CN112621383B - 一种振动模块及其测量铣床附加载荷损耗系数的装置 - Google Patents

Abstract

一种振动模块及其测量铣床附加载荷损耗系数的装置，其无切削测量铣床附加载荷损耗系数的装置包括：流体桶，用于盛装磁流体；且利用磁场控制磁流体的粘度；冷却系统，用于通过变压器油循环流动以带走磁感线圈的热量，以防止磁感线圈过热；振动模块，用于对流体桶施加振动，从而模拟实际切削时工件的振动；扭力传感器，其外壳安装在铣床的机架上、其输入轴套装在铣刀轴上且铣刀轴能够带动扭力传感器的输入轴转动，从而通过扭力传感器探测铣刀轴所受扭力；铣刀轴通过传动系统驱动且铣刀轴上安装有铣刀，铣刀用于进行切削加工；第二三轴加速度传感器，安装在铣刀轴上用于探测铣刀轴所受的振动，从而测量铣刀轴加工时所受的振动值。

Description

一种振动模块及其测量铣床附加载荷损耗系数的装置

技术领域

本发明涉及机床控制及检测技术，特别是涉及一种无切削测量铣床附加载荷损耗系数的装置。

背景技术

机床的附加损耗系数是估计机床能效、能量利用率的重要参数，在《机床与液压》2019年9月第41卷第17期中公开了技术文献“基于数控机床载荷损耗特性的能耗在线监测方法的研究”，作者：赵平、胡韶华，在上述技术文献中提到了检测及换算附加损耗系数的方法。而现有技术的方式主要是检测机床运行时的主传动系统输入功率、非加工状态功率值、切削时刻切削功率三个参数进行计算。

目前的检测方式主要是通过机床实际切削工件加工的过程中进行探测，显然这样会消耗大量的备用工件(金属材料)及刀具，同时附加损耗系数会因主轴工作的温度、主轴结构变化而变化，特别是每台机床即使是同一型号的机床在不同的工况、时间、切削状态下其附加损耗系数也会发生改变。因此目前需要对每台机床进行定期检测，检测时一般对于不同的切削材料、不同的工况均需要测试数十次及以上，这显然会大量消耗用于检测的材料，大大增加了成本。因此发明人提出了一种无切削测量铣床附加载荷损耗系数的装置，其无需实际切削材料即可完成检测。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种振动模块及其测量铣床附加载荷损耗系数的装置，其振动模块能够对流体桶施加振动，从而模拟工件切割时的颤动。

为实现上述目的，本发明提供了一种振动模块，包括切换组件、第一振动板、第二振动板、第三振动板、第一振动轴、第二振动轴，所述第二振动板安装在第一振动板、第三振动板之间，且第二振动板与振动板轴一端装配固定，所述振动板轴另一端穿过第三振动板且与之可轴向滑动装配，所述振动板轴位于第三振动板的两侧的部分上分别套装有第一振动弹簧、第二振动弹簧，所述第三振动板与振动侧板一端装配固定，所述第二振动板可相对于第三振动板沿着振动板轴轴向移动，所述第一振动弹簧、第二振动弹簧分别用于对振动板轴的轴向移动提供弹性阻力；

所述第一振动轴、第二振动轴一端穿过第二振动板后与第一振动板装配，所述第一振动轴、第二振动轴分别与第二振动板不可轴向移动装配；所述第一振动板通过振动滚筒间歇性施加拉力以实现振动，所述振动滚筒可圆周转动地套装在振动滚轴上，所述振动滚轴两端分别与一个振动轴套装配，所述振动轴套安装在调距滑块一端上，所述调距滑块的另一端装入调距滑槽内且与之可滑动装配，所述调距滑槽设置在调距盘径向上，所述调距盘套装固定在振动动力轴上，且所述调距滑块装入调距滑槽的一端上设置有调距销，调距销装入调距弧槽内且与之卡合、可轴向滑动装配，所述调距弧槽设置在固定盘上。

优选地，固定盘与调距筒一端同轴装配固定，所述调距筒另一端穿过第二振动立板后装入切换组件内且与第三振动齿轮装配固定，所述第二振动立板安装在切换架底板上，所述调距筒与第二振动立板可圆周转动、不可轴向移动装配，所述振动动力轴穿过调距筒且与之可相对圆周转动装配，所述振动动力轴两端分别穿过一个切换组件后与第一振动立板可圆周转动装配，且振动动力轴一端穿出其中一块第一振动立板后与振动电机的输出轴连接固定。

优选地，调距弧槽的两端与调距盘轴线的间距不同。

优选地，所述切换组件包括切换侧板，所述切换侧板的顶部、底部分别与切换架顶板、切换架底板装配，所述切换侧板内侧设置有切换滑槽，所述切换滑槽与切换滑块卡合、可滑动装配，所述切换滑块安装在活动架的活动侧板上，所述活动架上还安装有活动顶板、活动底板，所述活动顶板、活动底板分别安装在活动侧板两端上，所述活动顶板、活动底板上分别安装有两块相互平行的第一活动立板、两块相互平行的第二活动立板，两块第一活动立板分别与调距电机轴可圆周转动装配，所述调距电机轴位于两块第一活动立板之间的部分上套装有第一振动齿轮，所述调距电机轴一端穿出其中一块第一活动立板后装入调距电机内，调距电机安装在调距电机板上，调距电机板安装在与之靠近的第一活动立板上；

所述第二振动齿轮可圆周转动地套装在第一中间轴上，所述第一中间轴与其中一块第一活动立板装配，另一第一活动立板与第二中间轴装配固定，第二中间轴上套装固定有第二振动副齿轮；

