能曲线簇，该曲线簇由测功机预先测出。根据电机自身性能，对开环控制的异步电机可测出“转速与扭矩”或“电流与扭矩”的关系曲线簇；对开环控制的同步电机、闭环控制的同步和异步电机可测出“电流与扭矩”的关系曲线簇。

在实际加工测量过程中，根据转速传感器或电流传感器检测出电机系统的转速或电流，由信号处理与采集系统处理后将数据送入计算机处理系统，通过应用软件即可在“转速与扭矩”或“电流与扭矩”关系曲线簇中查找出对应的电机输出扭矩，并且可绘制出“切削扭矩-转速曲线”或“切削扭矩-电流曲线”以及“切削扭矩-时间曲线”，以用于对机床负载、主轴电机及刀具结构的研究和性能分析。

本实用新型的有益效果在于：在实际测量过程中只需要测量出电机的电流或转速，利用空载时测出的电机机械扭矩性能曲线簇，即可得到切削扭矩，即在不需要昂贵的扭矩传感器的条件下就获得了加工过程中的切削扭矩，大大简化了测量程序，操作简单、测量成本低、实用性强。

附图说明

图1是本实用新型切削扭矩测量装置的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1所示，本实用新型的一种切削扭矩测量装置，由电流传感器3、转速传感器4、信号处理与采集系统5、计算机处理系统6组成，电机驱动器1、主轴电机2、刀具7和工件8属于被测系统。其中，电流传感器3对应于电机驱动器1与主轴电机2之间的线路设置，转速传感器4对应于主轴电机2的转动部分，并且电流传感器3和转速传感器4通过信号处理与采集系统5与计算机处理系统6接通，计算机处理系统6的内部装有用来处理测量数据的应用软件。

实施例1：测量开环控制的异步主轴电机的切削扭矩。

测量时可选择电流传感器3或转速传感器4中的之一来工作，在本实施例中，选择以转速传感器4工作，具体过程如下：在测量切削扭矩之前，先用测功机测出主轴电机2的“转速与扭矩”的关系曲线簇，并将其写入应用软件中。加工开始后，即实际测量时，转速传感器4检测出主轴电机的转速，由信号处理与采集系统5处理后，将数据传送给计算机处理系统6，然后由应用软件找出主轴电机对应的输出扭矩，并绘制出“切削扭矩-转速曲线”和“切削扭矩-时间曲线”。

实施例2：测量闭环控制的异步主轴电机的切削扭矩。

在本实施例中，只能选择电流传感器3来工作，因此转速传感器4可关闭，具体过程如下：在测量切削扭矩之前，先用测功机测出主轴电机2的“电流与扭矩”的关系曲线簇，并将其写入应用软件中。加工开始后，即实际测量时，电流传感器3检测出主轴电机的电流，由信号处理与采集系统5处理后，将数据传送给计算机处理系统6，然后由应用软件找出主轴电机对应的输出扭矩，并绘制出“切削扭矩-电流曲线”和“切削扭矩-时间曲线”。

以上实施例的主要性能指标如下：

测功机测试出主轴电机的机械扭矩性能曲线簇精度为±0.5%；

机械旋转转速测量精度为±1%；

电机系统电流测量精度为±1%。