[发明专利]一种基于三自由度并联机构的机床加载装置及加载试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三自由度并联机构的机床加载装置及加载试验方法，属于模拟加载设备技术领域。

背景技术

到目前为止，随着装备制造技术的发展，数控机床作为具有高科技含量的现代化“工作母机”，已成为当代机械制造业的主流设备，其性能、质量和拥有量也是衡量一个国家工业现代化水平、综合国力的重要标志。然而我国在数控机床性能测试相关领域的研究方面还处于起步阶段，相关方法及规范还很少，各主要机床制造厂商在机床加载测试方法上的选择余地很小；同时，我国数控机床的产量与使用量非常大，这与性能加载试验手段的欠缺形成鲜明的对比。因此，需要一套高性能的加载试验装置，能够真实的模拟数控机床在实际加工中受到的复合载荷，不必进行真正的切削，来对数控机床进行高精度的加载试验，满足机床制造厂对数控机床性能测试的需求。

在当前的技术条件下，机床加载测试手段为对机床主轴进行单轴恒力恒速加载，这种加载方式使用单一的气缸或液压缸即可实现。然而这种加载方式存在诸多缺陷，例如：仅可实现单向压力或推力，无法实现往复加载；仅可实现恒力恒速度下的加载，无法实现变力和变速度加载；数控机床在工作时总是承受多向力，单轴加载实际上无法复现数控机床的实际载荷状态，因此单轴加载与机床真实工作状态下的受力状态存在很大的差异。由于上述制约，现有单轴加载测试手段进行加载试验评估结果的可信度不高，由单轴试验的结果来进行机床的性能评估存在较大的局限性，因此机床的多轴加载装置是发展的必然趋势。

并联机构作为一个由多个支链构成的闭环机构，具有结构简单、刚度高、承载能力大、无误差累积、高精度、易于实现高速运动等优点，近几年得到了突飞猛进的发展，应用也越来越广泛。例如：当前一些并联机床已经进入机床市场，说明并联机床的性能已达到商品机床的水平；并联机构还用于机器人误差补偿器、驾驶模拟器、天文望远镜调整平台、力传感器、加载试验机等，这都表明对并联机构相关理论的研究已比较深入和成熟。

针对我国数控机床多轴加载试验技术尚没有成功先例的问题，本发明依据上述并联机构的诸多优点，发明一种基于三自由度并联机构的机床加载装置及试验方法，可实现对机床主轴进行三维力和一个Z向（主轴）扭矩的随动加载，为机床加载测试提供一种新的高效试验手段。

发明内容

1、目的：本发明要解决的问题是提供一种基于三自由度并联机构的机床加载装置及加载试验方法，用于对小型立式数控机床进行三维力和一个Z向（主轴）扭矩的加载。可实现在对数控机床主轴施加指定的变化载荷的同时跟随机床的主轴进行空间运动。该装置可实现空间三自由度平动。该装置结构简单，安装及调试方便，整体机构质量较小，且能保证较高的运动精度。它为进行数控机床加载试验时施加多维载荷提供了一种高精度且高效的解决方案。

2、技术方案：

（1）本发明一种基于三自由度并联机构的机床加载装置，该装置由机械加载平台和加载控制系统两大部分组成，该加载控制系统操控机械加载平台。