[發(fā)明專利]一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110369908.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN112763168B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹林峰;杜龍泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東沂工機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): G01M5/00
• 分類號(hào): G01M5/00
• 代理公司: 東莞市神州眾達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44251
• 代理人: 周松強(qiáng)

1.一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括工作平臺(tái)（1）、用于施加載荷的假刀（6）、設(shè)置在工作平臺(tái)（1）上方用于對(duì)假刀（6）施加靜載荷的檢測(cè)機(jī)構(gòu)（4）和數(shù)據(jù)采集處理器（7）；

所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)（4）包括檢測(cè)平臺(tái)（41）、對(duì)稱設(shè)置在檢測(cè)平臺(tái)（41）上端的兩個(gè)固定塊（42）和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在檢測(cè)平臺(tái)（41）上方的檢測(cè)板（45），兩個(gè)所述固定塊（42）之間設(shè)有半圓環(huán)導(dǎo)軌（43），兩個(gè)所述半圓環(huán)導(dǎo)軌（43）的中部滑動(dòng)的設(shè)有滑套（44），所述檢測(cè)板（45）的兩端與兩個(gè)滑套（44）相連接，所述檢測(cè)板（45）的上端設(shè)有檢測(cè)組件（5），所述檢測(cè)平臺(tái)（41）的上端還設(shè)有環(huán)形齒塊（46），右側(cè)所述滑套（44）的一側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)組件（47）；

所述驅(qū)動(dòng)組件（47）包括殼體（471）、設(shè)置在殼體（471）一側(cè)的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)（472）和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在殼體（471）內(nèi)部的第一蝸桿（473）與第一驅(qū)動(dòng)齒輪（474），所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)（472）的輸出端與第一蝸桿（473）的一端連接，所述第一蝸桿（473）與第一驅(qū)動(dòng)齒輪（474）相互嚙合，所述第一驅(qū)動(dòng)齒輪（474）與檢測(cè)平臺(tái)（41）上端設(shè)置的環(huán)形齒塊（46）相互嚙合；

所述檢測(cè)組件（5）包括設(shè)置在檢測(cè)板（45）上端一側(cè)的靜載荷施加組件（51）與擋塊（53）以及滑動(dòng)設(shè)置在檢測(cè)板（45）上端另一側(cè)的位移檢測(cè)組件（52），所述擋塊（53）靠近靜載荷施加組件（51）的一端設(shè)有壓力傳感器（54）；

所述靜載荷施加組件（51）包括滑動(dòng)設(shè)置在檢測(cè)板（45）上端一側(cè)的滑動(dòng)塊（511），所述滑動(dòng)塊（511）的內(nèi)部滑動(dòng)的設(shè)有T型頂桿（512）和U型頂桿（514），所述滑動(dòng)塊（511）的內(nèi)部對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置有從動(dòng)齒輪（513），所述T型頂桿（512）的兩端設(shè)有齒條，且與從動(dòng)齒輪（513）相互嚙合，所述U型頂桿（514）靠近從動(dòng)齒輪（513）的一側(cè)設(shè)有齒條，且U型頂桿（514）內(nèi)側(cè)的齒條與從動(dòng)齒輪（513）相互嚙合，所述T型頂桿（512）的頭部通過螺紋連接有球型頂塊（5121），所述U型頂桿（514）遠(yuǎn)離滑動(dòng)塊（511）的一端設(shè)有圓臺(tái)型頂塊（5141），所述滑動(dòng)塊（511）的上端設(shè)有機(jī)殼（515），所述機(jī)殼（515）的一端設(shè)有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)（516），所述機(jī)殼（515）的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有第二蝸桿（517）和第二從動(dòng)蝸輪（518），所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)（516）的輸出端與第二蝸桿（517）的一端連接，所述第二蝸桿（517）和第二從動(dòng)蝸輪（518）相互嚙合，所述T型頂桿（512）靠近第二從動(dòng)蝸輪（518）的一端也設(shè)有齒塊，且齒塊與第二從動(dòng)蝸輪（518）相互嚙合；

