[发明专利]一种车床静刚度测量装置

说明书

本发明涉及一种车床静刚度测量装置。其包括加载装置、刚度仪、模拟刀具、载荷测量装置、位移变量测量装置和数据处理模块，加载装置安装于刚度仪上，并对模拟刀具进行加载；载荷测量装置包括测力仪、三向力放大器和模数转换器，测力仪安装于模拟刀具上，并与三向力放大器连接，三向力放大器通过模数转换器与数据处理模块连接；位移变量测量装置包括位移传感器，位移传感器分别位于床头、刀架和尾座处，位移变量测量装置与数据处理模块相连；数据处理模块计算并显示静刚度值和静刚度曲线。通过载荷测量装置和位移变量测量装置测量不同载荷作用下不同位置的位移变化量，实现不同工况作用下车床静刚度的测定。

技术领域

本发明涉及一种车床静刚度测量装置。

背景技术

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。车床刚度是指车床上安装刀具的部件与安装工件的部件抵抗外力作用下产生变形的能力，它是评价车床工作性能的主要指标之一。车床在不同状态下所表现出的刚度是不相同的，在动态下表现的刚度为动态刚度，简称动刚度；在静态下表现的刚度为静态刚度，简称静刚度；车床静刚度检测装置传统的测量方法是，利用千分表、分别测出床头、刀架、尾座三处的位移量，通过标准测力环读出测力环在床头、刀架、尾座三处的数值，然后根据测力环的读数对照标准表经计算确定外加载荷值；传统测量方法需要人工读数、计算、绘图，费时、费力、测量误差大，不能满足精确测量车床静刚度值需求；因此，设计一种自动化程度较高、测量精度高的车床静刚度测量装置，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种车床静刚度测量装置，其通过载荷测量装置和位移变量测量装置测量不同载荷作用下不同位置的位移变化量，实现不同工况作用下车床静刚度的测定，其采用的技术方案如下：

一种车床静刚度测量装置，其包括加载装置、刚度仪、模拟刀具、载荷测量装置、位移变量测量装置和数据处理模块，

所述加载装置安装于刚度仪上，其通过扳手转动螺杆的方式对模拟刀具进行加载载荷，且加载载荷的方向由刚度仪控制；

所述载荷测量装置包括测力仪、三向力放大器和模数转换器，所述测力仪安装于模拟刀具上，所述测力仪检测模拟刀具的受力F，并将该力F分解为F_x、F_y、F_z，且将F_x、F_y、F_z三个分力分别转换为电压信号，所述电压信号通过三向力放大器传输至模数转换器，所述模数转换器与数据处理模块相连；

所述位移变量测量装置包括若干个位移传感器，所述位移传感器分别位于床头、刀架和尾座处，所述位移传感器将其测量的位移量转换为数字信号，并将数字信号传输至数据处理模块；优选的，还包括集线器，其设置于位移变量测量装置与数据处理模块的连线上，其输入端为并行口，输出端为串行口且与数据处理模块连接；

所述数据处理模块通过对模数转换器传递的信号和位移传感器传递的信号进行处理，计算并显示静刚度值和静刚度曲线；

所述位移变量测量装置还包括用于监测位移传感器工作的测微仪，其与位移传感器并联，并通过集线器与数据处理模块连接。

在上述技术方案的基础上，所述集线器与数据处理模块的连接接口为USB接口。

在上述技术方案的基础上，所述三向力放大器为四通道动态应变仪。

在上述技术方案的基础上，所述测力仪包括测力传感器，所述测力传感器采用电阻应变片式。

在上述技术方案的基础上，所述位移传感器与集线器的连接线包括时钟线和数据线，所述位移传感器的信号输出频率为每秒5次至每秒12次。

在上述技术方案的基础上，所述刚度仪分为单向刚度仪或三向刚度仪。

在上述技术方案的基础上，所述数据处理模块通过以下步骤处理：