CN109807405B

CN109807405B - 一种插削内齿轮的切削力测量装置

Info

Publication number: CN109807405B
Application number: CN201910093511.5A
Authority: CN
Inventors: 黎柏春; 王振宇; 董金龙; 马哲伦; 李明
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: CN109807405A

Abstract

本发明公开一种插削内齿轮的切削力测量装置，包括夹具盖、夹具底座、三维力传感器顶部连接件、三维力传感器、三维力传感器密封罩、三维力传感器底部连接板、多路传感器信号变送器、数据采集卡和计算机。内齿轮工件由夹具底座定位，夹具盖对其进行夹紧固定；夹具底座安装在三维力传感器顶部连接件上；顶部连接件固定在三维力传感器顶部；三维力传感器由密封罩密封；三维力传感器底部安装在底部连接件上；底部连接件固定在插齿机工作台上；三维力传感器输出的切削力信号经多路信号变送器和数据采集卡处理后传送到计算机。本发明结构简单、排屑排油性和密封性良好、方便实用，可为插削内齿轮的切削力测量提供一种高精度的测量装置。

Description

一种插削内齿轮的切削力测量装置

技术领域

本发明属于金属切削加工技术领域，涉及一种插削内齿轮的切削力测量装置。

背景技术

插齿加工是齿轮制造的重要工艺方法。插齿加工的切屑力是研究和控制加工工艺过程的基础和重要依据。因此，实时测量插齿加工过程中的切削力具有重要意义。

由于插齿加工过程中不仅切削力较大，而且齿轮工件不便于安装，以及插齿加工过程往往伴随插齿油的喷洒，因此直接使用测力仪测量切削力存在工件安装和测力仪传感器的密封问题。此外，插削内齿轮时还存在切屑从齿轮工件中间排出的问题。这些问题使得插削内齿轮的切削力测量一般采用电流波动的间接估计方法或模拟插齿加工的间接试验方法来实现。然而，其结果往往存在时间滞后和不准确性，也不便于插齿过程的切削力分析。因此，有必要发明一种插削内齿轮的切削力测量装置，实现切削力的直接测量。

发明内容

本发明的目的在于，针对插削内齿轮的切削力测量需求和相关技术问题，提供一种结构简单、排屑排油性和密封性良好、方便实用、测量精度高的插削内齿轮切削力测量装置。

本发明所采用的技术方案为：

一种插削内齿轮的切削力测量装置，包括夹具盖、夹具底座、三维力传感器顶部连接件、三维力传感器、三维力传感器密封罩、三维力传感器底部连接板、多路传感器信号变送器、数据采集卡和计算机；所述夹具盖为圆形，夹具盖底部设置有环形凸台；所述夹具底座为便于排油排屑的环形，所述夹具底座设有用于内齿轮定位的环形台阶，夹具底座通过螺钉固定安装在三维力传感器顶部连接件上；所述三维力传感器顶部连接件为设有四个圆周均布的倾斜排油排屑槽的圆柱体，三维力传感器顶部连接件的底部设有圆形凸台；所述三维力传感器外观几何形状为回转体，三维力传感器由三维力传感器密封罩密封；所述三维力传感器密封罩由环形耐油橡胶板和橡胶管组成，所述三维力传感器密封罩的封边采用耐油橡胶粘合剂；所述三维力传感器底部连接板为圆形，所述三维力传感器底部连接板的顶面和底面均设有圆形凸台，所述三维力传感器底部连接板由螺栓固定连接在插齿机工作台上；所述多路传感器信号变送器对三维力传感器的信号进行放大、线性补偿和温度补偿；所述数据采集卡与计算机连接，所述数据采集卡将所述多路传感器信号变送器的输出信号转换为计算机能够处理的数字信号。

所述夹具底座用于定位内齿轮工件；夹具底座和夹具盖通过内六角螺钉夹紧固定内齿轮工件。

所述三维力传感器顶部连接件通过内六角螺钉固定安装在三维力传感器顶部，所述三维力传感器顶部连接件与所述三维力传感器之间的接触面夹紧固定三维力传感器密封罩的上端。

所述三维力传感器通过内六角螺钉固定安装在所述三维力传感器底部连接板上，所述三维力传感器与所述三维力传感器底部连接板之间的接触面夹紧固定三维力传感器密封罩的下端。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的测量装置通过结构设计使夹具底座定位内齿轮工件，夹具盖夹紧工件，具有结构简单、安装便捷、刚性好的优点。

