[发明专利]一种微铣削加工中空间刀具跳动参数测量装置及提取方法

说明书

本发明公开了一种微铣削加工中空间刀具跳动参数测量装置及提取方法，测量装置包括磁性表座、测量组件和支撑组件，磁性表座包括第一磁性表座和第二磁性表座，测量组件包括激光位移传感器、第一电容传感器和第二电容传感器；支撑组件包括第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱和第四支撑柱，第一支撑柱与第一磁性表座相连、第二支撑柱与第二磁性表座相连，第三支撑柱与激光位移传感器相连、第四支撑柱与第一电容传感器和第二电容传感器相连，第一支撑柱与第三支撑柱之间能拆装地连接、第二支撑柱与第四支撑柱之间能拆装地连接。本发明具有简化了计算过程和参数，易于操作，且可以在线测量等优点。

技术领域

本发明涉及微铣削，特别涉及一种微铣削加工中基于空间角度偏摆的刀具跳动参数的测量装置及提取方法。

背景技术

随着航空航天、生物医疗、国防科技、电子通讯等行业对精密微小型零件的需求增加，微加工技术迅猛发展，微铣削技术因其三维加工能力好、能耗低等优点受到人们广泛关注。但国内微铣削技术发展较晚，且微铣削相对于宏观铣削有着尺寸效应、刀具快速磨损等独有的特点，解决这些问题的关键在于建立精确的微铣削预测力模型。由于安装误差及制造误差的存在，刀具径向跳动不可避免。刀具跳动是影响切削力模型精度的关键变量。因此，准确地提取刀具跳动参数至关重要。

目前刀具跳动通常被认为仅存在刀具轴线与主轴回转轴线之间的平行偏移，并利用激光位移传感器或者显微观察等方法，提取刀具近底部甚至刀柄处的偏心值。实际上，刀具轴线与主轴回转轴线在空间中的一般情况是两条既不相交也不平行的直线。因此上述方法不能反应刀具与主轴的几何关系。目前也存在考虑到刀具与主轴空间几何关系的模型，它们通常采用4个参数进行定义，并且其中3个参数均为角度，然而测量使用的传感器多为位移传感器，不易于测量角度，且计算过程复杂。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的不能准确反应刀具跳动几何关系，以及不易于测量和计算的问题，而提供了一种基于空间角度偏摆的刀具跳动测量装置及提取方法，本发明方法简化了计算过程和参数，易于操作，且可以在线测量。

本发明所采用的技术方案是：一种微铣削空间刀具跳动参数测量装置，所述测量装置包括：

第一磁性表座和第二磁性表座，均固定于工作台上；

测量组件，包括激光位移传感器、第一电容传感器和第二电容传感器；以及，

支撑组件，包括第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱和第四支撑柱，所述第一支撑柱与所述第一磁性表座相连、所述第二支撑柱与所述第二磁性表座相连，所述第三支撑柱与所述激光位移传感器相连、所述第四支撑柱与所述第一电容传感器和所述第二电容传感器相连，所述第一支撑柱与所述第三支撑柱之间能拆装地连接、所述第二支撑柱与所述第四支撑柱之间能拆装地连接。

进一步地，所述激光位移传感器、所述第一电容传感器和所述第二电容传感器均垂直于微铣床主轴轴线。

进一步地，所述第一电容传感器和所述第二电容传感器处于同一相位。

本发明所采用的另一技术方案是：一种基于上述测量装置的微铣削加工中空间刀具跳动参数的提取方法，包括以下步骤：

步骤1，获取微铣刀刀柄轴向位置Ⅰ和刀柄轴向位置Ⅱ之间的距离z₁以及刀柄轴向位置Ⅰ与刀尖的距离z₀，其中，刀柄轴向位置Ⅰ和刀柄轴向位置Ⅱ为微铣刀刀柄上的任意两个位置；

步骤2，主轴以恒定速度旋转，采集若干个周期内的微铣刀刀柄外轮廓跳动量数据以及刀尖轮廓数据，其中，采用第一电容传感器获取刀柄轴向位置Ⅰ的外轮廓跳动量数据，采用第二电容传感器获取刀柄轴向位置Ⅱ的外轮廓跳动量数据，采用激光位移传感器获取刀尖轮廓数据；