一种压电式深小孔钻削测力装置

摘要

本发明公开了一种压电式深小孔钻削测力装置，属于传感测控技术领域，特别涉及深小孔钻削加工过程中钻削力及扭矩的检测装置。其特征是该装置由底座、上盖、压电石英传感器、引线输出插头、引线、密封圈、连接螺钉以及防护垫组成；夹在底座与上盖之间的压电石英传感器位于测力装置的正中心。压电石英传感器由分割电极、完整电极以及石英晶片组成。采用石英晶体多片组合的方法来提高灵敏度；只需一个传感器，具有结构简单，灵敏度高，线性度、重复性好，测量精度高的良好特性。此压电式深小孔钻削测力装置能够对深小孔加工过程中的钻削力及扭矩进行实时检测。

主权项

一种压电式深小孔钻削测力装置，其特征在于，测力装置由底座(1)、上盖(2)、压电石英传感器(3)、引线输出插头(4)、引线(5)、大环形密封圈(6)、小环形密封圈(7)、三个连接螺钉(8)、大防护垫(9)以及小防护垫(10)组成，夹在底座(1)与上盖(2)之间的压电石英传感器(3)位于测力装置的正中心，通过三个连接螺钉(8)将底座(1)、压电石英传感器(3)和上盖(2)刚性连接在一起，三个连接螺钉(8)的头部由大防护垫(9)和小防护垫(10)进行密封，底座(1)和上盖(2)之间由大环形密封圈(6)和小环形密封圈(7)进行密封，引线(5)由引线输出插头(4)引出；底座(1)为圆柱形阶梯式结构，底座上表面(a)为圆形平面，其上安装压电石英传感器(3)，底座下表面(b)为圆形平面，其上开有三个均匀分布的阶梯孔(c)，用于安装三个连接螺钉(8)，在底座(1)的下圆柱面上开有均匀分布的四个可调整安装U形槽(d)；上盖(2)为圆柱式结构，上盖上表面(e)为圆形平面，其上均布八个固定被测加工工件的工件固定螺纹孔(f)，上盖下表面(i)为环形平面，其上开有小环形密封环槽(k)和大环形密封环槽(m)和三个均布的连接底座和上盖的螺纹孔(n)，三个连接螺钉(8)分别通过底座(1)上的三个阶梯孔(c)安装到三个螺纹孔(n)中，上盖下表面(i)的中心开有安装压电石英传感器的圆形孔槽(j)，上盖外圆柱面上开有引线输出孔(g)和引线输出插头螺纹孔(h)，引线输出插头(4)安装在引线输出插头螺纹孔(h)中，引线(5)由引线输出插头(4)中引出；压电石英传感器(3)由两对yx型单元晶组(o)、两对xy型单元晶组(o′)、六片扭矩测量引出信号的分割电极(s1、s2、s3、t1、t2、t3)、两片轴向力测量引出信号的完整电极(v)、四片接地完整电极(u)、信号引出线(p、r1、r2)和接地导线(q)构成；单元晶组自上而下依次为测量扭矩的两对yx型单元晶组(o)和测量轴向力的两对xy型单元晶组(o′)，每对单元晶组将两片石英晶片对装，即在电路上为并联结构，信号通过夹在两片石英晶片间的电极片引出；测量扭矩的两对yx型单元晶组(o)的四片石英晶片之间采用六片分割电极(s1、s2、s3、t1、t2、t3)通过扭矩正负信号引出线(r1、r2)分别引出正负电荷；测量轴向力的每对xy型单元晶组(o′)的两片石英晶片之间各采用一片完整电极(v)通过轴向力信号引出线(p)引出负电荷；两对yx型单元晶组(o)叠加后的上下两面与每对xy型单元晶组(o′)的上下两面采用四片接地完整电极(u)通过接地导线(q)连接起来。