[發(fā)明專利]一種五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試裝置

在審

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• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108168807A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁杰雄;姜越友;李孟蝶;姜忠;王偉;杜麗;張靖;丁啟程;沈禮;羅仕鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

本發(fā)明公開了一種五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試裝置，包括安裝平臺、模擬刀具裝置、加載傳遞裝置、加載平臺和三個結(jié)構(gòu)相同的測量裝置，安裝平臺為內(nèi)部中空的柱體結(jié)構(gòu)，安裝平臺用于對加載平臺和測量裝置進(jìn)行定位、安裝以及與外部機床工作臺連接；測量裝置位于安裝平臺的頂部，測量裝置用于測量模擬刀具裝置的微位移量，模擬刀具裝置在測試過程中代替實際加工刀具與加載傳遞裝置相連接。本發(fā)明所提供的一種五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試裝置，實現(xiàn)了任意方向和一定范圍內(nèi)任意大小的加載力模擬，在實際工作中無需拆卸即可進(jìn)行變刀具姿態(tài)下任意方向的靜剛度測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機床靜剛度測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試裝置。

背景技術(shù)

數(shù)控機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)的基礎(chǔ)，數(shù)控機床的性能將直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)三軸聯(lián)動數(shù)控機床，五軸聯(lián)動數(shù)控機床上新添加了兩個轉(zhuǎn)動軸，因此具備了加工復(fù)雜空間曲面的能力，被廣泛應(yīng)用于飛機零部件、葉輪、螺旋槳等高去除率、高精度工件的加工，在航空航天、精密儀器等領(lǐng)域有著重要的影響。

機床靜剛度是評價機床性能的重要指標(biāo)之一，反映了機床在實際加工過程中抵抗恒定切削力載荷的能力。實際加工過程中機床的靜態(tài)變形不但會改變零部件的幾何精度，降低加工質(zhì)量，還會對機床的抗震性、生產(chǎn)率、噪聲、工作壽命、運動平衡性、發(fā)熱和磨損等各項性能造成影響。通過對機床的靜剛度進(jìn)行試驗測試，可以識別出機床性能的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而針對性的制定機床加工工藝方案，或?qū)C床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而提高機床的加工精度。對于五軸聯(lián)動數(shù)控機床而言，兩個轉(zhuǎn)動軸的引入擴展了其加工空間，加工復(fù)雜空間曲面時受載荷方向更為多變，因此對五軸聯(lián)動數(shù)控機床不同刀具姿態(tài)下進(jìn)行多方向的靜剛度試驗具有顯著的工程意義。

數(shù)控機床靜剛度測試儀器涉及到切削力模擬加載裝置設(shè)計、加載力檢測裝置設(shè)計、機床刀尖點位移檢測裝置設(shè)計三大方面。目前機床靜剛度的測試方法主要可分為單向加載測試法、三向加載測試法和并聯(lián)機構(gòu)加載測試法。單向加載測試法是傳統(tǒng)的測試方法，缺點是每次只能進(jìn)行某一方向的剛度測量，不符合機床加工時承受三向切削分力的情況。三向加載測試法更接近切削時的真實情況，但是現(xiàn)有三向加載測試法只能沿三個正交方向的單向(例如X軸正向、Y軸正向、Z軸正向)進(jìn)行加載，測試裝置固定之后所提供的加載力只能覆蓋笛卡爾坐標(biāo)系的一個卦限，存在測量方向的盲區(qū)，并且難以實現(xiàn)五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試。并聯(lián)機構(gòu)加載測試法通過并聯(lián)機構(gòu)對機床進(jìn)行加載，可以進(jìn)行多軸機床變刀具姿態(tài)下的多方向靜剛度測量、擴寬了機床靜剛度的測量范圍，但是其缺點在于并聯(lián)機構(gòu)擺角空間較小、可測姿態(tài)范圍有限，需要提前知道刀具的姿態(tài)信息，并且當(dāng)?shù)毒咦藨B(tài)改變時需要重新調(diào)整并聯(lián)加載機構(gòu)的姿態(tài)、重新進(jìn)行與機床連接部位的安裝固定，過程復(fù)雜費時，測試效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠的五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種五軸機床變刀具姿態(tài)下的靜剛度測試裝置，包括安裝平臺、模擬刀具裝置、加載傳遞裝置、加載平臺和三個結(jié)構(gòu)相同的測量裝置，安裝平臺為內(nèi)部中空的柱體結(jié)構(gòu)，測量裝置位于安裝平臺的頂部，測量裝置用于測量模擬刀具裝置的微位移量，加載平臺位于安裝平臺的內(nèi)部，加載平臺通過加載傳遞裝置向模擬刀具裝置提供指定方向的加載力，模擬刀具裝置通過加載傳遞裝置與加載平臺相連，模擬刀具裝置與加載傳遞裝置通過螺栓連接，安裝平臺的底部安裝在機床的工作臺上。

優(yōu)選地，所述安裝平臺包括上平臺、下平臺和定位環(huán)，上平臺和下平臺為一體結(jié)構(gòu)，定位環(huán)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，定位環(huán)位于上平臺的中心，上平臺的頂部設(shè)有均勻布置的三個鍵槽，鍵槽的延伸方向通過上平臺的中心與定位環(huán)相連，鍵槽內(nèi)部靠近定位環(huán)的位置設(shè)有限位鍵，限位鍵與測量裝置相連。