所述第三振动副齿轮套装固定在振动动力轴上，所述第三振动齿轮、第三振动副齿轮初始状态时同时与第四振动齿轮啮合传动，所述第四振动齿轮可圆周转动地套装在第三中间轴上，所述第三中间轴的两端分别与第二活动立板装配，所述第三振动齿轮、第三振动副齿轮的卡齿参数一样；第三振动齿轮、第三振动副齿轮择一与第二振动齿轮和第二振动副齿轮、第四振动齿轮啮合传动。

优选地，所述活动顶板与切换伸缩轴一端装配，所述切换伸缩轴另一端穿过切换架顶板后装入切换电磁铁内。

优选地，所述活动底板底部与活动导向轴一端装配固定，活动导向轴另一端装入活动导向筒内且与之可轴向滑动装配，所述活动导向筒安装在切换架底板上，所述活动导向轴、活动导向筒外部套装有活动架弹簧，活动架弹簧用于对活动架施加向第四振动齿轮推动的弹力，从而使得初始状态时第四振动齿轮保持与第三振动齿轮、第三振动副齿轮同时啮合传动。

优选地，振动模块有三个，分别为第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块，第一振动模块的振动板轴与支撑台装配，第二振动模块、第三振动模块的振动板轴分别与一块振动轴板装配，第二振动模块、第三振动模块的振动轴板分别与第一振动架板、第二振动架板装配；

第一振动模块的第一振动轴与开关盒装配固定，第一振动模块的第一振动轴的第二振动轴与第三振动板可轴向滑动装配；所述第二振动模块、第三振动模块的第一振动轴分别与一块振动轴板装配。

优选地，第一振动模块的振动侧板另一端与第一振动架装配固定，第二振动模块的振动侧板另一端与第一振动架装配固定，第三振动模块的振动侧板另一端与第一振动架装配固定。

本发明还公开了一种无切削测量铣床附加载荷损耗系数的装置，其应用有上述振动模块。

优选地，还包括流体桶、开关盒、线圈桶，所述线圈桶内部为中空的线圈腔，所述线圈腔的上下两端分别通过磁吸盘、磁隔盘密封，所述磁隔盘、线圈桶采用隔磁材料制成；线圈腔内安装有电磁线圈、电磁轴，所述电磁轴两端分别与磁吸盘、磁隔盘装配；电磁线圈通电后产生磁场，磁场作用在磁流体上以改变磁流体的粘度，通过磁流体的粘度模拟切削材料；

磁隔盘和线圈桶分别与流体桶底部、开关盒顶部装配，所述开关盒外部套装有第一连接法兰，第一连接法兰通过第二螺栓与第二连接法兰装配固定，所述第二连接法兰安装在支撑台上，所述支撑台与第一振动模块装配，第一振动模块用于对流体桶施加沿着其轴向上下振动的震动力；第一振动模块也安装在第三振动架上，所述第三振动架的上下两侧分别安装有相互平行安装的两块第三振动架板、两块第三振动架滑板，所述第三振动架滑板可轴向滑动地套装在振动滑轴上，所述振动滑轴两端分别与两块第二振动架安装板装配，所述第三振动架可沿着振动滑轴轴向往复滑动；

其中一块第三振动架板与第二振动模块装配，第二振动模块用于对第三振动架施加沿着振动滑轴轴向往复的振动；

所述第二振动架安装板安装在第二振动架上，第二振动架上还安装有两块相互平行的第二振动架板，两块第二振动架板分别套装在振动导向轴上，振动导向轴两端分别与上架立板装配固定，两块第二振动架板可沿着振动导向轴轴向滑动，其中一块第二振动架板与第三振动模块装配，第三振动模块用于对第二振动架施加沿着振动导向轴轴向的往复振动；

所述第二振动模块、第三振动模块对流体桶两个相互垂直的直径方向施加振动，从而通过第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块实现对流体桶的三轴振动。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过磁流体替代传统用于切削的材料，从而可以实现无切削测量，而且可以通过改变磁流体所受磁场强度来模拟不同材料的性能，从而相对真实地还原出切削材料的工况。由于无需实际切削材料，因此可以大大降低成本。且本发明的升降机构能够实现流体桶的升降，从而可以模拟切削时的进刀深度，以更好地还原出实际切削状态。

2、本发明通过冷却系统循环变压器油从而实现对电磁线圈的散热，以避免电磁线圈长时间使用时由于热量过大而造成电磁线圈烧坏。且本发明的热感组件通过线圈桶内的油温来使得酒精沸腾、记忆弹簧伸长从而使得触发环分别触发第一微动开关、第二微动开关，以实现对线圈桶内的过热保护。

3、本发明通过振动模块可以实现流体桶的的三轴振动，从而模拟切削材料时材料自身的振动，以更加真实地还原出实际切削材料的工况，降低系统误差对最终测量精度的影响。且本发明的切换组件能够实现对振动轴、振动调节筒的同步、异步驱动，从而实现对流体桶的振动以及调节振幅。

附图说明

图1-图20是本发明的结构示意图。其中图6为去除架体底板110后的结构示意图；图7是去除架体隔板120以上部分后的结构示意图；图15是第一振动轴A210轴线所在中心面处剖视图；图16为图15中F1处放大图；图18为热感动力轴940轴线所在中心面处剖视图剖视图；图19是图18中F2处放大图；图20是切换伸缩轴A311轴线所在中心面处剖视图。

图21-图23是位移探测组件的结构示意图。

图24是升降机构的升降锁轴650轴线所在中心面处剖视图。

图25-图26是振动模块的结构示意图。

图27-图30是切换组件的结构示意图。其中与图30是切换滑轴A960轴线所在中心面处剖视图。

图31是固定盘处结构示意图。

图32是铣刀轴B200上加装扭力传感器B300、第二三轴加速度传感器B400后的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图32，本实施例中无切削测量铣床附加载荷损耗系数的装置，包括：

