[發(fā)明專利]刀具-刀柄-主軸系統(tǒng)結合部靜剛度分析裝置及分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810700697.1
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108760275A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 崔立;張洪生
• 申請（專利權）人: 上海第二工業(yè)大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴

本發(fā)明主要針對刀具?刀柄?主軸系統(tǒng)結合部靜剛度分析裝置及分析方法，用來進行模擬測試和顯示分析，獲得刀具?刀柄結合部和刀柄?主軸結合部的靜剛度值。該裝置包括了測試箱體，刀具，刀柄，拉刀結構，模擬主軸頭，軸向、徑向加載裝置，軸向、徑向壓力傳感器，軸向、徑向位移傳感器及其支架，控制箱數(shù)顯表和計算機。本發(fā)明可以實現(xiàn)多種類型的刀具?刀柄?主軸系統(tǒng)靜剛度測試，測試時拆裝方便，獲得的數(shù)據(jù)可以通過控制箱數(shù)顯表顯示記錄，也可以輸出到計算機上顯示分析，對研究刀具?刀柄?主軸系統(tǒng)的靜態(tài)性能具有重要意義。

技術領域

本發(fā)明屬于機械設計制造技術領域，具體涉及一種刀具-刀柄-主軸系統(tǒng)的結合部靜剛度模擬測試分析裝置及方法。

背景技術

高速加工機床是一個國家制造業(yè)發(fā)達的基本指標，而高速加工工具系統(tǒng)的性能直接影響到加工機床的加工性能。高速加工工具系統(tǒng)可以簡單概括為刀具-刀柄-主軸系統(tǒng)，由于工具系統(tǒng)中的刀柄、刀具、主軸等材料靜剛度已經(jīng)確定，所以系統(tǒng)中傳遞動力和精度的部分，即結合部，對系統(tǒng)性能的影響尤為重要。影響刀柄-主軸結合部剛度的因素主要是拉刀結構的拉緊力，影響刀具-刀柄結合部剛度的因素主要是刀具刀柄的配合長度，目前實際加工過程中，對此沒有科學合理的有效參考依據(jù)，不合理的拉緊力、刀具過盈量和配合長度會影響機床的加工精度和質量，嚴重情況下還會損壞部件，引發(fā)重大安全事故，本發(fā)明的目的即通過實驗方法研究不同拉緊力狀態(tài)下刀柄-主軸結合部和不同刀具過盈量、不同配合長度下刀具-刀柄結合部的剛度變化規(guī)律，將數(shù)據(jù)顯示記錄，并交由計算機輔助分析，可以合理確定刀柄拉緊力、刀具過盈量和刀具刀柄配合長度，對提高機床的加工質量、精度與效率具有重要意義。

HSK刀柄作為目前市場上高速數(shù)控機床和加工中心最常用的刀柄工具，具有剛度高、連接性能可靠、傳動鏈短等優(yōu)點，但是該型刀柄成為國際標準的時間短，市場用戶對其有很多錯誤認識，很多問題也沒有足夠的科學論證，缺乏完整全面的使用規(guī)范，如拉緊力大小和拉刀結構的標準不滿足加工精度要求，刀柄、刀具過盈量和刀具刀柄配合長度沒有依據(jù)標準。因此研究其與主軸、刀具結合部的靜剛度對提高機床加工性能具有重要意義。

發(fā)明內容

為了解決上述現(xiàn)有技術上的缺陷，本發(fā)明提供一種刀具-刀柄-主軸系統(tǒng)的結合部靜剛度模擬測試分析裝置，其特征包含：

測試箱體，

所述測試箱體第一側面嵌入并固定有模擬主軸頭前端，且延伸在測試箱體里面的模擬主軸頭前端部分之上設置有刀柄，組成刀柄-主軸結合部；

在測試箱體外面的所述模擬主軸頭前端部分與模擬主軸頭后端連接，并在所述模擬主軸頭后端設置施加軸向力給所述刀柄-主軸結合部的軸向加載裝置；

所述測試箱體頂部嵌入并固定施加徑向力給所述刀柄-主軸結合部的徑向加載裝置；

所述刀柄的下側設置第一徑向位移傳感器、第二徑向位移傳感器，檢測刀柄相對于主軸頭前端的位移。

優(yōu)選地，所述軸向加載裝置包含：拉桿、軸向加載螺母、平面軸承、軸向壓力傳感器、碟形彈簧、墊圈A和墊圈B；

所述軸向壓力傳感器第一側面與所述模擬主軸頭后端連接；

所述拉桿依次穿過碟形彈簧、墊圈A、平面軸承、墊圈B、軸向壓力傳感器、模擬主軸頭后端、模擬主軸頭前端后，第一末端接觸所述模擬主軸頭前端設置的拉刀結構；

所述軸向加載螺母設置在所述拉桿的第二末端；

所述平面軸承防止旋轉運動傳給軸向壓力傳感器，所述碟形彈簧在使用過程中上緊所述墊圈A和墊圈B。

優(yōu)選地，所述刀柄的上下兩側設置第一軸向位移傳感器、第二軸向位移傳感器，檢測刀柄在拉緊力加大的過程中對刀柄的軸向傾斜情況。

優(yōu)選地，在所述模擬主軸頭前端設置軸向位移傳感器支架，支撐所述第一軸向位移傳感器、第二軸向位移傳感器；