[实用新型]一种应变式集成化三维车削力传感器

说明书

本实用新型公开了一种应变式集成化三维车削力传感器，包括：传感器本体前端、传感器本体后端、横向十角环弹性敏感元件、纵向十角环弹性敏感元件、半导体电阻应变计；横向十角环弹性敏感元件沿传感器本体后端的横向排布，纵向十角环弹性敏感元件沿传感器本体后端的纵向排布，横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件垂直，且横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件连接为一体；横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件连接于传感器本体前端与传感器本体后端之间；半导体电阻应变计粘贴于横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件的表面。本实用新型中的传感器可以对三维切削力进行精确测量，且结构简单、易安装、通用性强。

技术领域

本实用新型涉及智能制造装备技术领域，更具体的说是涉及一种应变式集成化三维车削力传感器。

背景技术

近年来，智能制造成为我国制造业由“大”转“强”的主攻方向之一，而高档数控机床是智能制造必不可少的智能装备。机床加工过程中车刀与工件之间产生摩擦，刀具的切削能力会逐渐降低，切削力逐渐增大，进而影响加工精度。对机床切削过程中产生的切削力进行实时在线的监测，便能及时的调整切削参数，提高加工精度，实现智能加工。

实现对三维切削力的精准测量，难点在于如何保证传感器兼具高灵敏度和高固有频率，以及如何消除或减小测量过程中各切削分量之间的交叉干扰。如果想要对高档数控机床提供器件支持，就要提高传感器的性能。

因此，研究出一种可以对车削过程进行实时、在线监测与反馈，提高测量精度的应变式集成化三维车削力传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

现有的技术一般是利用四个八角半环弹性敏感元件通过螺栓固定从而形成双正交八角环弹性敏感元件，将三维车削力分量解耦到两个互相垂直的八角环平面上，而这种结构有着较大的缺陷，首先，通过四个八角半环通过螺栓固定形成两个相互垂直的八角环，在用螺栓固定的时候，两个八角半环所形成的水平八角环和两个半环形成的竖直八角环之间不是完全对称的，并且水平八角环和竖直八角环也不是完全相互垂直的，这就导致会产生较大误差，其次，靠螺栓连接的八角半环在实际测量时的刚度较小，动态性能较差。有鉴于此，本实用新型提供了一种测量精度更高，且测量准确的应变式集成化三维车削力传感器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种应变式集成化三维车削力传感器，包括：传感器本体前端、传感器本体后端、横向十角环弹性敏感元件、纵向十角环弹性敏感元件、半导体电阻应变计；

所述传感器本体前端远离所述传感器本体后端的一侧与车刀连接；

所述横向十角环弹性敏感元件沿所述传感器本体后端的横向排布，所述纵向十角环弹性敏感元件沿所述传感器本体后端的纵向排布，所述横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件垂直，且所述横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件连接为一体；

所述横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件连接于所述传感器本体前端与传感器本体后端之间；

所述半导体电阻应变计粘贴于所述横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件的表面。

采用上述技术方案的有益效果是，本实用新型中横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件垂直连接构成双正交十角环弹性敏感元件，采用互相垂直的横向十角环弹性敏感元件和纵向十角环弹性敏感元件，可以实现三维车削力的独立测量，还可以减小各向力之间的相互影响和耦合，并且所述的正交十角环弹性敏感元件是一个整体，在保证了一定的刚度条件下，灵敏度更高，测量误差较小，精度更高。

优选的，所述横向十角环弹性敏感元件包括：第一横向十角半环弹性敏感元件、第二横向十角半环弹性敏感元件；所述第一横向十角半环弹性敏感元件、第二横向十角半环弹性敏感元件分别位于所述传感器本体前端和所述传感器本体后端横向的侧面上。