[發明專利]一種基于三自由度并聯機構的機床加載裝置及加載試驗方法

有效

• 申請號: 201310211408.9
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103308338A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 王丹;樊銳;陳五一;劉歡
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種基于三自由度并聯機構的機床加載裝置及加載試驗方法，屬于模擬加載設備技術領域。

背景技術

到目前為止，隨著裝備制造技術的發展，數控機床作為具有高科技含量的現代化“工作母機”，已成為當代機械制造業的主流設備，其性能、質量和擁有量也是衡量一個國家工業現代化水平、綜合國力的重要標志。然而我國在數控機床性能測試相關領域的研究方面還處于起步階段，相關方法及規范還很少，各主要機床制造廠商在機床加載測試方法上的選擇余地很小；同時，我國數控機床的產量與使用量非常大，這與性能加載試驗手段的欠缺形成鮮明的對比。因此，需要一套高性能的加載試驗裝置，能夠真實的模擬數控機床在實際加工中受到的復合載荷，不必進行真正的切削，來對數控機床進行高精度的加載試驗，滿足機床制造廠對數控機床性能測試的需求。

在當前的技術條件下，機床加載測試手段為對機床主軸進行單軸恒力恒速加載，這種加載方式使用單一的氣缸或液壓缸即可實現。然而這種加載方式存在諸多缺陷，例如：僅可實現單向壓力或推力，無法實現往復加載；僅可實現恒力恒速度下的加載，無法實現變力和變速度加載；數控機床在工作時總是承受多向力，單軸加載實際上無法復現數控機床的實際載荷狀態，因此單軸加載與機床真實工作狀態下的受力狀態存在很大的差異。由于上述制約，現有單軸加載測試手段進行加載試驗評估結果的可信度不高，由單軸試驗的結果來進行機床的性能評估存在較大的局限性，因此機床的多軸加載裝置是發展的必然趨勢。

并聯機構作為一個由多個支鏈構成的閉環機構，具有結構簡單、剛度高、承載能力大、無誤差累積、高精度、易于實現高速運動等優點，近幾年得到了突飛猛進的發展，應用也越來越廣泛。例如：當前一些并聯機床已經進入機床市場，說明并聯機床的性能已達到商品機床的水平；并聯機構還用于機器人誤差補償器、駕駛模擬器、天文望遠鏡調整平臺、力傳感器、加載試驗機等，這都表明對并聯機構相關理論的研究已比較深入和成熟。

針對我國數控機床多軸加載試驗技術尚沒有成功先例的問題，本發明依據上述并聯機構的諸多優點，發明一種基于三自由度并聯機構的機床加載裝置及試驗方法，可實現對機床主軸進行三維力和一個Z向（主軸）扭矩的隨動加載，為機床加載測試提供一種新的高效試驗手段。

發明內容

1、目的：本發明要解決的問題是提供一種基于三自由度并聯機構的機床加載裝置及加載試驗方法，用于對小型立式數控機床進行三維力和一個Z向（主軸）扭矩的加載。可實現在對數控機床主軸施加指定的變化載荷的同時跟隨機床的主軸進行空間運動。該裝置可實現空間三自由度平動。該裝置結構簡單，安裝及調試方便，整體機構質量較小，且能保證較高的運動精度。它為進行數控機床加載試驗時施加多維載荷提供了一種高精度且高效的解決方案。

2、技術方案：

（1）本發明一種基于三自由度并聯機構的機床加載裝置，該裝置由機械加載平臺和加載控制系統兩大部分組成，該加載控制系統操控機械加載平臺。