[实用新型]复合式智能检测切削装置

说明书

本实用新型涉及一种复合式智能检测切削装置，包括环形基座、刀头组件以及环形压电促动器，刀头组件包括柔性铰链、加速度传感器、力传感器以及刀头，环形压电促动器抵靠在柔性铰链上，力传感器检测到刀头所承受的力并进行反馈，加速度传感器检测柔性铰链上的加速度并进行反馈并得到惯性力、实际切削力以及刀具进给量。刀头切削力F通过力传感器实时得到，惯性力F2通过加速度传感器实时检测计算得到，实际切削力F通过F‑F2实时计算得到，刀具进给量通过对加速度积分实时计算得到，使用加速度传感器的优点在于精度高、结构简单、价格较低，降低装置的装配难度和成本。

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种快刀伺服技术的复合式智能检测切削装置。

背景技术

产品在进行加工时，需要采用各种加工技术以方便成型为需要的成品，快刀伺服机构使用高频切削，是加工技术领域中切削效率和切削精度最高的。目前大部分快刀伺服技术仅采用位移传感器反馈切削量且无法反馈切削力，在刀头磨损后切削精度会下降。针对这种情况，日本学者进行了改进，即增加了用力传感器刀头切削力并反馈，可以检测刀头磨损。但该改进的快刀伺服技术通过力传感器直接检测切削反馈的力，其力传感器的读数包含机构惯性力成分，受到机构惯性力的影响，无法反馈真实切削力的大小，因此快刀伺服技术精度仍可以提高。

日本专利JP4528937B2中将力传感器放置在切削装置的末端，测得的检测切削力F包含了实际切削力F1以及惯性力F2，由于力传感器位于切削装置末端，导致惯性力F2较大，刀头切削力受惯性力影响较大，从而导致刀头切削力F不能精确反应实际切削力F1的数值。

中国专利CN101456142A公开的切削装置中力传感器放置在靠近刀头的位置，虽然减少了惯性力F2对力传感器读数的影响，但是因为无法检测惯性力F2数值，仍然无法消除惯性力F2的影响，无法得到精确的实际切削力F1的数值。

上述两种方式根据刀头位置的振动频率、振动位移和质量等参数结合力传感器读数采用查表法估算实际切削力，无法精确反馈且也无法在线实时反馈实际切削力；同时，现有快刀伺服技术用位移传感器反馈切削量，位移传感器的安装需要高精度夹具及复杂调试，而在微米级刀具进给量的情况下，用于位移传感器夹持相关配合零部件加工精度要求很高，导致加工成本高，并且位移传感器的初始安装位置需要校准，校准难度较大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种快刀伺服技术的复合式智能检测切削装置，能够通过运算去除惯性力的影响，实现实时在线反馈实际切削力，同时采用加速度传感器进行刀具进给量的测算，不再需要高精度的校准。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种复合式智能检测切削装置，包括环形基座、设置于环形基座一端的刀头组件以及固定于环形基座内部并与刀头组件相抵的环形压电促动器，所述的刀头组件包括固定于环形基座端部的柔性铰链、固定于柔性铰链上的加速度传感器、固定于柔性铰链上的力传感器以及设置于力传感器上的刀头，所述的环形压电促动器抵靠在柔性铰链上，所述的力传感器检测到刀头所承受的力并进行反馈，所述的加速度传感器检测柔性铰链上的加速度并进行反馈并得到惯性力、实际切削力以及刀具进给量。

进一步具体的，所述的柔性铰链呈圆形包括位于圆周上的固定部、位于中间的工作部以及连接固定部与工作部的弹性部，所述的固定部与环形基座固定连接，所述的力传感器、刀头以及加速度传感器固定于工作部上，所述的环形压电促动器抵靠在工作部上。

进一步具体的，在所述的刀头与力传感器之间设置盖板，所述的刀头固定于盖板上，所述的盖板通过螺钉穿过盖板及力传感器固定于柔性铰链的工作部上。

进一步具体的，在所述的工作部靠近力传感器的端面上开设第一定位槽，在所述的盖板靠近力传感器的端面上开设第二定位槽，所述的第一定位槽与第二定位槽相对，所述的力传感器设置于第一定位槽与第二定位槽内。