本發明專利技術涉及一種數控機床靜剛度快速檢測裝置及方法，底座球與刀桿球之間連接有檢測桿，檢測桿的錐形接觸面與底座球和刀桿球兩個球面相連接，并在預緊力的作用下緊密接觸，檢測桿內設有力傳感器和位移傳感器，分別用于檢測加在主軸與工作臺之間力的大小和距離變化。整個裝置連接在機床工作臺和主軸之間，利用檢測桿內的加載調節裝置能夠在工作臺和主軸間施加不同力載荷，檢測桿內的力傳感器和位移傳感器分別檢測主軸與工作臺之間的力和由力引起的距離變化。通過記錄在不同載荷條件下機床圓運動時檢測桿的力和位移數據變化，計算得到機床工作空間的靜剛度。本發明專利技術能對機床加工平面內不同方向的靜剛度進行檢測，整個檢測過程較傳統方式節省時間，裝置簡單。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，尤其是一種利用圓運動對 機床工作范圍不同方向的靜剛度進行快速檢測的裝置及方法。
技術介紹
對于金屬切削機床，切削過程中存在外力（切削力、重力、慣性力等）是不可避免 的，在外力的作用下，機床的加工工藝系統(機床、刀具、工件）會發生變形，這種變形的直接 后果是加工件的精度降低。因此，機床抵抗外力變形的性能是反映機床加工性能的重要指 標，一般用機床靜剛度來表示。測試和評估機床靜剛度是保證機床高質量加工的重要一 環，也是提高加工系統性能的基本前提。然而，在傳統的靜剛度檢測方法中，一般將進給軸 方向的剛度（X軸，Y軸、Z軸等）作為機床的剛度，并且只對進給軸方向的剛度進行檢測。 在測試時需要對主軸(或工作臺)進行逐漸加載，同時記錄主軸的所受載荷的大小和指定方 向的位移，得到力和變形的滯回曲線，從而得到機床在該進給方向的靜剛度。但這種方法 有明顯的不足：一是該方法只檢測機床進給方向的靜剛度，二是每個方向的檢測都要經歷 重新安裝、重新檢測等步驟，檢測費時。研究表明，機床在進給方向的靜剛度，并不能全面反 映機床在整個加工方向的力學性能，而機床在非進給軸方向的靜剛度同樣會影響機床的加 工性能。因此一種安裝檢測簡便、能對機床各個方向的力學性能均能檢測的裝置是進行機 床力學性能檢測的迫切需求。
技術實現思路
本專利技術是要提供一種，利用該裝置及方法， 機床通過在不同載荷下進行圓運動測試，對數控機床工作范圍內不同方向上的靜剛度實現 快速檢測。 為實現上述專利技術目的，本專利技術的技術方案是：一種數控機床靜剛度快速檢測裝置， 具有一個固定在機床工作臺上的底座球，一個固定在機床主軸上的刀桿球，底座球與刀桿 球之間連接有檢測桿，檢測桿的錐形接觸面與底座球和刀桿球兩個球面相連接，并在預緊 力的作用下緊密接觸，檢測桿內設有力傳感器和位移傳感器，分別用于檢測加在主軸與工 作臺之間力的大小和距離變化。 檢測桿包括內錐面端蓋、彈簧預緊力調節件、套筒、彈簧底座、傳感器座、帶內錐面 頂桿、預緊彈簧，套筒與內錐面端蓋螺紋連接，內錐面端蓋與底座球球面接觸連接，帶內錐 面頂桿與刀桿球球面接觸連接，套筒內安裝有彈簧預緊力調節件和傳感器座，且彈簧預緊 力調節件位于套筒一端，彈簧預緊力調節件與傳感器座之間連接有預緊彈簧，彈簧底座上 裝有力傳感器，力傳感器與帶內錐面頂桿接觸連接，傳感器座與帶內錐面頂桿通過螺紋連 接，位移傳感器固定在傳感器座。 一種數控機床靜剛度快速檢測檢測方法，通過平面圓運動或空間球軌跡方法實 現，首先調節彈簧預緊調節件，使預緊彈簧壓縮量發生變化，給機床施加一個初始載荷，然 后機床在檢測平面內進行圓軌跡運動，逐漸增大載荷，重復圓軌跡運動，檢測桿內力傳感器 和位移傳感器分別測量出機床主軸相對于工作臺在不同方向和不同載荷下的變形量，根據 力與變形量的關系，計算得到機床在該測量平面內的靜剛度。 本專利技術的有益效果是：本專利技術提供了一種用于檢測數控機床靜剛度的裝置及方 法，能對機床加工平面不同方向的靜剛度進行檢測，整個檢測過程較傳統方式節省時間，裝 置簡單。檢測結果可用于機床力學性能的評價和工藝系統變形預防的方法研究。 【附圖說明】 圖1是本專利技術的結構示意圖； 圖2是本專利技術對機床靜剛度檢測原理示意圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖和實施例對專利技術作進一步的說明。 