[发明专利]一种数控刀架静刚度测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种数控刀架静刚度测试装置及方法，属于数控机床功能部件综合性能检测领域。数控刀架静刚度测试装置包括：数控刀架测试台，力加载装置，变形测量装置、地平铁、控制系统、数采系统；数控刀架测试台和力加载装置固定安装于地平铁上，变形测量装置安装于数控刀架测试台上，控制系统用于控制刀架转动以测试不同刀位的刀架刚度，数采系统用于将力加载装置和变形测量装置的测试数据上传至工控机。本发明测试装置结构简单紧凑，加载力范围较大，可以支持多型号多方向各工位数控刀架静刚度测试和最大承载能力测试；测试方法明确了力加载作用点位置，更加符合车床实际工况需求，测量结果重复度和可信度高。

技术领域

本发明涉及一种静刚度测试装置及方法，具体涉及一种数控刀架静刚度测试装置及方法，属于数控机床功能部件综合性能检测领域。

背景技术

随着近几年国内机床用户急切需要“高精尖”的机床设备来提升用户核心竞争力，其对机床产品性能的要求度逐渐提高。数控刀架静刚度定义为刀架刀尖位置处抵抗静态变形的能力。数控刀架作为数控车床核心功能部件，其直接参与零件切削加工过程，故刀架静刚度性能直接影响加工零件的质量，也成为评估刀架性能的重要指标，以及刀架结构优化的主要参考依据。

国内少有对刀架刚性的相关研究，相关静刚度测试装置和测试方法还很欠缺，其测试方法大部分由厂家按经验自行制定，未形成统一的测试标准，测试结果可信度低。中国专利CN104568424B公开了载荷力方向自平衡的加载装置及力方向自控的数控刀架静刚度测试平台，中国专利CN108151989A公开了数控卧式伺服刀架刚性检测装置及使用方法，中国专利CN109186899A公开了一种车床刀架竖直径向的静刚度测量装置及其测量方法，通过对这三件专利分析可知，现有的数控刀架刚度测试装置包括被测刀架、力加载装置和变形测量装置组成。这些专利中存在以下问题：并未明确刀架力加载及变形测量位置点；部分专利装置仅能测量刀架切向方向静刚度；测量装置仅能对单一型号刀架进行刚度测试；测试方法测试结果较少不能反应刀架真实静刚度值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题目前数控卧式伺服刀架力加载点位置不明确、不符合车床实际工况、加载装置结构复杂、刚性测试功能不全面的问题。

为了解决现有对车床数控刀架静刚度测试技术的不足，本发明的目的在于提供一种数控刀架静刚度测试装置及方法，可测试数控刀架切向静刚度、轴正向静刚度和轴反向静刚度，该装置支持多型号各工位数控刀架静刚度测试，测试结果更符合实际车床工况。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种数控刀架静刚度测试装置，包括数控刀架测试台、力加载装置、变形测量装置、地平铁、控制系统和数采系统，所述数控刀架测试台和力加载装置固定安装于地平铁上，所述变形测量装置安装于数控刀架测试台上；所述控制系统用于控制刀架转动以测试不同刀位的刀架刚度，所述数采系统用于将力加载装置和变形测量装置的测试数据上传至工控机；

所述的数控刀架测试台包括被测刀架、刀架转接板、测试台架、模拟假刀和夹紧块；所述测试台架固定安装于地平铁上，所述刀架转接板固定安装于测试台架上，所述被测刀架固定安装于刀架转接板上；所述模拟假刀按照车床实际工况伸出刀架刀盘，并具有切向力和轴向力加载点，该点的位置均位于模拟假刀上伸出刀盘1.5倍刀方长度处，所述模拟假刀通过夹紧块固定安装于被测刀架的刀盘上；

所述的力加载装置包括切向加载装置和轴向加载装置，切向加载装置与轴向加载装置内部结构相同；所述切向加载装置和轴向加载装置均包括压头、S型力传感器、传感器连接工装、胀紧套和液压千斤顶；所述压头、S型力传感器、传感器连接工装、胀紧套和液压千斤顶同轴线；所述传感器连接工装的一端与液压千斤顶活塞杆的直径相同，并用胀紧套相互连接，传感器连接工装另一端设有外螺纹；所述S型力传感器两端均有内螺纹，其一端的内螺纹与传感器连接工装的外螺纹连接，另一端内螺纹与压头上外螺纹连接。