流体桶410，用于盛装磁流体；且利用磁感线圈370产生的磁场控制对磁流体的磁场强度以控制磁流体的粘度，从而模拟相应的材料性能；

冷却系统，用于通过变压器油循环流动以带走磁感线圈370的热量，以防止磁感线圈过热；

振动模块A，用于对流体桶410施加振动，从而模拟实际切削时工件的振动；

扭力传感器B300，其外壳安装在铣床的机架B100上、其输入轴套装在铣刀轴B200上且铣刀轴B200能够带动扭力传感器B300的输入轴转动，从而通过扭力传感器探测铣刀轴B200所受扭力；铣刀轴B200通过传动系统驱动且铣刀轴B200上安装有铣刀，铣刀用于进行切削加工；

第二三轴加速度传感器B400，安装在铣刀轴B200上用于探测铣刀轴B200所受的振动，从而测量铣刀轴B200加工时所受的振动值。

本实施例的运行过程如下：

S1、将第二三轴加速度传感器B400、扭力传感器B300分别安装在铣刀轴B200上；

S2、将磁流体倒入流体桶410的流体腔411内，然后对磁感线圈370通电，记录向磁感线圈通电的电流值，推算磁感线圈产生的场强，磁感线圈产生磁场对磁流体进行吸附从而改变磁流体的粘度；电磁线圈的供电电路安装电流计，通过电流计探测电磁线圈的供电电流；

S3、将铣刀浸入磁流体内，浸入深度为进刀深度，然后动力系统驱动铣刀轴，直到铣刀轴可以转动，记录动力系统输入的功率、扭力传感器探测的扭力，通过扭力换算扭矩。通过扭力传感器探测铣刀轴所受扭力，经过数次实验可以建立磁感线圈电流值、动力系统输入的功率值、扭力传感器探测的扭力值之间的换算公式，此处命名为扭力换算公式；获得扭力换算公式后就能够通过磁感线圈的电流输入值、动力系统输入的功率值推算铣刀轴处的功率(后期扭力传感器会拆掉)。铣刀轴处的功率、动力系统的输入功率、空运行功率等就可以换算载荷损耗系数。动力系统的输入电流、电压、功率分别通过电流表、电压表、功率表探测。

S4、通过不断单一变化电磁线圈的输入电流值、机床动力系统的输入功率值来获得不同切削材料、铣刀轴工作时的切削功率，从而得出多组载荷损耗系数，并绘制图纸，用于后续载荷损耗系数的最终确定。

S5、可以通过第二三轴加速度传感器探测铣刀轴所受的振动方向、幅度，从而找出载荷损耗系数与铣刀轴所受的振动的相关关系以用于后续的误差修正，从而提高最后的测量精度。

参见图1-图32，所述流体桶410内部为中空的流体腔411，流体腔411内填充有流体状的磁流体，所述流体桶410底部安装在磁吸盘430上，磁吸盘430底部安装有多根磁吸轴440，所述磁吸轴440外套装有电磁线圈370，电磁线圈通电后产生磁场，产生的磁场对采用软铁制成的磁吸轴440、磁吸盘430进行磁化，从而使得上磁场向磁流体施加，以改变磁流体的粘度、状态。

由于本实施例中，对电磁线圈的通电时间一般偏长，而电磁线圈通电后会产生大量的热量，如果不及时散热势必会造成电磁线圈的烧毁，甚至引发电气火，存在较大的安全隐患。对此发明人专门设计了冷却系统以对电磁线圈进行冷却，所述冷却系统包括线圈桶450、变压器油，所述线圈桶450内部为中空的线圈腔451，电磁线圈370、电磁轴440均安装在线圈腔451内，线圈腔451内充满变压器油，所述线圈腔451的上下两端分别通过磁吸盘430、磁隔盘470密封，所述磁隔盘470、线圈桶450采用隔磁材料制成。所述电磁轴440两端分别与磁吸盘430、磁隔盘470装配，所述磁隔盘470底部安装有套接环471，套接环471外部密封、套装有开关盒460，开关盒460内部为中空的开关腔461，所述开关腔462顶部与通过磁隔盘470密封，所述开关盒460外部套装有开关法兰523。

所述电磁轴440上安装有热感组件，并通过热感组件探测线圈腔451内的温度，所述热感组件包括设置在电磁轴440内部的热感腔441，热感腔441内由上至下依次安装有开关气囊910、开关滑板930、热感动力轴940、开关隔环442，所述开关气囊910具有伸缩弹性且其内部填充有酒精，酒精在78℃左右沸腾，所述开关气囊910底部与开关滑板930装配固定，所述开关滑板930安装在热感动力轴940一端，所述热感动力轴940另一端穿出开关隔环442、磁隔盘470后装入开关滑槽971内且与开关环960装配固定，所述开关隔环442安装在热感腔441底部开口处，所述热感动力轴940位于开关隔环442和开关滑板930之间的部分上套装有热感复位弹簧950，所述热感复位弹簧950用于对开关滑板930施加阻碍其下移的弹力；所述开关滑槽971设置在开关块970上，开关块970安装在磁隔盘470底部、开关腔461内，所述开关块970沿着开关滑槽971由上至下依次安装有第一微动开关381、第二微动开关382、第三微动开关383，所述第一微动开关381、第二微动开关382的触发端分别与一根触发轴980一端正对，触发轴980上套装有触发环981，触发环981与触发滑孔972卡合、可滑动装配，触发轴980另一端装入开关滑槽971内且在开关环960下移时开关环960可以驱动触发轴980轴向移动；所述触发滑孔972远离开关滑槽971一端为开口端且此端通过触发端盖982封闭，所述触发轴980穿过触发端盖982且与之可轴向滑动装配，所述触发端盖982安装在触发滑孔972上且触发轴980位于触发端盖982、触发环981之间的部分上套装有触发弹簧，触发弹簧用于对触发轴980(触发环981)施加向开关滑槽971推动的弹力，从而使得触发轴980初始状态时不与第一微动开关、第二微动开关的触发端接触，此时第一微动开关、第二微动开关不输出信号。所述第三微动开关383的触发端在热感动力轴940轴向上与开关环960正对，在开关环960下移至最大位移点时，第三微动开关383被触发。