所述位移檢測(cè)組件（52）包括滑塊（521）和設(shè)置在滑塊（521）上端的電渦流位移傳感器（522），所述滑塊（521）通過定位螺栓固定在檢測(cè)板（45）的上端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述工作平臺(tái)（1）的上端通過定位螺栓設(shè)有平面位移微調(diào)平臺(tái)（2），所述平面位移微調(diào)平臺(tái)（2）的上端設(shè)有調(diào)平組件（3），所述調(diào)平組件（3）包括均布設(shè)置在平面位移微調(diào)平臺(tái)（2）上端的四根調(diào)節(jié)絲桿（31），所述調(diào)節(jié)絲桿（31）的上端通過螺紋連接套設(shè)有調(diào)節(jié)套筒（32），四個(gè)所述調(diào)節(jié)套筒（32）的上端通過球鉸座連接有檢測(cè)平臺(tái)（41）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述T型頂桿（512）、U型頂桿（514）、壓力傳感器（54）和電渦流位移傳感器（522）均在同一水平面內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器（54）和電渦流位移傳感器（522）的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集處理器（7）的輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集處理器（7）的輸出端與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)（472）和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)（516）的信號(hào)輸入端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)板（45）的中部開設(shè)有用于放置假刀（6）的凹孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述假刀（6）的刀頭為球狀，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工中心三向靜剛度測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于，包括下列步驟：

a.先將電渦流位移傳感器（522）通過定位螺栓安裝到檢測(cè)板（45）上適當(dāng)位置，然后通過調(diào)平組件（3）將檢測(cè)平臺(tái)（41）調(diào)至水平，再將假刀（6）安裝到機(jī)床主軸上，調(diào)節(jié)主軸位置，將假刀（6）刀頭的中心高度調(diào)節(jié)至與球型頂塊（5121）的中心高度等高，固定主軸位置，通過調(diào)節(jié)平面位移微調(diào)平臺(tái)（2）使得假刀（6）刀頭的鉛垂線與檢測(cè)板（45）中部凹孔的圓心重合；

b.將壓力傳感器（54）和電渦流位移傳感器（522）與數(shù)據(jù)采集處理器（7）通過數(shù)據(jù)線連接，再將第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)（472）和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)（516）與數(shù)據(jù)采集處理器（7）通過數(shù)據(jù)線連接，完成測(cè)量準(zhǔn)備工作；

c.將初始時(shí)測(cè)量的靜剛度方向記為X軸靜剛度Kx，并記錄此時(shí)的壓力傳感器（54）對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為Fx₀及電渦流位移傳感器（522）的讀數(shù)為Lx₀，作為初始讀數(shù),啟動(dòng)靜載荷施加組件（51）內(nèi)部的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)（516）后，通過壓力傳感器（54）采集得到對(duì)應(yīng)方向的作用力記為Fx₁~Fx_n，通過電渦流位移傳感器（522）采集得到假刀（6）對(duì)應(yīng)的位移變化量記為Lx₁~Lx_n；

d.啟動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)（472），使得檢測(cè)組件（5）轉(zhuǎn)動(dòng)π/2個(gè)弧度，將這時(shí)測(cè)量的靜剛度方向記為Y軸靜剛度Ky，并記錄此時(shí)的壓力傳感器（54）對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為Fy₀及電渦流位移傳感器（522）的讀數(shù)為Ly₀，作為初始讀數(shù),啟動(dòng)靜載荷施加組件（51）內(nèi)部的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)（516）后，通過壓力傳感器（54）采集得到對(duì)應(yīng)方向的作用力記為Fy₁~Fy_n，通過電渦流位移傳感器（522）采集得到假刀（6）對(duì)應(yīng)的位移變化量記為Ly₁~Ly_n；

e.將上述多組有效數(shù)據(jù)代入加工中心主軸靜剛度檢測(cè)公式：

K=Fr/δ既K=（Fx_n-Fx_n-1）/（Lx_n-Lx_n-1）或K=（Fy_n-Fy_n-1）/（Ly_n-Ly_n-1）；

式中：K一加工中心主軸靜剛度；

Fr一加工中心主軸徑向載荷；

δ一加工中心主軸徑向位移。