[发明专利]一种五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置及使用方法

权利要求书

1.一种五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置，其特征在于：包括X向切削力加载组件、Y向切削力加载组件及Z向切削力加载组件，所述X向切削力加载组件包括X向导轨、X向导轨安装座、X向滑块、X向波纹阻尼管、X向阻尼管导向法兰盘及X向阻尼管导向光轴；所述Y向切削力加载组件包括Y向导轨、Y向导轨安装座、Y向滑块、Y向波纹阻尼管、Y向阻尼管导向法兰盘及Y向阻尼管导向光轴；所述Z向切削力加载组件包括Z向立柱、Z向波纹阻尼管、Z向阻尼管导向法兰盘及Z向阻尼管导向光轴；

所述Y向导轨安装座水平设置，Y向导轨水平固装在Y向导轨安装座上端面，Y向滑块设置在Y向导轨上；所述Y向波纹阻尼管位于Y向导轨安装座中部，Y向波纹阻尼管与Y向导轨相平行，Y向波纹阻尼管一端设为开口端，Y向波纹阻尼管开口端固定在Y向导轨安装座上，Y向波纹阻尼管另一端设为封闭端，Y向波纹阻尼管封闭端固定在Y向阻尼管导向法兰盘上，Y向阻尼管导向法兰盘套装于Y向阻尼管导向光轴上，两者滑动配合，Y向阻尼管导向光轴固装在Y向导轨安装座内，Y向阻尼管导向光轴与Y向导轨相平行；所述Y向波纹阻尼管充填有液压油，Y向波纹阻尼管开口端与液压油源相通，在Y向波纹阻尼管开口端与液压油源之间的液压管路上连接有Y向节流阀和Y向压力表，在Y向波纹阻尼管开口端与Y向节流阀之间的液压管路上连接有Y向液压保压系统；

所述X向导轨安装座水平固装在Y向滑块上，X向导轨水平固装在X向导轨安装座上端面，X向滑块设置在X向导轨上，X向导轨与Y向导轨相垂直，X向导轨安装座与Y向阻尼管导向法兰盘固定连接在一起；所述X向波纹阻尼管位于X向导轨安装座中部，X向波纹阻尼管与X向导轨相平行，X向波纹阻尼管一端设为开口端，X向波纹阻尼管开口端固定在X向导轨安装座上，X向波纹阻尼管另一端设为封闭端，X向波纹阻尼管封闭端固定在X向阻尼管导向法兰盘上，X向阻尼管导向法兰盘套装于X向阻尼管导向光轴上，两者滑动配合，X向阻尼管导向光轴固装在X向导轨安装座内，X向阻尼管导向光轴与X向导轨相平行；所述X向波纹阻尼管内充填有液压油，X向波纹阻尼管开口端与液压油源相通，在X向波纹阻尼管开口端与液压油源之间的液压管路上连接有X向节流阀和X向压力表，在X向波纹阻尼管开口端与X向节流阀之间的液压管路上连接有X向液压保压系统；

所述Z向立柱竖直固装在X向滑块上，Z向波纹阻尼管竖直设置在Z向立柱中部，Z向波纹阻尼管一端设为开口端，Z向波纹阻尼管开口端固定在Z向立柱上，Z向波纹阻尼管另一端设为封闭端，Z向波纹阻尼管封闭端固定在Z向阻尼管导向法兰盘上，Z向阻尼管导向法兰盘套装于Z向阻尼管导向光轴上，两者滑动配合，Z向阻尼管导向光轴竖直固装在Z向立柱内；所述Z向波纹阻尼管内充填有液压油，Z向波纹阻尼管开口端与液压油源相通，在Z向波纹阻尼管开口端与液压油源之间的液压管路上连接有Z向节流阀和Z向压力表，在Z向波纹阻尼管开口端与Z向节流阀之间的液压管路上连接有Z向液压保压系统。

2.根据权利要求1所述的一种五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置，其特征在于：在所述Z向阻尼管导向法兰盘上水平固连有一根悬臂梁，在悬臂梁上设置有摆头回转向切削力加载组件，摆头回转向切削力加载组件包括球面底座、球头杆、球面环形压盖及预紧螺栓，球面底座固装在悬臂梁上端面，球头杆球头端朝下设置在球面底座内，球面环形压盖套装在球头杆上且位于球头端上方，球面环形压盖与球面底座之间通过预紧螺栓相连，球头杆球头端限定于球面环形压盖与球面底座之间，球头杆球头端与球面底座及球面环形压盖滑动接触配合，在球头杆球头端与球面底座及球面环形压盖的滑动接触面之间加装有阻尼片。

3.根据权利要求1所述的一种五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置，其特征在于：所述Y向切削力加载组件共设置有两套且平行分布，X向切削力加载组件及Z向切削力加载组件均设置有一套，且X向切削力加载组件的X向导轨安装座与两套Y向切削力加载组件的Y向滑块同时固连。

4.根据权利要求1所述的一种五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置，其特征在于：在所述Y向切削力加载组件的Y向导轨安装座下方固装有结构刚性加强底座，在结构刚性加强底座上设置有加强筋立板，在加强筋立板顶端平行安装有两根Y向导向光杆，Y向导向光杆与Y向导轨相平行，两根Y向导向光杆之间连接有一根X向导向光杆，X向导向光杆与Y向导向光杆相垂直，X向导向光杆与Y向导向光杆滑动连接配合，在X向导向光杆上套装有一个滑动套筒，滑动套筒外筒壁与Z向立柱固定连接在一起。

5.权利要求1所述的五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：选定一个需要进行性能测试的五轴双摆头龙门铣床，将模拟切削力加载装置吊装到五轴双摆头龙门铣床的工作台上并进行固定；

步骤二：将机床刀具主轴与球头杆杆体固定连接在一起，再分别将X向波纹阻尼管、Y向波纹阻尼管及Z向波纹阻尼管与液压油源接通，同时启动X向液压保压系统、Y向液压保压系统及Z向液压保压系统；

步骤三：设定一组切削力；

步骤四：分别调节X向节流阀、Y向节流阀及Z向节流阀的阀口开度，使X向波纹阻尼管、Y向波纹阻尼管及Z向波纹阻尼管内的液压油吸排阻力等于所设定的切削力，再利用扭力扳手拧紧预紧螺栓，使球头杆球头端与球面底座及球面环形压盖之间的摩擦力等于所设定的切削力；由于液压油吸排阻力无法直接读取，通过压力表只能直接读出压强值，而压强值需要通过计算得到，计算公式为P＝F/S，式中，P为压强值，F为液压油吸排阻力，S为设定开度下的节流阀阀口横截面积；由于摩擦力无法在扭力扳手上直接读出，通过扭力扳手只能直接读出拧紧力矩，而拧紧力矩需要通过计算得到，计算公式为M＝KF′d/μ，式中，M为拧紧力矩，K为拧紧力系数，F′为摩擦力，d为预紧螺栓的螺纹公称直径，μ为摩擦系数；

步骤五：启动机床并运行加工程序，开始模拟机床的加工过程，并真实模拟机床在受力条件下的实际运行状态，进而测试出在当前切削力条件下的机床性能；

步骤六：重新设定切削力，重复步骤四及步骤五，完成不同切削力条件下的机床性能测试。