[發明專利]絲杠硬態干式切削機床支撐夾持力測量系統和測量方法

有效

• 申請號: 201810229359.4
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108608259B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 王禹林;查文彬;朱文超;尹晨;林成;馮虎田
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種絲杠硬態干式切削機床支撐夾持力測量系統的測量方法，其特征在于，所述絲杠硬態干式切削機床支撐夾持力測量系統，包括絲杠硬態干式切削機床本體(I)、多個受力-傳感裝置(II)和數據采集裝置(III)，其中：

絲杠硬態干式切削機床本體(I)包括底座(1)、主軸箱(2)、機床頭架(3)、床身(4)、床鞍(5)、升降臺(6)、待加工絲杠(7)、尾架頂尖(8)、多個支撐架組件、兩個跟刀架(13～14)和旋銑頭(15)；

受力-傳感裝置(II)包括主墊塊(16)、力傳感器(17)和上墊塊(18)，受力-傳感裝置(II)通過螺栓(19)與絲杠硬態干式切削機床本體(I)的各支撐架組件和跟刀架(13～14)分別固聯，各個力傳感器(17)均通過導線(20)接入數據采集模塊(III)；

所述絲杠硬態干式切削機床本體(I)的兩個跟刀架(13～14)結構完全相同，每個跟刀架設置有兩個上下對稱的V型動態夾持模塊(23)；

所述測量方法的步驟如下：

步驟1、將待加工絲杠(7)的一端用機床頭架(3)固定，另一端經待加工絲杠(7)中心孔用尾架頂尖(8)固定；

步驟2、驅動床鞍(5)將旋銑頭(15)調整至切削起始位置，根據預先設定的切削深度驅動升降臺(6)調整旋銑頭(15)的高度；驅動兩個跟刀架(13～14)分別沿豎直方向移動夾緊待加工絲杠(7)，將與兩個跟刀架(13～14)以及第一～四支撐架組件(9～12)固聯的每個受力-傳感裝置(II)中的力傳感器(17)做回零初始化處理；

步驟3、驅動機床頭架(3)帶動待加工絲杠(7)繞C軸轉動，驅動床鞍(5)帶動旋銑頭(15)和兩個跟刀架(13～14)沿Z軸移動，同時驅動第一～四支撐架組件(9～12)分別沿豎直方向動態上升或下降以避免與跟刀架發生碰撞；數據采集模塊(III)實時采集與兩個跟刀架(13～14)和第一～四支撐架組件(9～12)對應的每個力傳感器(17)的數據，并分別計算出第一～四支撐架組件(9～12)對待加工絲杠(7)的支撐力F₉～F₁₂、跟刀架(13～14)對待加工絲杠(7)的夾持力F₁₃～F₁₄和夾持扭矩M₁₃～M₁₄。

2.根據權利要求1所述的絲杠硬態干式切削機床支撐夾持力測量系統的測量方法，其特征在于，步驟3中所述計算出第一～四支撐架組件(9～12)對待加工絲杠(7)的支撐力F₉～F₁₂，根據公式(1)～(2)計算得到第一～四支撐架組件(9～12)對待加工絲杠(7)的支撐力F₉～F₁₂：

其中，F_ikτ、F_ikb、F_ikn是與每個支撐架組件固聯的兩個受力-傳感裝置在相對坐標系oτbn中分別測得的三向力；F_ikx、F_iky、F_ikz是與每個支撐架固聯的兩個受力-傳感裝置在絕對坐標系oxyz中分別測得的三向力，i＝9～12，k＝1～2；

其中，相對坐標系oτbn的原點o為受力-傳感裝置(II)中上墊塊(18)的上端面的幾何中心，n軸通過原點o并垂直于上墊塊的上端面，b軸通過原點o并與待加工絲杠(7)的軸線平行，τ軸通過原點并分別與n軸和b軸垂直；絕對坐標系oxyz的原點o為受力-傳感裝置(II)中上墊塊(18)的上端面的幾何中心，z軸通過原點o并豎直向上，y軸通過原點并與待加工絲杠(7)的軸線平行，x軸通過原點并分別與y軸和z軸垂直。

3.根據權利要求1所述的絲杠硬態干式切削機床支撐夾持力測量系統的測量方法，其特征在于，步驟3中計算出所述跟刀架(13～14)對待加工絲杠(7)的夾持力F₁₃～F₁₄和夾持扭矩M₁₃～M₁₄，公式如下：

其中，F_13jτ、F_14jτ是分別與第一跟刀架(13)和第二跟刀架(14)上側的V型動態夾持模塊(23)固聯的四個受力-傳感裝置測得的力，j＝1～4；其中，r為待加工絲杠(7)的半徑。