[發(fā)明專利]機(jī)床三向靜剛度同步測(cè)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310102342.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN103257050A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮平法;張建富;李殿新;郁鼎文;吳志軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)床靜剛度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在機(jī)床整機(jī)工作空間進(jìn)行模擬加載條件下的一種機(jī)床三向靜剛度同步測(cè)試系統(tǒng)，還涉及基于該測(cè)試系統(tǒng)的靜剛度檢測(cè)方法。?

背景技術(shù)

機(jī)床的靜剛度對(duì)機(jī)床的加工精度和加工表面質(zhì)量有著很大影響，它是評(píng)價(jià)機(jī)床性能的重要指標(biāo)之一。通過對(duì)機(jī)床的靜剛度進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，可以識(shí)別出機(jī)床性能的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)性的制定機(jī)床加工工藝方案，或?qū)C(jī)床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高機(jī)床的加工精度。?

國(guó)內(nèi)外目前對(duì)機(jī)床靜剛度進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試時(shí)，一般將加力儀固定在機(jī)床工作臺(tái)上，采用加力儀對(duì)機(jī)床主軸施加載荷，采用千分表測(cè)量機(jī)床主軸相對(duì)工作臺(tái)的變形，然后記錄特定載荷下千分表的讀數(shù)，最后根據(jù)一系列載荷和變形數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)擬合出該方向的靜剛度曲線。由于該方法采用一系列離散點(diǎn)擬合的方法得到機(jī)床的靜剛度曲線，不能連續(xù)記錄載荷與變形之間的關(guān)系，所以無法準(zhǔn)確反映機(jī)床該方向的靜剛度特性。?

另外，機(jī)床實(shí)際切削加工時(shí)，加工點(diǎn)往往承受三向載荷，為了全面反映機(jī)床的靜剛度特性，應(yīng)求解機(jī)床的靜剛度矩陣K，即：?

K=kxxkxykxzkyxkyykyzkzxkzykzz]]>

其中：K_ij表示沿機(jī)床i軸方向施加載荷，在j軸方向產(chǎn)生的變形。?

而目前常用的試驗(yàn)方法每次只測(cè)試單個(gè)方向加載時(shí)，該方向?qū)?yīng)的變形，即每次試驗(yàn)僅能得到靜剛度矩陣K對(duì)角線上的1個(gè)元素，而且該方法無法求解靜剛度矩陣K除對(duì)角線元素之外的6個(gè)剛度值，無法全面反映機(jī)床的靜剛度特性。?

此外，目前對(duì)機(jī)床靜剛度測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)記錄、處理都需要人工完成，測(cè)試效率低。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服目前機(jī)床靜剛度測(cè)試技術(shù)存在的不足，提出一種機(jī)床三向靜剛度同步測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)可以施加與機(jī)床坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸均成一定角度的載荷，并同時(shí)測(cè)量機(jī)床整機(jī)沿3個(gè)方向的載荷和變形連續(xù)變化數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理程序處理后，?可得到3×3階靜剛度矩陣中9個(gè)元素K_ij的連續(xù)變化曲線。?

本發(fā)明提出的一種機(jī)床三向靜剛度同步測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：?

載荷測(cè)量子系統(tǒng)，用于測(cè)量機(jī)床沿X軸、Y軸、Z軸的載荷值；?

三向加力儀，用于對(duì)機(jī)床施加沿X軸、Y軸、Z軸均成設(shè)定角度的載荷；?

位移測(cè)量子系統(tǒng)，用于測(cè)量機(jī)床沿X軸、Y軸、Z軸的變形值；?

數(shù)據(jù)處理器預(yù)先存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)處理程序，用于對(duì)載荷和變形值進(jìn)行處理，得到機(jī)床的靜剛度；?

其中，三向加力儀和位移測(cè)量子系統(tǒng)的輸入端與機(jī)床主軸相連，三向加力儀的輸出端和載荷測(cè)量子系統(tǒng)的輸入端相連，位移測(cè)量子系統(tǒng)和載荷測(cè)量子系統(tǒng)的輸出端與數(shù)據(jù)處理器的輸入端相連。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：?

1）本發(fā)明一次試驗(yàn)可求解出機(jī)床3×3階靜剛度矩陣K中的9個(gè)元素，測(cè)試效率高。?

2）本發(fā)明可測(cè)得9個(gè)元素連續(xù)變化的曲線，能全面、準(zhǔn)確反映機(jī)床整機(jī)的靜剛度特性。?

3）本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用性廣泛。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)床三向靜剛度同步測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。?