[发明专利]一种数控机床切削力模拟加载装置及方法

权利要求书

1.一种数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：包括能够同时承受径向力和轴向力的模拟刀装置，模拟刀装置的一端安装有固定装置（105），固定装置（105）上安装有用于检测模拟刀装置三个方向上的作用力大小的检测装置（301），检测装置（301）还与为模拟刀装置提供三个方向上的模拟切削力的动力装置（201）固定连接。

2.根据权利要求1所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的模拟刀装置包括安装在机床主轴上的刀柄（101），刀柄的一端安装有刀柄螺帽（102），刀柄螺帽（102）上套装有能够同时承受径向力和轴向力的轴承（103），轴承（103）的内圈利用刀柄螺帽（102）上的法兰盘进行定位从而限定轴承（103）的移动，轴承（103）的外侧安装有固定装置（105）。

3.根据权利要求2所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的轴承（103）为圆锥滚子轴承或角接触球轴承。

4.根据权利要求2或3所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的轴承（103）与固定装置（105）之间设有轴套（104），轴套（104）内设有与轴承（103）的外圈尺寸相配合的阶梯孔，阶梯孔的台阶面作用在轴承（103）的外圈上。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的模拟刀装置上设有检测其位移的位移传感器。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的动力装置（201）固定在支撑架（401）上，支撑架（401）固定在工作台（501）上。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的检测装置（301）与用于显示检测数据的计算机相连；检测装置（301）包括三个安装在固定装置（105）上的压力传感器，且压力传感器与固定装置（105）的接触面为平面，其中一个压力传感器位于模拟刀装置的轴向方向并与模拟刀装置同轴，另两个压力传感器位于模拟刀装置的径向方向并相互垂直，且三个压力传感器分别与动力装置（201）固定连接。

8.根据权利要求7所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：所述的动力装置（201）包括三个液压缸或气压缸，且每个液压缸或气压缸分别与一个压力传感器同轴相连。

9.根据权利要求8所述的数控机床切削力模拟加载装置，其特征在于：采用三个液压缸作为动力装置（201）时，三个液压缸分别连接在液压泵站上，且每个液压缸与液压泵站连接的管路上均设有用于显示液压缸压力的压力表。

10.一种数控机床切削力模拟加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将刀柄（101）安装到机床主轴上，然后将刀柄螺帽（102）安装在刀柄（101）上，将轴承（103）安装到刀柄螺帽（102）上，再将轴套（104）安装到轴承（103）的外圈上，使轴套（104）内的台阶面作用在轴承外圈上；

2)将固定装置（105）安装到轴套（104）上，三个压力传感器分别固定在固定装置（105）的上并与固定装置（105）形成面接触，其中一个压力传感器位于刀柄（101）的轴向方向并与刀柄（101）同轴，另两个压力传感器位于刀柄（101）的径向方向并相互垂直；

3)将三个液压缸或气压缸分别固定到支撑架（401）上，然后将支撑架（401）放置到机床的工作台（501）上，调整支撑架（401）的位置使得液压缸或气压缸的推杆轴线和压力传感器的轴线在同一条直线上；

4)根据不同的机床类型定制相应的刚度测量系统，在刀柄（101）处放置位移传感器，在机床各零部件处布置位移传感器，以测量所选测点处的变形量；

5)启动液压缸或气压缸，根据工件给定的加工工艺，调整三个不同方向的液压缸或气压缸的压力，在机床工作状态下测量测点的位移量；

6）通过测点的变形量和位移量即可得到机床的整机刚度以及零部件的刚度。