优选地，所述开关气囊910内还安装有记忆弹簧920，记忆弹簧在120℃伸长，在100℃及以下缩短。使用时，电磁轴440的热量会传输至开关气囊910内，当温度达到78℃时，酒精沸腾，从而产生大量的蒸汽，蒸汽驱动关气囊910膨胀，从而使得开关滑板930、热感动力轴940克服热感复位弹簧950的弹力下移，从而使得开关环960下移，开关环960下移后会首先驱动与第一微动开关381对应的触发轴980，第一微动开关被触发后循环泵、风机开始运行；随着温度的继续升高，酒精继续沸腾，从而驱动开关环继续下移，以使得与第二微动开关382对应的触发轴触发第二微动开关，此时循环泵、风机全功率运行。一旦温度达到120℃及以上时，记忆弹簧920伸长，从而驱动开关环960继续下移，直到触发第三微动开关383，第三微动开关383内触发后电磁线圈断电。在后续温度下降的过程中，记忆弹簧会逐渐缩短复位、酒精会逐渐液化，开关气囊会通过自生弹力收缩复位，从而使得开关环960上移复位。

优选地，所述开关环960分别与触发轴980对应的侧壁上设置有开关环弧面961，所述开关环弧面961用于便于对触发轴980施加轴向推力，从而便于推开触发轴980。

所述第一微动开关、第二微动开关、第三微动开关的信号均接入工控机内，第一微动开关第一次被触发时，工控机启动循环泵364、风机，从而开始对变压器油进行冷却，此时循环泵364、风机均处于正常功率；第二微动开关第一次被触发时，工控机判断为过热，然后控制循环泵364、风机处于最大功率状态运行；在第三微动开关被触发时，工控机判断为过热，此时电磁线圈的电流断开，电磁线圈停止工作。本实施例中，在电磁线圈的供电电路上串联一个线圈接触器，所述线圈接触器的静触点与电源电连接，线圈接触器的常开触点与电磁线圈电连接，线圈接触器的控制端与工控机的信号端电连接，从而使得工控机能够控制线圈接触器的开闭(常开触点与静触点闭合)。

所述循环泵364、风机的供电电路分别与循环泵364接触器、风机接触器的常开触点电连接，循环泵364接触器、风机接触器的静触点分别与循环泵364变频器、风机变频器的输出端电连接，所述循环泵364接触器、风机接触器分别用于控制循环泵364、风机的电流通断，所述循环泵364变频器、风机变频器分别用于控制对循环泵364、风机输入的功率，从而控制循环泵364、风机的运行功率值；所述循环泵364变频器、风机变频器的接入端与电源电连接，所述循环泵364变频器、风机变频器、循环泵364接触器、风机接触器的控制端分别与工控机的信号端电连接，从而可以使得工控机能够控制循环泵364变频器、风机变频器、循环泵364接触器、风机接触器的运行状态。所述循环泵364的进口与线圈腔451连通、出口与换热器362的进口连通，换热器362的出口与逆止阀361的进口连通，逆止阀361的出口接入线圈腔451内，所述换热器362的散热片下方安装有风机363，风机363启动后对换热器362的散热片吹风以使得散热片快速散热。

优选地，由于在实际使用的过程中，系统存在泄漏、变压器油存在损耗，因此需要及时对线圈腔451补充变压器油，本实施例通过补油机构实现，所述补油机构包括存储罐420，存储罐420内部为中空的存储腔421，存储腔421顶部与加注管510一端连通，使用时可以通过加注管对存储腔421加注变压器油。所述存储腔421底部与补油块480内部的补油锥孔481顶部连通，所述补油块480安装在存储罐420上，所述补油块480内还设置有补油滑孔482，所述补油锥孔481和补油滑孔482分别与补油圆台体860卡合、密封、可轴向滑动装配，所述补油锥孔481的侧壁、线圈桶450的侧壁设置有将补油锥孔481和线圈腔451连通的补油连通孔452；所述补油滑孔482还通过连通管820与探测气囊810内部的探测气腔811连通，所述补油滑孔482位于和连通管820装配处下方卡合、密封、可轴向滑动地安装有补油阻力环840，所述补油阻力环840与补油圆台体860之间安装有补油弹簧830，所述补油弹簧830用于对补油圆台体860施加向补油锥孔481推动的弹力，从而使得初始状态时与探测气囊内的气压一起使得补油圆台体860将补油锥孔481密封。所述补油阻力环840与补油调节螺杆850一端可圆周转动、不可轴向移动装配，所述补油调节螺杆850另一端穿出补油块480且与补油块480通过螺纹旋合装配。需要调节补油圆台体860下移打开的阻力时，只需要圆周旋转补油调节螺杆850，从而调节补油阻力环840对补油弹簧830施加的推力即可。所述补油阻力环840将补油滑孔482下方分割为密封的补油活动腔483。

