專利名稱：機床極限切寬的測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機床極限切寬的測定方法，屬于機床設備的檢測技術領域。
背景技術：
機床極限切寬是不發(fā)生切削顫振時的最大切削寬度，它是衡量機床抗振性能和加工能 力的一項重要指標，常用于新機床評定和抗振性結構改良效果評定。機床的振動/顫振除 了用于零件加工外，都是有害的。機床振動將導致被加工零件表面質量和加工精度的降低、
刀具壽命縮短和生產效率的下降；還將帶來加工系統(tǒng)松動、機床零件過早疲勞破壞等問題，
使加工系統(tǒng)的安全性、可靠性降低；同時，振動所產生的噪聲還會損害操作工人的健康和
污染環(huán)境。隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學技術的高速發(fā)展，如高速、高效、高精度、重載、大功率 和高度自動化加工要求，機床的振動問題帶來的危害日益突出，因此，良好的抗振性已經 成為衡量現(xiàn)代機床性能的 一個重要指標。
目前，測試機床極限切寬的方法，參見圖1所示，是采用一系列不同刀寬的槽刀分別 進行橫向切削，切削寬度由窄到寬逐漸進行。當切削中出現(xiàn)顫振現(xiàn)象時立即停機，此時所 用刀具的寬度被認定為該機床在該切削條件下的極限切寬。顫振發(fā)生的判斷依據(jù)為刺耳的
噪音和被測試件上的振紋。該測試方法有幾個明顯的缺陷
1、 極限切寬評定數(shù)值不夠準確。由于不同刀寬的變化不是連續(xù)的，在發(fā)生和不發(fā)生
顫振的兩個刀寬之間存在一個未評定區(qū)間；
2、 顫振發(fā)生的依據(jù)不確切。憑肉耳所聽到"刺耳"的噪音沒有準確評定標準；憑肉 眼判斷振紋也時常出現(xiàn)爭議；
3、 測試時間長。主要體現(xiàn)在不同刀寬的刀具更換和被切試件更換；以及對"刺耳" 噪音的判斷不準而停機觀察振紋；
4、 安全性差。這里包括人身安全和機床安全兩個因素。切削顫振出現(xiàn)時，機床處于 劇烈自激振動狀態(tài)，嚴重時可能出現(xiàn)工藝系統(tǒng)松動或脫離現(xiàn)象，這不僅可能對機床有較大 損傷，而且試驗人員由于要靠耳聽目測判斷顫振是否發(fā)生而不能一直處于安全位置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)用極限切寬測試方案所存在的極限切寬評定數(shù)值不夠準 確、測試時間長和安全性差的問題，提供一種精確度高、高效和更安全的機床極限切寬測 試方法。
本發(fā)明的目的通過以下的技術方案來實現(xiàn)機床極限切寬的測定方法，包括如下步驟-
1) 采用一端為錐狀的棒材(圓柱體)作為試件；讓寬槽刀具對試件的錐形端進行橫 向切削；
2) 在刀架或溜板上安裝加速度傳感器，加速度傳感器經過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機相
連；
3) 在對試件的錐形端進行橫向切削過程中，觀察計算機顯示機床振動時域波形，當 發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關停機床；
4) 根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機床的極限切寬值。 相比現(xiàn)用技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、 本發(fā)明采用單刀錐度橫向切削方式，實現(xiàn)切削寬度的連續(xù)變化，從而減少了所需 刀具和被切試件的數(shù)量，使極限切寬評定可以在一次試驗中完成，大幅度縮短了測試時間； 測試成本也有所降低；
2、 釆用測試儀器監(jiān)控顫振，在試驗中就可以依靠實時測試信號判斷顫振是否發(fā)生， 既提高了判斷的準確性，使極限切寬測定更為準確；又使顫振在發(fā)生初期就被發(fā)現(xiàn)，大大 提高了試驗中的人身安全性和機床安全性。


圖1是現(xiàn)有極限切寬測定的工作示意圖2是本發(fā)明的極限切寬測定方式示意圖3是本發(fā)明的測定系統(tǒng)示意圖4是本發(fā)明的顫振發(fā)生判斷示意圖5是本發(fā)明的顫振發(fā)生確認示意圖，
其中(a)為顫振未發(fā)生，(b)為顫振己發(fā)生。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
參見圖2和圖3，機床極限切寬的測定方法，包括如下步驟1) 采用一端為錐狀的圓柱體棒材作為試件2;將圓柱體的圓柱端由三爪卡盤1安裝并 固定于機床上；將寬槽刀3固定于刀架4上；所述的寬槽刀3的寬度應大于極限且寬，一 般為10 20國，如10mm、 15 mm或20ramo
