[發明專利]一種搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測裝置及其方法

有效

• 申請號: 202010973843.5
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112264837B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 高衛國;宮懷叡;張大衛;王翼;李德君;李偉;李金和;翁凌韜;鄭英杰;史凱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

1.一種搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測方法，所述擺臺靜剛度檢測方法是基于搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測裝置實現；其特征在于：所述裝置分為傳感器測量模塊和加載模塊，所述傳感器測量模塊包括電渦流位移傳感器和磁力表座；所述加載模塊包括刀桿、連接盤、壓力傳感器、塑料殼、頂頭、受力塊、受力板、受力長板、定位桿和測量塊；

所述磁力表座與電渦流位移傳感器固定吸附在擺臺的固定支架上；所述壓力傳感器套入連接盤凸臺，并與頂頭前端圓面接觸；所述連接盤與刀桿、塑料殼通過螺紋連接固定；所述受力塊被頂頭末端壓在機床工作臺臺面上受力；所述測量塊與受力板均通過螺栓連接與機床工作臺T型槽固定，所述受力長板通過定位桿與擺臺加工孔配合定位；其中：所述搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測方法，包括如下步驟：

利用所述加載模塊中的受力塊與受力長板連接，受力長板與機床工作臺連接，利用機床主軸裝夾刀桿并向工作臺方向進給使頂頭壓住受力塊從而使擺動軸受力，利用所述傳感測量模塊中電渦流位移傳感器測量機床工作臺臺面位移，計算出擺臺擺動軸軸向靜剛度，即為K_AZ；

拆下受力長板，將受力塊放置于工作臺，再次進行加力測量位移，計算擺臺軸向靜剛度，即為K，計算擺臺旋轉軸軸向靜剛度，即為K_CZ＝K·K_AZ/(K_AZ-K)；

利用擺臺擺動軸將工作臺旋轉90°，使受力塊與受力板連接，并進給主軸使頂頭壓住受力塊，使工作臺承受切向力，并利用電渦流位移傳感器測量測量塊位移，計算出擺臺轉角和位移，計算擺臺的切向靜剛度，即為K_T。

2.根據權利要求1所述的一種搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測方法，其特征在于，所述擺臺擺動軸軸向靜剛度檢測步驟：所述加載模塊裝夾在機床主軸上，通過主軸進給使擺臺受軸向力，利用傳感器測量模塊同時測量工作臺臺面多個位置的位移s_AZ，并利用一次擬合得到斜率1/K_AZ，根據剛度定義該位置擺動軸軸向靜剛度即為K_AZ，其中：所述主軸進給使擺臺受軸向力，通過對傳感器讀數，直至其達到50N，停留15s并利用傳感器采集系統記錄各位移傳感器讀數，之后緩慢進給主軸，且每增加50N停留15s并記錄數據，直至增至800N，之后再以每次遞減50N的方式后退主軸，并記錄數據，直至壓力傳感器示數變為0N，記錄各點位移變化s_AZ。

3.根據權利要求1所述的一種搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測方法，其特征在于，所述擺臺旋轉軸軸向靜剛度檢測步驟：所述加載模塊裝夾在機床主軸上，通過主軸進給使擺臺受軸向力，利用傳感器測量模塊同時測量工作臺臺面多個位置的位移s，利用一次擬合得到斜率1/K，根據剛度定義該位置擺臺軸向靜剛度即為K，旋轉軸軸向靜剛度K_CZ＝K·K_AZ/(K_AZ-K)，其中：所述主軸進給，通過傳感器讀數，直至其達到50N，停留15s并利用傳感器采集系統記錄各位移傳感器讀數，之后緩慢進給主軸，且每增加50N停留15s并記錄數據，直至增至800N，之后再以每次遞減50N的方式后退主軸，并記錄數據，直至壓力傳感器示數變為0N，記錄各點位移變化s。

4.根據權利要求1所述的一種搖籃式五軸數控機床擺臺靜剛度檢測方法，其特征在于，所述擺臺切向靜剛度檢測步驟：擺臺擺動軸將工作臺旋轉90°；所述加載模塊裝夾在機床主軸上，通過主軸進給使擺臺受切向力，再利用傳感器測量模塊測量測量塊位移，根據受力位置與旋轉軸軸線距離l，利用M＝F·l計算得到擺臺所受力矩M，根據測量塊與旋轉軸軸線距離R，利用θ≈s_T/R計算得到工作臺轉角θ，并對每個受力位置做力矩-轉角圖，并利用一次擬合得到斜率1/K_T，根據剛度定義該受力位置切向靜剛度即為K_T，其中：使擺動軸轉動90°，進給機床主軸使頂頭壓入受力塊，布置電渦流位移傳感器使其能檢測測量塊兩個垂直面的位移，通過傳感器讀數，直至其達到50N，停留15s并利用傳感器采集系統記錄各位移傳感器讀數，之后緩慢進給主軸，且每增加50N停留15s并記錄數據，直至增至800N，之后再以每次遞減50N的方式后退主軸，并記錄數據，直至壓力傳感器示數變為0N，記錄各點位移變化s_T。