所述探测气囊810安装在线圈腔451底部且探测气囊810内充满了加压气体，探测气囊810具有伸缩弹性。使用时，变压器油会直接压在探测气囊810上，从而使得探测气囊810受到挤压而使其内部气压升高，气压升高后会与补油弹簧830一起对补油圆台体860施加阻碍其下移的弹力。在线圈腔451内变压器油变少后，探测气囊810所受压力降低，探测气囊810膨胀，从而使其内部气压降低，气压降低至预设值后，由于补油弹簧的弹力无法施加对补油圆台体860足够大的支撑力，从而使得补油圆台体860下移，也就使得补油锥孔481打开，存储腔421内的变压器油通过补油连通孔452进入线圈腔451内补充线圈腔内的变压器油量，直到线圈腔451内的变压器油对探测气囊再次施加足够的压力，使得探测气囊内的气压配合补油弹簧的弹大于补油圆台体860的重力时，补油圆台体860上移复位重新密封补油锥孔481。

所述存储罐420通过第一螺栓与开关法兰523装配，从而实现线圈桶与存储罐420的装配。所述开关盒460外侧还套装有第一连接法兰521，第一连接法兰521通过第二螺栓与第二连接法兰522装配固定，所述第二连接法兰522安装在支撑台190上，所述支撑台190与第一振动模块装配，第一振动模块用于对流体桶410施加沿着其轴向上下振动的震动力。所述循环泵、风机、逆止阀、换热器均通过支架安装在第三振动架180上，第一振动模块也安装在第三振动架180上，所述第三振动架180的上下两侧分别安装有相互平行安装的两块第三振动架板181、两块第三振动架滑板182，所述第三振动架滑板182可轴向滑动地套装在振动滑轴260上，所述振动滑轴260两端分别与两块第二振动架安装板163装配，所述第三振动架180可沿着振动滑轴260轴向往复滑动。其中一块第三振动架板181与第二振动模块装配，第二振动模块用于对第三振动架180施加沿着振动滑轴260轴向往复的振动。

所述第二振动架安装板163安装在第二振动架160上，第二振动架160上还安装有两块相互平行的第二振动架板161、一个振动板通槽162，两块第二振动架板161分别套装在振动导向轴240上，振动导向轴240两端分别与上架立板151装配固定，两块第二振动架板161可沿着振动导向轴240轴向滑动，其中一块第二振动架板161与第三振动模块装配，第三振动模块用于对第二振动架160施加沿着振动导向轴240轴向的往复振动。所述第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块结构一样，均为振动模块A。所述第二振动模块、第三振动模块对流体桶410两个相互垂直的直径方向施加振动，从而通过第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块实现对流体桶410的三轴振动，以相对真实地还原出工件加工时的振动、震颤。

两块上架立板151均安装在上架150上，上架150安装在架体隔板120上，架体隔板120通过升降机构与架体底板110可升降安装，所述升降机构包括安装在架体隔板120上的升降滑板121，所述升降滑板121装入升降锁板640和升降配合立板1111之间，且升降锁板640将升降滑板121向升降配合立板1111压紧，从而使得升降滑板121不能上下移动以相对固定架体隔板120与架体底板110的间距。所述升降配合立板1111设置在升降架111上，升降架111安装在架体底板110上，所述升降架111上还安装有推杆电机320、升降位移传感器350，推杆电机320的推杆伸缩轴321与架体隔板120装配。推杆电机320启动后能够驱动推杆伸缩轴321轴向移动，从而调节架体隔板120与架体底板110之间的间距，这种设计主要为了模拟铣刀的进刀深度。优选地，所述升降锁板640与升降滑板121相互接触面之间设置有相互啮合的凸起、凹槽，从而使得升降锁板640与升降滑板121压紧时升降锁板640与升降滑板121不会产生相对移动。所述升降锁板640与升降锁轴650一端装配固定，升降锁轴650另一端套装第二升降压簧642、升降隔板140、升降解锁条620后与解锁斜块630装配固定，所述升降隔板140安装在架体底板110上，所述第二升降压簧642两端分别与升降隔板140、升降锁板640压紧，从而对升降锁板640施加向升降滑板121推动的弹力。所述升降解锁条620上分别设置有解锁斜面621、止位立面622、滑动通槽623，所述止位立面622与解锁斜面621一端连通，所述滑动通槽623贯穿升降解锁条620，所述升降锁轴650穿过滑动通槽623后与解锁斜块630装配固定，所述升降锁轴650可与滑动通槽623相对滑动。所述解锁斜块630上分别设置有配合斜面631、配合立面632，所述配合斜面631与解锁斜面621贴合、可滑动装配，所述配合立面632可与止位立面622贴合从而限制升降解锁条620的最大位移量；解锁斜面621移动时能够驱动配合斜面631沿着升降锁轴650轴向移动，从而驱动升降锁板640相对于升降滑板121移动以实现解锁或上锁。所述升降解锁条620两端分别与第一锁条端板624、第二锁条端板625装配，所述第一锁条端板624、第二锁条端板625分别与第一锁板导向轴230一端、第二锁板导向轴250一端装配固定，所述第一锁板导向轴230另一端穿过升降保持板141后与升降联动板610通过升降螺母231装配固定，所述升降联动板610可相对于第一锁板导向轴230轴向滑动；所述第二锁板导向轴250另一端套装第一升降弹簧641后穿过升降受力板142，且所述第二锁板导向轴250与升降受力板142可相对滑动，所述升降受力板142安装在升降隔板140上，所述第一升降弹簧641用于对升降解锁条620施加向升降保持板141推动的弹力，从而使得初始状态时，配合立面632与止位立面622贴合，升降锁板640向升降滑板121压紧；所述升降保持板141安装在升降隔板140上。