2) 在刀架4或溜板上安裝加速度傳感器5，加速度傳感器5經過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6與計 算機7相連；
3) 開動機床，讓寬槽刀3對試件2的錐形端進行橫向切削；
4) 在對試件2的錐形端進行橫向切削過程中，觀察計算機顯示機床振動時域波形， 當發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關停機床；
5) 根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機床的極限切寬值。 本發(fā)明加速度傳感器5所測得的振動信號經過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6調理后采集輸入計算機
7，經過通用振動信號軟件處理后，由計算機顯示其振動時域波形。
本發(fā)明依據(jù)振動測試數(shù)據(jù)判斷切削顫振是否發(fā)生，來評定機床的極限切寬。顫振發(fā)生 的特征是振動信號迅速成倍增長。
如圖3所示，本發(fā)明的極限切寬測試系統(tǒng)，包括寬槽刀3、錐形試件、加速度傳感器 5、信號調理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6、計算機7和通用振動信號處理軟件。如圖2所示，所述錐 形試件2—端為圓臺狀(錐狀)，另一端為圓柱狀；錐形試件2的錐度為45度。將加速度 傳感器5安裝在刀架或溜板上，加速度傳感器5與信號采集器6相連，經多信號采集器6 處理后的數(shù)據(jù)傳入計算機7，計算機7顯示出其振動時域波形。將試件2安裝在夾持工具 1上，將刀具3安裝在刀架上。寬槽刀和錐形試件的安裝與普通機床加工零件的安裝方式 相同；加速度傳感器安裝在刀架或溜板上，所測得的振動信號經過調理后采集輸入計算機， 經過通用振動信號處理軟件處理后由計算機顯示其振動時域波形。
參見圖4、圖5的(a)和(b)，開動機器讓后，波形圖從A點開始變化，隨著切削進 給量的增加，機床振動加劇，當波形圖出現(xiàn)圖4所示的劇烈變化，到達B點時，將達到顫 振，此時，應緊急停機。然后截取B點前后的頻譜進行分析，B點之前的頻譜，若最大值 在0.5左右，且一直都比較穩(wěn)定；B點之后的頻譜值劇烈變化，已增加一倍有余時，就可 以確認B點出所對應的切削寬度即是極限切寬。
權利要求
1、機床極限切寬的測定方法，包括如下步驟1)采用一端為錐狀的圓柱體作為試件(2)；讓寬槽刀對試件的錐形端進行橫向切削；2)在刀架或溜板上安裝加速度傳感器(5)，加速度傳感器(5)經過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(6)與計算機(7)相連；3)在對試件(2)的錐形端進行橫向切削過程中，觀察計算機(7)顯示機床振動時域波形，當發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關停機床；4)根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機床的極限切寬值。
2、 根據(jù)權利要求1所述的機床極限切寬的測定方法，其特征在于，所述的寬槽刀的 寬度應大于極限且寬， 一般為10 20mra。
3、 根據(jù)權利要求1所述的機床極限切寬的測定方法，其特征在于，所述試件(2)為 棒材一端為圓錐狀，另一端為圓柱狀；錐形試件的錐度為45度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機床極限切寬的測定方法，它是采用一端為錐狀的圓柱體作為試件；讓寬槽刀對試件的錐形端進行橫向切削；并在刀架或溜板上安裝加速度傳感器，加速度傳感器經過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機相連；在對試件的錐形端進行橫向切削過程中，觀察計算機顯示機床振動時域波形，當發(fā)現(xiàn)振動信號成倍增長時，即顫振發(fā)生，迅速關停機床；根據(jù)記錄圖像計算顫振發(fā)生時切削寬度，該寬度即為機床的極限切寬值。本發(fā)明采用單刀錐度橫向切削方式，實現(xiàn)切削寬度的連續(xù)變化，從而減少了所需刀具和被切試件的數(shù)量，使極限切寬評定可以在一次試驗中完成，縮短了測試時間，降低了成本；而且測定更為準確；又大大提高了人身安全性和機床安全性。
文檔編號G01M7/02GK101319956SQ20081006994
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權日2008年7月8日
發(fā)明者廖林清, 張清梅, 強 黃 申請人:重慶工學院