[發(fā)明專利]一種銑床主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下整機(jī)動剛度的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310320734.3
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103419085A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙彤;王仁徹;安偉偉;葉佩青
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銑床整機(jī)動剛度的測量裝置，特別是關(guān)于一種銑床主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下整機(jī)動剛度的測量裝置。

背景技術(shù)

目前，應(yīng)用于銑床動剛度測量的裝置一般只能測量主軸和工作臺之間的剛度，而不能完整地反映整機(jī)動剛度，因其忽略了作為加工最終執(zhí)行部件的刀具，而一般銑床刀具的細(xì)長結(jié)構(gòu)決定了刀具是銑床整機(jī)剛度鏈中的薄弱環(huán)節(jié)。另外，應(yīng)用于銑床動剛度測量的裝置也未考慮主軸或刀具交叉動剛度的測量。由于復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的耦合振動，在一個方向上施加動態(tài)力時，另外兩個方向上也會發(fā)生動態(tài)位移，所以，需要考慮交叉剛度對刀具綜合動態(tài)位移的影響。目前銑床動剛度測量裝置的激振方式主要包括帶激振桿的激振器和錘擊兩種。第一種激振方式是將激振桿前端與主軸固連在一起，通過激振桿將動態(tài)力傳遞到主軸；第二種是直接用力錘擊被測對象，錘擊沖擊力信號包含了具有一定頻率帶寬的動態(tài)力激振信息。具有上述兩激振方式的裝置都是接觸式的，它要求主軸必須是相對靜止的，因而無法實(shí)現(xiàn)主軸在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的激振，不能準(zhǔn)確地測量銑床工作狀態(tài)下的動剛度。

銑床動態(tài)測量中需要對刀具和工作臺施加成對的作用力和反作用力以模擬實(shí)際切削力，動態(tài)測量中銑床狀態(tài)越接近實(shí)際加工工況，測量結(jié)果越準(zhǔn)確。當(dāng)前研究指出，主軸在高速旋轉(zhuǎn)下因發(fā)熱等因素會影響其共振頻率、動剛度特性等動態(tài)特性，為了更準(zhǔn)確的獲取銑床主軸的真實(shí)動剛度，應(yīng)當(dāng)在主軸高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對其施加動態(tài)激振力并測量其動剛度。由于無法直接在旋轉(zhuǎn)主軸表面施加穩(wěn)定的動態(tài)載荷，因此有必要研發(fā)一種能對旋轉(zhuǎn)主軸進(jìn)行非接觸動態(tài)加載動態(tài)載荷的測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種銑床主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下整機(jī)動剛度的測量裝置，以實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下在刀具和工作臺之間非接觸施加動態(tài)載荷并測量激振狀態(tài)下刀具工作臺之間相對動態(tài)位移，準(zhǔn)確獲取銑床整機(jī)動剛度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種銑床主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下整體動剛度的測量裝置，其特征在于，它包括：一基座，一用于產(chǎn)生和輸出成對動態(tài)載荷的電磁激振機(jī)構(gòu)，一設(shè)置于所述電磁激振機(jī)構(gòu)輸出端外側(cè)的模擬刀具，一用于夾持所述模擬刀具的刀柄，以及一用于測量所述刀柄、模擬刀具動態(tài)位移和所述電磁激振機(jī)構(gòu)動態(tài)載荷的測量機(jī)構(gòu)；其中，所述電磁激振機(jī)構(gòu)包括順序電連接的一頻率發(fā)生器，一交變電源和一電磁激振器，所述電磁激振器水平支撐在所述基座上，且所述電磁激振器的軸心延長線與所述模擬刀具的軸心線正交；所述模擬刀具包括一沿軸向開設(shè)通孔的永磁體芯，一一端插設(shè)在所述永磁體芯內(nèi)的階梯軸狀隔磁棒，以及一套設(shè)在所述永磁體芯及所述隔磁棒另一端的套筒；所述測量機(jī)構(gòu)包括一緊固連接在所述基座底部且用于測量所述電磁激振器動態(tài)力的測力板，三個分別用于測量所述刀柄X、Y徑向動態(tài)位移以及端面動態(tài)位移的渦流傳感器，以及兩分別用于測量所述模擬刀具相對于所述基座的X、Y向動態(tài)位移的激光位移傳感器。

所述基座包括一底座，以及一設(shè)置在所述底座上表面的矩形槽，所述矩形槽的前側(cè)開設(shè)一階梯孔，所述矩形槽內(nèi)設(shè)置一與前后側(cè)平行的凹形隔板，所述凹形隔板將所述矩形槽分為前后兩腔，后腔的左、右側(cè)以及后側(cè)上表面均設(shè)置一可調(diào)式升降支架，每一所述可調(diào)式升降支架上安裝一所述渦流傳感器；兩所述激光位移傳感器分別安裝在所述矩形槽后腔內(nèi)的左側(cè)/右側(cè)和后側(cè)。

所述底座四周邊緣處開設(shè)若干用于緊固連接所述測力板的螺紋通孔。

所述電磁激振器兩端分別水平安裝在所述矩形槽前側(cè)的所述階梯孔和所述凹形隔板內(nèi)，所述電磁激振器包括一鐵芯骨架，所述鐵芯骨架上繞有若干圈螺旋線圈，且所述鐵芯骨架的輸出端沿軸向鑲嵌一鐵氧體磁芯。

所述電磁激振器的輸出端為弧形結(jié)構(gòu)，且其與所述模擬刀具的安裝間距為6±0.5mm。

插設(shè)在所述永磁體芯內(nèi)的所述隔磁棒通過膠粘固定連接，所述隔磁棒另一端與所述套筒過盈配合，所述永磁體芯與所述套筒過渡配合。

所述永磁體芯采用釹鐵硼材料，所述隔磁棒及所述套筒均采用奧氏體不銹鋼材料。