所述升降隔板140与升降配合立板1111之间还安装有升降侧护板112，所述升降侧护板112安装在架体底板110上，所述升降位移传感器350的输入轴与架体隔板120装配，从而探测架体隔板120的升降位移量。所述升降联动板610还与解锁伸缩轴310一端装配固定，所述解锁伸缩轴310另一端穿过升降保持板141后装入解锁电磁铁310内，解锁电磁铁310启动后能够驱动解锁伸缩轴310向其内部移动，从而带动升降解锁条620克服第一升降弹簧的弹力移动，以使得解锁斜面621的不同位置与配合斜面631贴合，从而驱动解锁斜块631、升降锁轴650克服第二升降弹簧的弹力带动升降锁板640远离升降滑板121移动以实现解锁，解锁后升降滑板121可以上下移动。升降电磁铁310安装在升降架111上。

优选地，所述架体隔板120与升降滑轴210顶部装配，升降滑轴210底部装入升降滑筒220内且与之可轴向滑动装配，升降滑筒220安装在架体底板110上。两块上架立板151顶部与架体顶板130装配，架体顶板130不高于流体桶410顶部。所述存储罐420或流体桶410上安装有第一三轴加速度传感器340，所述第一三轴加速度传感器340用于探测流体桶410三轴上的加速度，并将信号输入工控机，这种设计主要是为了探测模拟的工件颤动。

优选地，由于流体桶410在高度方向上产生振动时，振幅会直接影响铣刀的进刀深度，因此实时探测铣刀的进刀深度(流体桶410的高度变化)，对此发明人设计了位移探测组件700，位移探测组件700包括第一探测杆171、第二探测杆172，第一探测杆171两端分别与第二探测杆172一端、支撑台190装配固定，所述第二探测杆172另一端与第一探测座710装配固定，所述第一探测座710上安装有第一探测滑轨711、第一探测立板712，所述第一探测立板712第一位移传感器760的输入轴装配，所述第一探测滑轨711与第一探测导轨723卡合、可滑动、不可在第二探测杆172长度方向上移动装配，所述第一探测导轨723安装在第二探测座720上，所述第一位移传感器760安装在第二探测座720上；所述第二探测座720上还安装有第二探测立板722、第二探测滑轨721，所述第二探测立板722与第二位移传感器770的输入轴装配，所述第二位移传感器770安装在第三探测座730上，所述第三探测座730上还安装有第三探测导轨731，第三探测导轨731与第二探测滑轨721卡合、可滑动、不可在第二探测杆172长度方向上移动装配，所述第三探测座730可轴向滑动地套装在探测导向轴790上，所述探测导向轴790安装在上架150上，所述第二探测杆172穿过振动板通槽162且不与之接触，从而可以避免第二振动架160对探测结果造成影响。所述第三探测座730与拉绳781一端装配，拉绳781另一端绕过导向轮751后装入拉绳位移传感器780内，拉绳位移传感器780安装在上架150上，所述导向轮751可圆周转动地套装在导向轮轴750上，所述导向轮轴750与导向侧板740可圆周转动装配，所述导向侧板740安装在上架150上。

使用时，支撑台190所受的三轴位移会全部通过第二探测杆172施加在第一探测座710上，并驱动第一探测座710、第二探测座720、第三探测座730相对移动，然后通过第一位移传感器、第二位移传感器、拉绳位移传感器分别探测位移量，最后将相关信号输入工控机，这样一方面可以探测振动的幅度，另一方面可以推算铣刀的进刀深度，从而为后续的误差补偿提供基础以提高最后的载荷损耗系数精度。

所述振动模块A包括切换组件A900、第一振动板A110、第二振动板A120、第三振动板A130、第一振动轴A210、第二振动轴A220，所述第二振动板A120安装在第一振动板A110、第三振动板A130之间，且第二振动板A120与振动板轴A230一端装配固定，所述振动板轴A230另一端穿过第三振动板A130且与之可轴向滑动装配，所述振动板轴A230位于第三振动板A130的两侧的部分上分别套装有第一振动弹簧A411、第二振动弹簧A412，所述第三振动板A130与振动侧板191一端装配固定，所述振动侧板191另一端与第一振动架180(第一振动模块)、第二振动架160(第二振动模块)、上架150(第三振动模块)任一个装配固定，所述第二振动板A120可相对于第三振动板A130沿着振动板轴A230轴向移动，所述第一振动弹簧A411、第二振动弹簧A412分别用于对振动板轴A230的轴向移动提供弹性阻力。

第一振动模块的振动板轴A230与支撑台190装配，第二振动模块、第三振动模块的振动板轴A230分别与一块振动轴板A01装配，第二振动模块、第三振动模块的振动轴板A01分别与第一振动架板181、第二振动架板161装配；

第一振动模块的第一振动轴A210与开关盒460装配固定，第一振动模块的第一振动轴A210的第二振动轴A220与第三振动板A130可轴向滑动装配；所述第二振动模块、第三振动模块的第一振动轴A210分别与一块振动轴板A01装配；

所述第一振动轴A210、第二振动轴A220一端穿过第二振动板A120后与第一振动板A110装配，所述第一振动轴A210、第二振动轴A220分别与第二振动板A120不可轴向移动装配，在第一振动板A110受到第一振动轴A210轴向上的作用力时，第一振动板A110带动第一振动轴A210、第二振动轴A220同步移动，从而带动第二振动板A120、振动轴板A01、开关盒460(支撑台190)同步移动，以实现对第一振动架板181、第二振动架板161、开关盒460(流体桶410)施加三轴振动。

