[发明专利]一种加工中心三向静刚度测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种加工中心三向静刚度测试系统，其特征在于：包括用于施加载荷的假刀（1）、数据采集处理系统，以及分别与数据采集处理系统连接的三向载荷施加装置和传感器调节固定装置，所述数据采集处理系统包括连接压力传感器（2）和电涡流位移传感器（4）的数据采集装置（5）以及计算机（6），所述三向载荷施加装置包括用于三维空间方向调节的微调平台（7），以及设于微调平台（7）上的顶件（8），所述传感器调节固定装置包括支架，所述支架连接有丝杆升降机，所述电涡流位移传感器（4）设于丝杆升降机的丝杆（10）上方，所述微调平台（7）包括从下到上依次设置的底板（26）、第一动板（27）、第二动板（28）和顶板（29），相邻两层板的接触面设有相适配的导槽和导轨，所述相适配的导槽和导轨之间设有回位弹簧，相邻两层导槽或导轨正交排布，所述三向载荷施加装置向下依次通过压力传感器（2）、连接件（11）连接于工作台（12），所述压力传感器（2）包括若干子压力传感器，压力传感器（2）能够同时测量XYZ三个方向的作用力及扭矩，假刀（1）安装在主轴上，所述假刀（1）刀头为球状，并经调质处理；所述丝杆升降机的丝杆（10）顶端设有转动装置，所述电涡流位移传感器（4）设于转动装置；所述传感器调节固定装置的支架包括下板（9）和与其连接的侧板（13），所述侧板（13）顶端连接于丝杆升降机，所述丝杆升降机包括由丝杆（10）和手轮（15）构成的传动组件，所述手轮（15）设于套筒（16）外壁并与穿设于套筒（16）的丝杆（10）传动连接，所述丝杆（10）与套筒（16）接触面设有相适配的第一导槽（17）和第一导轨（18），所述转动装置包括套管（20）以及与丝杆（10）顶端通过法兰（21）连接的T形基础板（22），所述套管（20）径向贯穿有锁定螺栓（24），所述锁定螺栓（24）一端连接于T形基础板（22）的竖板，所述套管（20）侧壁设有用于夹持的缺口（23），所述竖板还设有定位螺钉（25），所述套管（20）以锁定螺栓（24）为轴相对于竖板转动，其外壁位于水位或竖直位置时抵靠于定位螺钉（25）。

2.根据权利要求1所述的加工中心三向静刚度测试系统，其特征在于：所述相邻两层板侧壁分别错位设有凸块或顶块，所述凸块穿设有千分尺（3），千分尺（3）自由端抵靠于与其相邻的顶块。

3.根据权利要求1所述的加工中心三向静刚度测试系统，其特征在于：所述第一动板（27）和第二动板（28）螺纹连接有用于固定底板（26）、第一动板（27）、第二动板（28）或顶板（29）之间相对位置的锁紧螺栓。

4.根据权利要求1所述的加工中心三向静刚度测试系统，其特征在于：所述顶件（8）为长方体凸台，并经调质处理。

5.一种根据权利要求1所述的加工中心三向静刚度测试系统的测试方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）将压力传感器（2）、顶件（8）和连接件（11）通过螺钉与工作台固定，将假刀（1）安装到机床主轴上，调节主轴位置，按照要测量的静刚度方向，将假刀（1）刀头靠近顶件（8）上凸台的与测量方向垂直的表面，并留有2~4mm空隙，保证空隙小于千分尺（3）行程，固定主轴位置；

2）根据测量的静刚度方向，调整套管（20）的位置，利用定位螺钉（25）保证其处于水平或竖直位置，预紧锁定螺栓（24），将电涡流位移传感器（4）放入套管（20）中，拧紧锁定螺栓（24），调整传感器调节固定装置，并通过手轮（15）调整丝杆（10）位置，进而调节电涡流位移传感器（4）高度，使得电涡流位移传感器（4）与测点的距离小于其最大测量距离；

3）将压力传感器（2）和电涡流位移传感器（4）与数据采集系统、计算机（6）通过数据线连接，完成测量准备工作，并记录此时的压力传感器（2）对应方向的读数F₀以及电涡流位移传感器（4）的读数L₀，作为初始读数；

4）调节微调平台各层千分尺（3），同时观察压力传感器（2）采集得到的对应方向的作用力，当达到合适数值时拧紧锁紧螺栓，记录此时对应方向的作用力F₁与位移L₁，则机床相应方向的静刚度为式（1）：

（1）。