如圖1，2所示，一種數控機床靜剛度快速檢測裝置，由底座球1、檢測桿11和刀桿 球9三部分組成。兩鋼球和檢測桿的連接是通過高精度的圓錐面的內切面接觸。底座球1 與刀桿球9之間連接有檢測桿11，檢測桿11的錐形接觸面與底座球1和刀桿球9兩個球面 相連接，并在預緊力的作用下緊密接觸，檢測桿內設有力傳感器和位移傳感器，分別用于檢 測加在主軸與工作臺之間力的大小和距離變化。 底座球1固定在機床工作臺20上，刀桿球9通過桿部固定在機床主軸21上，檢測 桿11的錐形接觸面與底座球1和刀桿球9兩個球面相連接，并在預緊力的作用下緊密接 觸。 檢測桿11包括內錐面端蓋2、彈簧預緊力調節件3、套筒4、彈簧底座5、傳感器座 12、帶內錐面頂桿8、預緊彈簧10,套筒4兩端分別連接內錐面端蓋2和帶內錐面頂桿8,內 錐面端蓋2與底座球1通過球面接觸連接，帶內錐面頂桿8與刀桿球9球面接觸連接，套筒 4內安裝有彈簧預緊力調節件3和傳感器座5,且彈簧預緊力調節件3位于套筒4 一端，彈 簧預緊力調節件3與傳感器座5連接有預緊彈簧10,彈簧底座5上裝有力傳感器6,且力傳 感器6與帶內錐面頂桿8接觸連接，傳感器座12與帶內錐面頂桿8通過螺紋連接，位移傳 感器7固定在傳感器座12。 首先通過調節彈簧預緊調節件3,能夠使預緊彈簧10壓縮量變化，進而實現檢測 桿11預緊力的變化。力傳感器6能夠檢測出預緊力的數值大小，位移傳感器7能夠檢測出 檢測桿兩端錐形面的距離變化。通過預緊力調節部分給機床施加一個初始載荷，然后機床 在檢測平面內進行圓軌跡運動，逐漸增大載荷，重復圓軌跡運動，檢測桿11內力傳感器6和 位移傳感器7分別測量出機床主軸相對于工作臺在不同方向和不同載荷下的變形量，根據 力與變形量的關系，最終計算得到機床在該測量平面內的靜剛度。 本裝置可用來測量X-Y，Y-Z和Z-X三個平面或空間內其它平面內的靜剛度，以對 X-Y平面的靜剛度快速檢測為例來說明，設安裝在工作臺的底座球球心為O1，安裝在主軸 的刀桿球球心為O 2，檢測桿理論長度O1O2=L,檢測桿預緊力，使機床主軸以O1為圓心作半 徑L的勻速平面逆時針圓運動，以刀桿球心開始時的位置為參考點，記圓運動旋轉角度為 0 ,并設進給速度v，采樣時間為T，則整個測試過程記錄的數據點數 則第i點對應的圓運動角度為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種數控機床靜剛度快速檢測裝置，具有一個固定在機床工作臺(20)上的底座球(1)，一個固定在機床主軸(21)上的刀桿球(9)，其特征在于：所述底座球(1)與刀桿球(9)之間連接有檢測桿(11)，所述檢測桿(11)兩端的錐形接觸面分別與底座球(1)和刀桿球(9)兩個球面相連接，并在預緊力的作用下緊密接觸，檢測桿內設有力傳感器和位移傳感器，分別用于檢測加在主軸與工作臺之間力的大小和距離變化。
【技術特征摘要】
1. 一種數控機床靜剛度快速檢測裝置，具有一個固定在機床工作臺（20)上的底座球 (I) ，一個固定在機床主軸（21)上的刀桿球（9)，其特征在于：所述底座球（1)與刀桿球（9) 之間連接有檢測桿（11)，所述檢測桿（11)兩端的錐形接觸面分別與底座球（1)和刀桿球 (9) 兩個球面相連接，并在預緊力的作用下緊密接觸，檢測桿內設有力傳感器和位移傳感 器，分別用于檢測加在主軸與工作臺之間力的大小和距離變化。2. 根據權利要求1所述的數控機床靜剛度快速檢測裝置，其特征在于：所述檢測桿 (II) 包括內錐面端蓋（2)、彈簧預緊力調節件（3)、套筒（4)、彈簧底座（5)、傳感器座（12)、 帶內錐面頂桿（8)、預緊彈簧（10)，內錐面端蓋（2)與套筒（4)螺紋連接，內錐面端蓋（2) 與底座球（1)通過球面接觸連接，帶內錐面頂桿（8)與刀桿球（9)球面接觸連接，套筒（4) 內安...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳光勝，朱帥，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。