专利名称：一种切削扭矩测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种切削扭矩测量方法及装置。
背景技术：
在机床加工过程中，通过对机床主轴电机刀具所承受切削扭矩的测量，不仅可以反映出机床的负载情况，而且对机床、主轴电机以及刀具的结构研究和性能分析都能够提供数据参考和方向指导，因此对主轴电机进行切削扭矩测量是十分必要的。目前普遍采用的切削扭矩测量方法是非接触式扭矩传感器法或者应变片法，非接触式扭矩传感器法，结构复杂，而且测量成本高，在实际应用中受到很大限制；而应变片法由于对操作者水平要求很高，加之受环境影响较大，实用性也有很大局限。因此需要研究一种新的切削扭矩测量方法和装置，以满足操作简单、测量成本低、实用性强的要求。
发明内容
本发明提供了一种不同于传统测量方法的切削扭矩测量方法及装置，实现了操作简单、测量成本低、实用性强的要求。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的一种切削扭矩测量方法，包括如下步骤
A.根据主轴电机自身性能，由测功机测出主轴电机的机械扭矩性能曲线簇，包括“转速与扭矩”或“电流与扭矩”关系曲线簇；
B.加工开启，由转速传感器或电流传感器检测出主轴电机的转速或电流；
C.通过应用软件从主轴电机的机械扭矩性能曲线簇中查找出与测得的转速或电流数据对应的输出扭矩。优选地，上述方法中所述的机械扭矩性能曲线簇，根据电机自身性能，对开环控制的异步电机可测出“转速与扭矩”或“电流与扭矩”的关系曲线簇；对开环控制的同步电机、闭环控制的同步和异步电机可测出“电流与扭矩”的关系曲线簇。优选地，上述方法中在步骤C之后，还包括
D.绘制测试结果曲线，包括“切削扭矩-转速曲线”或“切削扭矩-电流曲线”以及“切削扭矩-时间曲线”。一种切削扭矩测量装置，由电流传感器、转速传感器、信号处理与采集系统、计算机处理系统组成，电流传感器对应于被测系统的主轴电机与电机驱动器之间的线路；转速传感器对应于主轴电机的转动部分；电流传感器和转速传感器通过信号处理与采集系统接通于计算机处理系统；计算机处理系统包含有应用软件。本发明的有益效果在于在实际测量过程中只需要测量出电机的电流或转速，利用空载时测出的电机机械扭矩性能曲线簇，即可得到切削扭矩，即在不需要昂贵的扭矩传感器的条件下就获得了加工过程中的切削扭矩，大大简化了测量程序，操作简单、测量成本低、实用性强。
图1是本发明切削扭矩测量方法及装置的原理图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
如图ι所示，本发明的一种切削扭矩测量装置，由电流传感器3、转速传感器4、信号处理与采集系统5、计算机处理系统6组成，电机驱动器1、主轴电机2、刀具7和工件8属于被测系统。其中，电流传感器3对应于电机驱动器1与主轴电机2之间的线路设置，转速传感器4对应于主轴电机2的转动部分，并且电流传感器3和转速传感器4通过信号处理与采集系统5与计算机处理系统6接通，计算机处理系统6的内部装有用来处理测量数据的应用软件。实施例1 测量开环控制的异步主轴电机切削扭矩的方法。测量时可选择电流传感器3或转速传感器4中的之一来工作，在本实施例中，选择以转速传感器4工作，具体过程如下
1)在测量切削扭矩之前，先用测功机测出主轴电机2的“转速与扭矩”的关系曲线簇，并将其写入应用软件中；
2)启动加工进行测量，由转速传感器4检测出主轴电机的转速，经信号处理与采集系统5处理后，将数据传送给计算机处理系统6 ；
3)由应用软件在已有的“转速与扭矩”的关系曲线簇中找出与测量的转速数据对应的输出扭矩；
4)绘制出主轴电机的“切削扭矩-转速曲线”和“切削扭矩-时间曲线”。实施例2 测量闭环控制的异步主轴电机切削扭矩的方法。在本实施例中，只能选择电流传感器3来工作，因此转速传感器4可关闭，具体过程如下
1)在测量切削扭矩之前，先用测功机测出主轴电机2的“电流与扭矩”的关系曲线簇，并将其写入应用软件中；
2)启动加工进行测量，由电流传感器3检测出主轴电机的电流，经信号处理与采集系统5处理后，将数据传送给计算机处理系统6 ；
3)由应用软件在已有的“电流与扭矩”的关系曲线簇中找出与测量的电流数据对应的输出扭矩；
4)绘制出主轴电机的“切削扭矩-电流曲线”和“切削扭矩-时间曲线”。以上实施例的主要性能指标如下
测功机测试出主轴电机的机械扭矩性能曲线簇精度为士0. 5% ；机械旋转转速测量精度为士 1%;电机系统电流测量精度为士 1%。
权利要求
1.一种切削扭矩测量方法，其特征在于包括如下步骤A.根据主轴电机自身性能，由测功机测出主轴电机的机械扭矩性能曲线簇，包括“转速与扭矩”或“电流与扭矩”关系曲线簇；B.加工开启，由转速传感器或电流传感器检测出主轴电机的转速或电流；C.通过应用软件从主轴电机的机械扭矩性能曲线簇中查找出与测得的转速或电流数据对应的输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种切削扭矩测量方法，其特征在于步骤A中测量的机械 扭矩性能曲线簇，包括如下情况对开环控制的异步电机可测出“转速与扭矩”或“电流与扭矩”的关系曲线簇；对开环控制的同步电机、闭环控制的同步和异步电机可测出“电流与扭矩”的关系曲线簇。
3.根据权利要求1或2所述的一种切削扭矩测量方法，其特征在于在步骤C之后，还包括D.绘制出测试结果曲线，包括“切削扭矩-转速曲线”或“切削扭矩-电流曲线”以及“切削扭矩-时间曲线”。
4.一种切削扭矩测量装置，其特征在于它由电流传感器、转速传感器、信号处理与采集系统、计算机处理系统组成，电流传感器对应于被测系统的主轴电机与电机驱动器之间的线路；转速传感器对应于主轴电机的转动部分；电流传感器和转速传感器通过信号处理与采集系统接通于计算机处理系统；计算机处理系统包含有应用软件。
全文摘要
本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种切削扭矩测量方法及装置。一种切削扭矩测量方法，包括以下步骤1)根据主轴电机自身性能，由测功机测出主轴电机的机械扭矩性能曲线簇；2)由转速传感器或电流传感器检测出主轴电机的转速或电流；3)通过应用软件查找出对应的输出扭矩。一种切削扭矩测量装置，由电流传感器、转速传感器、信号处理与采集系统、计算机处理系统组成，电流传感器和转速传感器通过信号处理与采集系统将采集到的信号传送到计算机处理系统；计算机处理系统包含存有主轴电机机械扭矩性能曲线簇的应用软件。本发明简化了测量程序，操作简单、测量成本低、实用性强。
文档编号G01L3/00GK102393267SQ20111035070
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者付江寒, 崔立英 申请人:北京精雕精密机械制造有限公司
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