所述第一振动板A110通过振动滚筒A260间歇性施加拉力以实现振动，所述振动滚筒A260可圆周转动地套装在振动滚轴A250上，所述振动滚轴A250两端分别与一个振动轴套A550装配，所述振动轴套A550安装在调距滑块A530一端上，所述调距滑块A530的另一端装入调距滑槽A521内且与之可滑动装配，所述调距滑槽A521设置在调距盘A520径向上，所述调距盘A520套装固定在振动动力轴A240上，且所述调距滑块A530装入调距滑槽A521的一端上设置有调距销A531，调距销A531装入调距弧槽A511内且与之卡合、可轴向滑动装配，所述调距弧槽A511设置在固定盘A510上，固定盘A510与调距筒A540一端同轴装配固定，所述调距筒A540另一端穿过第二振动立板A940后装入切换组件A900内且与第三振动齿轮A831装配固定，所述第二振动立板A940安装在切换架底板A913上，所述调距筒A540与第二振动立板A940可圆周转动、不可轴向移动装配，所述振动动力轴A240穿过调距筒A540且与之可相对圆周转动装配，所述振动动力轴A240两端分别穿过一个切换组件A900后与第一振动立板A920可圆周转动装配，且振动动力轴A240一端穿出其中一块第一振动立板A920后与振动电机A320的输出轴通过联轴器连接固定，振动电机A320启动后能够驱动振动动力轴A240圆周转动，从而通过调距盘A520带动振动滚筒A260以调距盘A520的轴线为中心圆周转动，以使得振动滚筒A260间歇性作用在第一振动板A110上对第一振动板施加推力。调距弧槽A511的两端与调距盘轴线的间距不同，从而使得调距弧槽A511不同位置与调距销A531装配时，调距滑块会在调距盘径向上发生位置变化。

所述切换组件A900包括切换侧板A910，所述切换侧板A910的顶部、底部分别与切换架顶板A911、切换架底板A913装配，所述切换侧板A910内侧设置有切换滑槽A912，所述切换滑槽A912与切换滑块A933卡合、可滑动装配，所述切换滑块A933安装在活动架A930的活动侧板A932上，所述活动架A930上还安装有活动顶板A931、活动底板A937，所述活动顶板A931、活动底板A937分别安装在活动侧板A932两端上，所述活动顶板A931、活动底板A937上分别安装有两块相互平行的第一活动立板A935、两块相互平行的第二活动立板A936，两块第一活动立板A935分别与调距电机轴A331可圆周转动装配，所述调距电机轴A331位于两块第一活动立板A935之间的部分上套装有第一振动齿轮A810，所述调距电机轴A331一端穿出其中一块第一活动立板A935后装入调距电机A330内，调距电机A330安装在调距电机板A934上，调距电机板A934安装在与之靠近的第一活动立板A935上，所述调距电机A330启动后能够驱动调距电机轴A331圆周转动，所述第一振动齿轮A810与第二振动齿轮A821啮合传动，所述第二振动齿轮A821可圆周转动地套装在第一中间轴A710上，所述第二振动齿轮A821可与第三振动齿轮A831啮合传动，所述第一中间轴A710与其中一块第一活动立板A935装配，另一第一活动立板A935与第二中间轴A720装配固定，第二中间轴A720上套装固定有第二振动副齿轮A822，所述第二振动副齿轮A822可与第三振动副齿轮A832啮合，从而使得第三振动副齿轮A832无法转动。所述第三振动副齿轮A832套装固定在振动动力轴A240上，所述第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832初始状态时同时与第四振动齿轮A840啮合传动，所述第四振动齿轮A840可圆周转动地套装在第三中间轴A730上，所述第三中间轴A730的两端分别与第二活动立板A936装配，所述第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832的外径、分度圆半径、卡齿形状、间距均相同，本实施例中第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832为同样尺寸的齿轮。这种设计使得第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832同时与第四振动齿轮A840啮合传动时，调距盘A520、固定盘A510同步转动，从而使得调距滑块A530相对于调距盘A520的径向位置不变。

所述活动顶板A931与切换伸缩轴A311一端装配，所述切换伸缩轴A311另一端穿过切换架顶板A911后装入切换电磁铁A310内，切换电磁铁A310启动后能够驱动切换伸缩轴A311向活动顶板A931伸长，从而带动整个活动架A930下移。所述活动底板A937底部与活动导向轴A960一端装配固定，活动导向轴A960另一端装入活动导向筒A950内且与之可轴向滑动装配，所述活动导向筒A950安装在切换架底板A913上，所述活动导向轴A960、活动导向筒A950外部套装有活动架弹簧A420，活动架弹簧A420用于对活动架A930施加向第四振动齿轮A840推动的弹力，从而使得第四振动齿轮保持与第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832同时啮合传动。

在需要调节振动滚筒对第一振动板A110施加的推力距离(振动幅度)时，切换电磁铁得电，从而驱动活动架克服活动架弹簧A420的弹力下移，直到第二振动齿轮A821、第二振动副齿轮A822分别与第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832啮合，此时第三振动副齿轮A832、振动动力轴A240无法转动且第三振动齿轮A831、第三振动副齿轮A832与第四振动齿轮A840不啮合；启动调距电机A330，调距电机A330驱动第二振动齿轮A821、第三振动齿轮A831圆周转动，从而带动固定盘A510圆周转动，固定盘A510通过调距弧槽A511带动调距销A531、调距滑块A530沿着调距滑槽A521滑动，从而调节振动滚筒在调距盘A520径向上的位置。调距完成后，调距电磁铁失电，活动架弹簧通过弹力驱动活动架上移复位即可。第一振动模块的切换架底板A913安装在第三振动架180上，第二振动模块的切换架底板A913安装在第二振动架160上，第一振动模块的切换架底板A913安装在上架150上。

