CN102004021A - 卧式加工中心的静刚度测试法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卧式加工中心的静刚度测试方法：首先模拟机床工作时主轴承受切削力工作情况，通过加载器对卧式加工中心的主轴头部加载荷，在主轴头部和龙门框架的上部左、右两侧设立三个检测点，并将主轴定位在机床的龙门框架的中心位置一处，中心位置左、右，上、下以及对角八处极限位置，然后，检测机床不同部位的变形值，加载器安装在工作台上，加载力的大小通过安装在加载器上的测力仪读出，采用激光干涉仪来完成应变检测。本发明采用九点静刚度测试法是基于统计平均的规律设计产生而来的，具有较强的实用性和较高的准确性。该方法操作方便，实验架构简单，实验设备要求较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床的静刚度测试方法，尤其是一种卧式加工中心的静刚度测试方法。
背景技术
加工中心的静刚度对***的抗振性，***的动刚度及自激振动的稳定性极限有着重要的影响，进而影响零件的加工效率和表面质量。由弹性力学知识告诉我们：要想知道加工中心的静刚度，必须要对其施加一定得外力，测得其在该外力作用下的相应的应变，从而由本构方程计算得出加工中心的静刚度。对于普通的机床的静刚度的测试方法，研究已经比较深入，但对于数控加工中心（图1，2）的静刚度测试，研究相对较少，同时在实验测定方面还没有比较理想的测量方法。目前，在对箱中箱结构的龙门架静刚度的测试中，测试方法可操作性较差，测试结果不够理想。
发明内容
本发明针对目前的数控加工中心的静刚度测试方法操作性较差，测试结果不够理想的缺点，结合箱中箱结构加工中心的实际结构特点，而提供一种卧式加工中心的静刚度测试方法，该测试方法不仅可以应用在具有箱中箱结构的卧式加工中心上，而且还可以应用在具有相似结构的卧式加工中心上。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种卧式加工中心的静刚度测试方法，其步骤是：
1．模拟机床工作时主轴承受切削力工作情况
通过加载器对卧式加工中心的主轴刀柄施加载荷， 在主轴头部和龙门框架的上部左、右两侧设立三个检测点，并将主轴定位在机床的龙门框架的中心位置一处，中心位置左、右，上、下以及对角八处极限位置，
2． 检测机床不同部位的变形值
加载器安装在工作台上，加载力的大小通过安装在加载器上的测力仪读出， 由激光干涉仪发出激光束，通过分光器后分为两路光，一路光经过分光器后反射回来，另一路光由安装在检测点处的反射镜反射回来，在激光干涉仪处两路反射回来的光束产生干涉条纹，在加载载荷的情况下，干涉条纹产生明暗变化变化次数由计数器计数，通过计算机***将其转换为变形的位移量，显示在屏幕上。
加载器采用表针指示式钢环测力仪，其加载量应根据加工中心的实际切削工况来确定，其数值大小由测力仪表盘读出；位移变形检测采用双频激光干涉仪，其安装的高度与应和反射镜处于同一水平位置，以保证能够准确接发光线。
本发明的有益效果是；本发明采用九点静刚度测试法是基于统计平均的规律设计产生而来的，具有较强的实用性和较高的准确性。
1．该方法对于立柱的静刚度，特别是大体积的立柱静刚度的测试比较适用，可以通过选取九个特征位置来进行施力操作，特征位置一般选取极限位置和中心位置，由于选取了九个合适的特征位置，从而很好的测试到整体结构的静刚度情况。
2． 该方法中所需的施加力由机床本身工作台的移动产生。加载器安装在工作台上，其加载量可以通过测力计上测力表读出（也可以采用力传感器由计算机处理后在显示屏上读出），其大小取决于工作台的移动量多少。
3．该方法中的应变检测使用双频激光干涉仪，由于激光具有较好单色性和相干性，能够检测到极其微小的应变变形，保证测试结果的准确性。
4．该方法对“T”型结构布置的卧式加工中心都具有普遍的适用性；加载载荷力通过机床本身工作台的移动来产生，操作方便，不需要其他的载荷产生设备；采用激光干涉仪检测应力变形，通过计算机数据处理，由显示屏显示其数值，数据读取方便，操作性强，准确度较高。
附图说明
图1是典型箱中箱结构的加工中心立体示意图；
图2是典型“T” 型结构布置的加工中心立体示意图；
图3是卧式加工中心静刚度检测方法示意图；
图4 是加载装置示意图；
图5 是九点加载位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。
本发明的卧式加工中心的静刚度测试方法：
（1） 通过加载器1对卧式加工中心的主轴头部施加载荷，模拟机床工作时主轴承受切削力工作情况。在主轴头部和龙门框架（立柱）上部左、右两侧设立三个检测点，检测三处受力后的变形位移值。由激光干涉仪5发出激光束，通过分光器4后分为两路光，一路光经过分光器后反射回来，另一路光由安装在检测点处的反射镜3回来，在激光干涉仪5处两路反射回来的光束产生干涉条纹，在加载载荷的情况下，干涉条纹产生明暗变化变化次数由计数器计数，通过计算机***6将其转换为变形的位移量，显示在屏幕上。参见图3，图4。
（2） 为了更好预测机床在任意行程位置实际加工时变形情况，在测量时将主轴定位在机床上的特殊位置（中心位置的左、右，上、下以及对角八处极限位置和一处中心位置），以测得机床不同部位的变形值，从而能够精确的分析机床各处的刚度，参见图5。
加载器1采用表针指示式钢环测力仪2，其加载量应根据加工中心的实际切削工况来确定，其数值大小由测力仪表盘读出；位移变形检测采用双频激光干涉仪，其安装的高度应和反射镜处于同一位置，以保证能够准确接发光线。
Claims (2)
1.一种卧式加工中心的静刚度测试方法，其特征在于，其步骤是：
（一）模拟机床工作时主轴承受切削力工作情况
通过加载器（1）对卧式加工中心的主轴头部)加载荷， 在主轴头部和龙门框架的上部左、右两侧设立三个检测点，并将主轴定位在机床的龙门框架的中心位置一处，中心位置左、右，上、下以及对角八处极限位置；
（二）检测机床不同部位的变形值
加载器（1）安装在工作台上，加载力的大小通过安装在加载器（1）上的测力仪（2）读出， 由激光干涉仪（5）发出激光束，通过分光器（4）后分为两路光，一路光经过分光器（4）后反射回来，另一路光由安装在检测点处的反射镜（3）回来，在激光干涉仪（5）处两路反射回来的光束产生干涉条纹，在加载载荷的情况下，干涉条纹产生明暗变化变化次数由计数器计数，通过计算机***（6）将其转换为变形的位移量，显示在屏幕上。
2.根据权利要求1所述的卧式加工中心的静刚度测试方法，其特征在于：上述步骤中所用的加载器（1）采用表针指示式钢环测力仪（2），其加载量根据加工中心的实际切削工况来确定，其数值大小由测力仪表盘读出；位移变形检测采用双频激光干涉仪，其安装的高度与应和反射镜（3）处于同一位置，以保证能够准确接发光线。
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