[发明专利]一种数控机床切削力模拟加载装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于机械装置领域，涉及一种数控机床切削力模拟加载装置及方法。

背景技术

机床整机刚度以及零部件的刚度是影响数控机床加工精度的一个重要影响因素，刚度不足则会导致加工精度降低而达不到加工要求，因此设计一套切削力模拟加载装置来测试机床的整机刚度和部件刚度是十分必要的。目前虽然已经开发了一些相应的加载装置来检测机床主轴的刚度，但是目前大部分加载装置仅能在静态作用下模拟施加一个方向的切削力，或者是在主轴工作的状态下模拟施加一个方向上的切削力。这与实际机床的切削过程有一定的区别，不能十分真实的反应机床的实际切削过程

如果能在机床主轴工作的状态下同时施加三个方向的作用力来模拟实际的切削工艺就可以更加真实的测得机床实际切削过程中主轴的刚度。因而，设计一个能够在机床工作状态下同时施加三个方向切削力来模拟实际加工工艺的加载装置具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控机床切削力模拟加载装置及方法，能够在机床主轴正常工作的状态下同时施加三个方向的作用力来模拟实际的切削加工工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种数控机床切削力模拟加载装置，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，固定装置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，检测装置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固定连接。

所述的模拟刀装置包括安装在机床主轴上的刀柄，刀柄的一端安装有刀柄螺帽，刀柄螺帽上套装有能够同时承受径向力和轴向力的轴承，轴承的内圈利用刀柄螺帽上的法兰盘进行定位从而限定轴承的移动，轴承的外侧安装有固定装置。

所述的轴承为圆锥滚子轴承或角接触球轴承。

所述的轴承与固定装置之间设有轴套，轴套内设有与轴承的外圈尺寸相配合的阶梯孔，阶梯孔的台阶面作用在轴承的外圈上。

所述的模拟刀装置上设有检测其位移的位移传感器。

所述的动力装置固定在支撑架上，支撑架固定在工作台上。

所述的检测装置与用于显示检测数据的计算机相连；检测装置包括三个安装在固定装置上的压力传感器，且压力传感器与固定装置的接触面为平面，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固定连接。

所述的动力装置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。

采用三个液压缸作为动力装置时，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。

一种数控机床切削力模拟加载方法，包括以下步骤：

1）将刀柄安装到机床主轴上，然后将刀柄螺帽安装在刀柄上，将轴承安装到刀柄螺帽上，再将轴套安装到轴承的外圈上，使轴套内的台阶面作用在轴承外圈上；

2)将固定装置安装到轴套上，三个压力传感器分别固定在固定装置的上并与固定装置形成面接触，其中一个压力传感器位于刀柄的轴向方向并与刀柄同轴，另两个压力传感器位于刀柄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上，然后将支撑架放置到机床的工作台上，调整支撑架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。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：