本发明的测量装置通过结构设计使夹具底座为中空环形，并将与其底部相连的三维力传感器顶部连接件设计为具有四个倾斜排油排屑槽的圆柱体，便于插削内齿轮过程中排油排屑。

本发明的测量装置通过结构设计将三维力传感器安装在密封罩内，可防止切屑和插齿油对传感器的影响和损害，从而真正实现喷洒插齿油时的插齿切削力测量。

附图说明

图1为本发明一种插削内齿轮的切削力测量装置示意图。

图2为夹具盖、夹具底座、三维力传感器顶部连接件、三维力传感器、三维力传感器密封罩、三维力传感器底部连接板和插齿机工作台的总体装配图。

图3为夹具盖、夹具底座、三维力传感器顶部连接件、三维力传感器、三维力传感器密封罩、三维力传感器底部连接板和插齿机工作台总体装配的爆炸图。

图4为夹具盖的结构示意图。

图5为夹具底座的结构示意图。

图6为三维力传感器顶部连接件的结构示意图。

图7为三维力传感器密封罩的结构示意图。

图8为三维力传感器底部连接板的结构示意图。

图中：1插齿机工作台；2三维力传感器底部连接板；3三维力传感器密封罩；4三维力传感器；5三维力传感器顶部连接件；6夹具底座；7内齿轮工件；8夹具盖；9多路传感器信号变送器；10数据采集卡；11计算机；12T型槽用螺栓；13弹簧垫圈A；14螺母；15弹簧垫圈B；16内六角螺钉A；17耐油橡胶密封垫圈；18内六角螺钉B；19弹簧垫圈C；20内六角螺钉C；21弹簧垫圈D；22内六角螺钉D；23环形凸台；24螺栓通孔A；25环形台阶；26沉头通孔A；27螺纹通孔A；28倾斜排油排屑槽；29沉头通孔B；30支柱；31螺纹孔；32环形耐油橡胶板；33螺栓通孔B；34橡胶管；35接缝；36U形槽；37螺纹通孔B；38圆形凸台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施作进一步详细描述。

参照图1-图8，一种插削内齿轮的切削力测量装置，根据内齿轮工件7、三维力传感器4和插齿机工作台1进行结构设计和装配。参照图1-图8，一种插削内齿轮的切削力测量装置，包括夹具盖8、夹具底座6、三维力传感器顶部连接件5、三维力传感器4、三维力传感器密封罩3、三维力传感器底部连接板2、多路传感器信号变送器9、数据采集卡10和计算机11。所述夹具盖8为圆形，所述夹具盖8的底部设置有环形凸台23，所述夹具盖8设置有四个均布的螺栓通孔A24，所述夹具盖8通过弹簧垫圈D21和内六角螺钉D22安装在夹具底座6上，从而实现对内齿轮工件7的夹紧。所述夹具底座6为便于排油排屑的环形，所述夹具底座6设置有用于内齿轮定位的环形台阶25，所述夹具底座6设置有四个均布的沉头通孔A26和四个均布的螺纹通孔A27，所述夹具底座6通过弹簧垫圈C19和内六角螺钉C20固定安装在三维力传感器顶部连接件5上。所述三维力传感器顶部连接件5为设置有四个倾斜排油排屑槽28的圆柱体，所述三维力传感器顶部连接件5的底部设置有圆形凸台，三维力传感器顶部连接件5的排油排屑槽中设置有四个沉头通孔B29，三维力传感器顶部连接件5设置有四个用于支撑夹具底座6的支柱30且支柱30上设置有螺纹孔31。所述三维力传感器顶部连接件5通过耐油橡胶密封垫圈17和内六角螺钉B18固定安装在三维力传感器4上，且三维力传感器顶部连接件5与三维力传感器4之间的接触面夹紧固定三维力传感器密封罩3的上端。所述三维力传感器4的外观几何形状为回转体，三维力传感器4由三维力传感器密封罩3密封；所述三维力传感器密封罩3由环形耐油橡胶板32和橡胶管34组成，三维力传感器密封罩3的接缝35采用耐油橡胶粘合剂进行密封，三维力传感器密封罩3的底部设置有八个均布的螺栓通孔B33。所述三维力传感器4通过弹簧垫圈B15和内六角螺钉A16固定安装在三维力传感器底部连接板2上，三维力传感器4与三维力传感器底部连接板2之间的接触面夹紧固定三维力传感器密封罩3的下端。所述三维力传感器底部连接板2为圆形，三维力传感器底部连接板2的顶面和底面设置有圆形凸台38，三维力传感器底部连接板2设置有八个均布的U形槽36和七个相差45度角的螺纹通孔B37，三维力传感器底部连接板2由T型槽用螺栓12、弹簧垫圈A13和螺母14固定安装在插齿机工作台1上。所述三维力传感器4输出信号到多路传感器信号变送器9，多路传感器信号变送器9对信号进行放大、线性补偿和温度补偿后输出到数据采集卡10，数据采集卡10将信号转换为数字信号后输出到计算机11。

