[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床切削力模擬加載裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310342922.6
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103419088A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李寶童;洪軍;尹彥陽;高羨明;甄宜超;劉志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械裝置領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控機床切削力模擬加載裝置及方法。

背景技術(shù)

機床整機剛度以及零部件的剛度是影響數(shù)控機床加工精度的一個重要影響因素，剛度不足則會導(dǎo)致加工精度降低而達不到加工要求，因此設(shè)計一套切削力模擬加載裝置來測試機床的整機剛度和部件剛度是十分必要的。目前雖然已經(jīng)開發(fā)了一些相應(yīng)的加載裝置來檢測機床主軸的剛度，但是目前大部分加載裝置僅能在靜態(tài)作用下模擬施加一個方向的切削力，或者是在主軸工作的狀態(tài)下模擬施加一個方向上的切削力。這與實際機床的切削過程有一定的區(qū)別，不能十分真實的反應(yīng)機床的實際切削過程

如果能在機床主軸工作的狀態(tài)下同時施加三個方向的作用力來模擬實際的切削工藝就可以更加真實的測得機床實際切削過程中主軸的剛度。因而，設(shè)計一個能夠在機床工作狀態(tài)下同時施加三個方向切削力來模擬實際加工工藝的加載裝置具有很大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控機床切削力模擬加載裝置及方法，能夠在機床主軸正常工作的狀態(tài)下同時施加三個方向的作用力來模擬實際的切削加工工藝。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種數(shù)控機床切削力模擬加載裝置，包括能夠同時承受徑向力和軸向力的模擬刀裝置，模擬刀裝置的一端安裝有固定裝置，固定裝置上安裝有用于檢測模擬刀裝置三個方向上的作用力大小的檢測裝置，檢測裝置還與為模擬刀裝置提供三個方向上的模擬切削力的動力裝置固定連接。

所述的模擬刀裝置包括安裝在機床主軸上的刀柄，刀柄的一端安裝有刀柄螺帽，刀柄螺帽上套裝有能夠同時承受徑向力和軸向力的軸承，軸承的內(nèi)圈利用刀柄螺帽上的法蘭盤進行定位從而限定軸承的移動，軸承的外側(cè)安裝有固定裝置。

所述的軸承為圓錐滾子軸承或角接觸球軸承。

所述的軸承與固定裝置之間設(shè)有軸套，軸套內(nèi)設(shè)有與軸承的外圈尺寸相配合的階梯孔，階梯孔的臺階面作用在軸承的外圈上。

所述的模擬刀裝置上設(shè)有檢測其位移的位移傳感器。

所述的動力裝置固定在支撐架上，支撐架固定在工作臺上。

所述的檢測裝置與用于顯示檢測數(shù)據(jù)的計算機相連；檢測裝置包括三個安裝在固定裝置上的壓力傳感器，且壓力傳感器與固定裝置的接觸面為平面，其中一個壓力傳感器位于模擬刀裝置的軸向方向并與模擬刀裝置同軸，另兩個壓力傳感器位于模擬刀裝置的徑向方向并相互垂直，且三個壓力傳感器分別與動力裝置固定連接。

所述的動力裝置包括三個液壓缸或氣壓缸，且每個液壓缸或氣壓缸分別與一個壓力傳感器同軸相連。

采用三個液壓缸作為動力裝置時，三個液壓缸分別連接在液壓泵站上，且每個液壓缸與液壓泵站連接的管路上均設(shè)有用于顯示液壓缸壓力的壓力表。

一種數(shù)控機床切削力模擬加載方法，包括以下步驟：

1）將刀柄安裝到機床主軸上，然后將刀柄螺帽安裝在刀柄上，將軸承安裝到刀柄螺帽上，再將軸套安裝到軸承的外圈上，使軸套內(nèi)的臺階面作用在軸承外圈上；

2)將固定裝置安裝到軸套上，三個壓力傳感器分別固定在固定裝置的上并與固定裝置形成面接觸，其中一個壓力傳感器位于刀柄的軸向方向并與刀柄同軸，另兩個壓力傳感器位于刀柄的徑向方向并相互垂直；

3)將三個液壓缸或氣壓缸分別固定到支撐架上，然后將支撐架放置到機床的工作臺上，調(diào)整支撐架的位置使得液壓缸或氣壓缸的推桿軸線和壓力傳感器的軸線在同一條直線上；

4)根據(jù)不同的機床類型定制相應(yīng)的剛度測量系統(tǒng)，在刀柄處放置位移傳感器，在機床各零部件處布置位移傳感器，以測量所選測點處的變形量；

5)啟動液壓缸或氣壓缸，根據(jù)工件給定的加工工藝，調(diào)整三個不同方向的液壓缸或氣壓缸的壓力，在機床工作狀態(tài)下測量測點的位移量；

6）通過測點的變形量和位移量即可得到機床的整機剛度以及零部件的剛度。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：