[发明专利]成型砂轮磨齿机变位模拟加载装置及刚度分布检测方法

说明书

技术领域

本发明属于机械检测技术领域，属于加工作业空间不同位置进行模拟加载条件下的数控机床静刚度检测技术，涉及一种成型砂轮磨齿机变位模拟加载装置，本发明还涉及一种利用成型砂轮磨齿机变位模拟加载的静刚度分布检测方法。

背景技术

在机床加工作业空间内，随着加工点位置的变化使机床构件承载位置及载荷大小（载荷包括力和力矩）发生变化，机床静刚度发生变化。不同加工位置的静刚度变化可以用刚度分布描述，静刚度的大小及静刚度分布直接影响加工精度，同时影响机床的振动特性。

工件加工表面是通过刀具与工件之间的相对运动而形成的，表面形成原理分为轨迹法、成型法、相切法、范成法。加工表面形成原理不同，机床具备的运动功能不同，例如对齿轮进行磨削加工的磨齿机，数控成型砂轮磨齿机的表面形成原理是成型法，砂轮的形状与齿轮的齿槽形状相同，而数控蜗杆砂轮磨齿机的表面形成原理是范成法，砂轮的形状是蜗杆形状。不同类型的数控机床，刀具与工件之间在加工点所承受的载荷性质、不同加工位置载荷的变化规律及各个方向的载荷之间的比例不同，因此各种数控机床模拟加载装置及对应的检测方法不同。

数控成型砂轮磨齿机的表面形成原理是成型法，与一般数控车床及加工中心的轨迹法、相切法的表面形成原理不同，与范成法加工齿轮的其他齿轮加工机床也不同，因此模拟加载装置及对应的检测方法与传统的方法不同。

机床静刚度试验是采用模拟载荷代替切削加工载荷，以数控成型砂轮磨齿机为例，加工时随着Z、X、C轴的运动加工点位置在变化，Z、X、C轴组件的位置随之变化，因此主轴一侧和工作台一侧的静刚度都将随着工件加工点位置变化而变化。而国内外现有的静刚度检测装置及检测方法只能检测一个确定位置的静刚度，不能检测静刚度分布情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种成型砂轮磨齿机变位模拟加载装置，解决了现有技术中的成型砂轮磨齿机不能检测静刚度分布的问题。

本发明的另一个目的是提供一种利用成型砂轮磨齿机变位模拟加载的静刚度分布检测方法。

本发明采用的技术方案是，一种成型砂轮磨齿机变位模拟加载装置，包括设置在成型砂轮磨齿机上的受载试件和用于模拟加载的施载组件，所述的成型砂轮磨齿机的结构是，包括在床身上间隔设置有C轴组件和X轴组件，在X轴组件的立柱上段的水平安装轴线上朝向C轴组件方向，依次安装有Z轴组件、A轴组件、Y轴组件、主轴组件；

所述施载组件的结构是，在主轴组件的主轴外圆上同轴套装有连接件、环体和压盖，连接件与主轴固定连接，连接件与环体及压盖固定连接，环体上开有一径向孔，该径向孔中沿直径方向向外依次设置有下垫片、力传感器、上垫片、球座、钢球，球座的上沿与环体接触处设置有限位盖，限位盖与环体固定连接，钢球置于球座和球盖之间并从球盖露出，球盖和球座固定连接，球座的轴心线L与Y轴组件的X轴成α夹角安装；

受载试件的受载面和安装面为平面，受载试件的安装面安装在C轴组件的工作台上，安装面与机床坐标系的Y方向夹角为θ，且受载面的法线与机床坐标系的X方向夹角为α。

本发明所采用的另一技术方案是，一种利用成型砂轮磨齿机变位模拟加载的静刚度分布检测方法，该方法依赖一种变位模拟加载装置，其结构是，

包括设置在成型砂轮磨齿机上的受载试件和用于模拟加载的施载组件，所述的成型砂轮磨齿机的结构是，包括在床身上间隔设置有C轴组件和X轴组件，在X轴组件的立柱上段的水平安装轴线上朝向C轴组件方向，依次安装有Z轴组件、A轴组件、Y轴组件、主轴组件；

所述施载组件的结构是，在主轴组件的主轴外圆上同轴套装有连接件、环体和压盖，连接件与主轴固定连接，连接件、环体及压盖固定连接，环体上开有一径向孔，该径向孔中沿直径方向向外依次设置有下垫片、力传感器、上垫片、球座、钢球，球座的上沿与环体接触处设置有限位盖，限位盖与环体固定连接，钢球置于球座和球盖之间并从球盖露出，球盖和球座固定连接，球座的轴心线L与Y轴组件的X轴方向成α夹角安装，在主轴、主轴箱箱体及C轴组件上安装有多个位移传感器；受载试件的受载面和安装面为平面，受载试件的安装面安装在C轴组件的工作台上，安装面与机床坐标系的Y方向夹角为θ，且受载面的法线与机床坐标系的X方向夹角为α，

本方法利用上述的装置，按照以下步骤实施：

步骤1、根据所模拟的Z向磨削力与X向磨削力的比例确定α夹角；根据所模拟的Z向磨削力与Y向磨削力的比例确定θ夹角；