使用时，首先需要将三维力传感器4放置在环形耐油橡胶板32和橡胶管34中，然后采用耐油橡胶粘合剂对接缝35进行密封处理，并且需要待粘合剂完全凝结后根据以下顺序依次安装各零件：

1、固定安装述三维力传感器底部连接板2到插齿机工作台1上。

2、固定安装三维力传感器4与三维力传感器密封罩3到连接板2上，利用密封罩3的柔性紧固内六角螺钉A16。

3、固定安装三维力传感器顶部连接件5到三维力传感器4上，安装时需保证顶部连接件5与三维力传感器4之间的接触面夹紧固定了封罩3的上端，并且紧固内六角螺钉C20后从橡胶管34的外端充入空气，借助肥皂水检查密封罩的密封性，如有问题及时调整至密封完好。

4、固定安装夹具底座6到三维力传感器顶部连接件5上。

5、定位内齿轮工件7后，固定安装夹具盖8到夹具底座6上。

以上所述是本发明的具体实施方式。需要声明的是，在不脱离本发明基本结构组成和装配形式的前提下，可进行适当改进和完善，这些改进和完善也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种插削内齿轮的切削力测量装置，其特征在于，包括夹具盖（8）、夹具底座（6）、三维力传感器顶部连接件（5）、三维力传感器（4）、三维力传感器密封罩（3）、三维力传感器底部连接板（2）、多路传感器信号变送器（9）、数据采集卡（10）和计算机（11）；所述夹具盖（8）为圆形，夹具盖底部设置有环形凸台（23）；所述夹具底座（6）为便于排油排屑的环形，所述夹具底座（6）设有用于内齿轮定位的环形台阶（25），夹具底座（6）通过螺钉固定安装在三维力传感器顶部连接件（5）上；所述三维力传感器顶部连接件（5）为设有四个圆周均布的倾斜排油排屑槽的圆柱体，三维力传感器顶部连接件（5）的底部设有圆形凸台；所述三维力传感器（4）外观几何形状为回转体，三维力传感器（4）由三维力传感器密封罩（3）密封；所述三维力传感器密封罩（3）由环形耐油橡胶板（32）和橡胶管（34）组成，所述三维力传感器密封罩（3）的封边采用耐油橡胶粘合剂；所述三维力传感器底部连接板（2）为圆形，所述三维力传感器底部连接板（2）的顶面和底面均设有圆形凸台，所述三维力传感器底部连接板由螺栓固定连接在插齿机工作台（1）上；所述三维力传感器顶部连接件（5）通过内六角螺钉固定安装在三维力传感器（4）顶部，所述三维力传感器顶部连接件（5）与所述三维力传感器（4）之间的接触面夹紧固定三维力传感器密封罩（3）的上端；所述三维力传感器（4）通过内六角螺钉固定安装在所述三维力传感器底部连接板（2）上，所述三维力传感器（4）与所述三维力传感器底部连接板（2）之间的接触面夹紧固定三维力传感器密封罩（3）的下端；所述多路传感器信号变送器（9）对三维力传感器（4）的信号进行放大、线性补偿和温度补偿；所述数据采集卡（10）与计算机（11）连接，所述数据采集卡（10）将所述多路传感器信号变送器（9）的输出信号转换为计算机能够处理的数字信号。

2.根据权利要求1所述的插削内齿轮的切削力测量装置，其特征在于，所述夹具底座（6）用于定位内齿轮工件（7）；夹具底座（6）和夹具盖（8）通过内六角螺钉夹紧固定内齿轮工件。