[發(fā)明專(zhuān)利]一種測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410146057.2
• 申請(qǐng)日: 2014-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103926066A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡力鋼;魏曉君;趙永勝;楊靖;祁子軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置，可以在機(jī)床加工以及機(jī)床調(diào)試過(guò)程中快速真實(shí)獲得刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)、制造測(cè)試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高速加工是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高新制造技術(shù)之一，實(shí)施高速加工可以大幅度提高加工效率、減小切削力和切削溫度、提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量。刀柄是高速數(shù)控機(jī)床所需要的重要通用部件之一，是機(jī)床主軸和刀具的連接部件。在高轉(zhuǎn)速工況下，刀柄與主軸內(nèi)錐孔之間的結(jié)合部是機(jī)床中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，其接觸剛度直接影響到被加工零件的質(zhì)量和加工效率。由于刀柄本身剛度已經(jīng)確定（尺寸、形狀、材料等已經(jīng)確定），對(duì)刀柄的實(shí)際使用來(lái)說(shuō)，刀柄-主軸結(jié)合部的剛度是可變的（與刀柄的軸向拉刀力大小、刀柄錐與主軸內(nèi)錐孔的接觸率、接觸狀態(tài)等有關(guān)系）。與軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度相比較，刀柄-主軸結(jié)合部的徑向剛度，對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、刀具壽命影響最大。因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法獲得刀柄-主軸結(jié)合部徑向剛度，對(duì)合理確定拉刀力，提高機(jī)床的加工性能具有重要意義。

隨著機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，為了適應(yīng)不同的切削加工條件，開(kāi)發(fā)了多種不同的刀柄結(jié)構(gòu)，也形成了多種不同的刀柄-主軸結(jié)合部。通常使用的有以下幾種類(lèi)型刀柄：（1）BT系列刀柄（2）HSK系列刀柄（3）“Big-Plus”雙面定位刀柄。上述刀柄系統(tǒng)都需要通過(guò)拉刀機(jī)構(gòu)將刀柄拉緊，因此拉刀機(jī)構(gòu)對(duì)刀柄施加的拉刀大小將直接影響著刀柄與主軸的連接剛度（刀柄-主軸結(jié)合部剛度）。如果拉力不夠，會(huì)造成刀柄與主軸連接剛度不足，影響加工質(zhì)量；如果拉力過(guò)大，會(huì)造成刀柄與主軸內(nèi)錐孔之間的接觸面壓傷，甚至影響刀柄的裝卸。通過(guò)試驗(yàn)研究可以獲得實(shí)際工況下刀柄與主軸之間的結(jié)合部剛度，因此設(shè)計(jì)一種科學(xué)合理的測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法將對(duì)研究刀柄性能及刀柄設(shè)計(jì)改進(jìn)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)實(shí)際工況下企業(yè)沒(méi)有一種有效簡(jiǎn)便測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置，以此來(lái)研究刀柄性能。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置：包括機(jī)床主軸、刀柄、千分表a、千分表b、施力桿、徑向加載裝置、荷重力計(jì)。

刀柄與機(jī)床主軸通過(guò)拉刀機(jī)構(gòu)連接在一起。

徑向加載裝置包括徑向加載套筒裝置、穿過(guò)徑向加載套筒的徑向加載螺釘、水平調(diào)節(jié)裝置、底座；徑向加載裝置通過(guò)底座緊固螺釘固定在機(jī)床工作臺(tái)；徑向施力螺釘?shù)锥伺c刀柄懸伸端之間依次通過(guò)荷重力計(jì)、徑向加載壓塊、徑向加載壓塊、施力桿直接接觸來(lái)傳遞徑向加載力。

水平調(diào)節(jié)裝置包括支撐套筒裝置A、支撐套筒裝置B，水平調(diào)節(jié)螺栓、螺母。支撐套筒裝置A、支撐套筒裝置B通過(guò)焊接方式對(duì)稱(chēng)固定在底座上。徑向加載套筒裝置與支撐套筒裝置通過(guò)水平調(diào)節(jié)螺栓、螺母以栓接方式連接在一起。徑向加載螺釘直接擰入徑向加載套筒裝置中心處的螺紋孔中。通過(guò)調(diào)節(jié)裝置，使徑向加載螺釘與施力桿和荷重力計(jì)中軸線位于同一條直線上，且與刀柄的中軸線垂直。

本發(fā)明的有益效果是,利用本發(fā)明裝置可以獲得實(shí)際工況下不同機(jī)床的刀柄-主軸結(jié)合部徑向剛度，為刀柄拉力的合理選擇及刀柄的設(shè)計(jì)制造及其技術(shù)改進(jìn)提供依據(jù)。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍寬，可以獲得真實(shí)的刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度值，對(duì)研究刀柄靜態(tài)性能及確定合理的拉刀力具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的徑向剛度實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明的徑向加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明徑向剛度求解示意圖。

圖中，1、機(jī)床主軸，2、刀柄，3、千分表a，4、千分表b，5、施力桿，6、徑向加載裝置，7、荷重力計(jì)，8、徑向加載套筒，9、徑向加載螺釘，10、調(diào)節(jié)裝置，11、徑向加載裝置底座，12、底座緊固螺釘，13、徑向加載壓塊A，14、徑向加載壓塊B，15、支撐套筒裝置A，16、支撐套筒裝置B，17、水平調(diào)節(jié)螺栓，18、水平調(diào)節(jié)螺母。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例加以說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種測(cè)量刀柄-主軸結(jié)合部靜剛度的實(shí)驗(yàn)裝置：包括機(jī)床主軸1、刀柄2、千分表a3、千分表b4、施力桿5、徑向加載裝置6、荷重力計(jì)7。

刀柄2與機(jī)床主軸1通過(guò)拉刀機(jī)構(gòu)連接在一起。