在第一振动板A110克服第一振动弹簧A411的弹力将第二振动板A120向远离第三振动板A130拉动后，第一振动弹簧A411存储弹力，而振动滚筒与第一振动板A110分离后，第一振动板A110、第二振动板A120通过第一振动弹簧A411的弹力快速复位，同时第二振动弹簧A412吸收第二振动板A120向第三振动板A130移动的冲击力，从而避免第二振动板A120、第三振动板A130直接撞击造成损坏，同时也利于增加振动的无规律性，以更好地模拟工件的颤动。使用时，通过第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块分别施加不同程度的振幅、频率即可相对真实系模拟出切削工件时工件的振动，从而为精细化研究提供基础。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种振动模块，其特征在于，包括切换组件、第一振动板、第二振动板、第三振动板、第一振动轴、第二振动轴，所述第二振动板安装在第一振动板、第三振动板之间，且第二振动板与振动板轴一端装配固定，所述振动板轴另一端穿过第三振动板且与之可轴向滑动装配，所述振动板轴位于第三振动板的两侧的部分上分别套装有第一振动弹簧、第二振动弹簧，所述第三振动板与振动侧板一端装配固定，所述第二振动板可相对于第三振动板沿着振动板轴轴向移动，所述第一振动弹簧、第二振动弹簧分别用于对振动板轴的轴向移动提供弹性阻力；

所述第一振动轴、第二振动轴一端穿过第二振动板后与第一振动板装配，所述第一振动轴、第二振动轴分别与第二振动板不可轴向移动装配；所述第一振动板通过振动滚筒间歇性施加拉力以实现振动，所述振动滚筒可圆周转动地套装在振动滚轴上，所述振动滚轴两端分别与一个振动轴套装配，所述振动轴套安装在调距滑块一端上，所述调距滑块的另一端装入调距滑槽内且与之可滑动装配，所述调距滑槽设置在调距盘径向上，所述调距盘套装固定在振动动力轴上，且所述调距滑块装入调距滑槽的一端上设置有调距销，调距销装入调距弧槽内且与之卡合、可轴向滑动装配，所述调距弧槽设置在固定盘上。

2.如权利要求1所述的振动模块，其特征在于，固定盘与调距筒一端同轴装配固定，所述调距筒另一端穿过第二振动立板后装入切换组件内且与第三振动齿轮装配固定，所述第二振动立板安装在切换架底板上，所述调距筒与第二振动立板可圆周转动、不可轴向移动装配，所述振动动力轴穿过调距筒且与之可相对圆周转动装配，所述振动动力轴两端分别穿过一个切换组件后与第一振动立板可圆周转动装配，且振动动力轴一端穿出其中一块第一振动立板后与振动电机的输出轴连接固定。

3.如权利要求1或2所述的振动模块，其特征在于，调距弧槽的两端与调距盘轴线的间距不同。

4.如权利要求1或2所述的振动模块，其特征在于，所述切换组件包括切换侧板，所述切换侧板的顶部、底部分别与切换架顶板、切换架底板装配，所述切换侧板内侧设置有切换滑槽，所述切换滑槽与切换滑块卡合、可滑动装配，所述切换滑块安装在活动架的活动侧板上，所述活动架上还安装有活动顶板、活动底板，所述活动顶板、活动底板分别安装在活动侧板两端上，所述活动顶板、活动底板上分别安装有两块相互平行的第一活动立板、两块相互平行的第二活动立板，两块第一活动立板分别与调距电机轴可圆周转动装配，所述调距电机轴位于两块第一活动立板之间的部分上套装有第一振动齿轮，所述调距电机轴一端穿出其中一块第一活动立板后装入调距电机内，调距电机安装在调距电机板上，调距电机板安装在与之靠近的第一活动立板上；所述第一振动齿轮与第二振动齿轮啮合传动，

所述第二振动齿轮可圆周转动地套装在第一中间轴上，所述第二振动齿轮可与第三振动齿轮啮合传动；所述第一中间轴与其中一块第一活动立板装配，另一第一活动立板与第二中间轴装配固定，第二上套装固定有第二振动副齿轮，所述第二振动副齿轮可与第三振动副齿轮啮合；

所述第三振动副齿轮套装固定在振动动力轴上，所述第三振动齿轮、第三振动副齿轮初始状态时同时与第四振动齿轮啮合传动，所述第四振动齿轮可圆周转动地套装在第三中间轴上，所述第三中间轴的两端分别与第二活动立板装配，所述第三振动齿轮、第三振动副齿轮的卡齿参数一样；第三振动齿轮、第三振动副齿轮择一与第二振动齿轮和第二振动副齿轮啮合传动。

5.如权利要求4所述的振动模块，其特征在于，所述活动顶板与切换伸缩轴一端装配，所述切换伸缩轴另一端穿过切换架顶板后装入切换电磁铁内。

6.如权利要求4所述的振动模块，其特征在于，所述活动底板底部与活动导向轴一端装配固定，活动导向轴另一端装入活动导向筒内且与之可轴向滑动装配，所述活动导向筒安装在切换架底板上，所述活动导向轴、活动导向筒外部套装有活动架弹簧，活动架弹簧用于对活动架施加向第四振动齿轮推动的弹力，从而使得初始状态时第四振动齿轮保持与第三振动齿轮、第三振动副齿轮同时啮合传动。

7.如权利要求4所述的振动模块，其特征在于，振动模块有三个，分别为第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块，第一振动模块的振动板轴与支撑台装配，第二振动模块、第三振动模块的振动板轴分别与一块振动轴板装配，第二振动模块、第三振动模块的振动轴板分别与第一振动架板、第二振动架板装配；

第一振动模块的第一振动轴与开关盒装配固定，第一振动模块的第一振动轴的第二振动轴与第三振动板可轴向滑动装配；所述第二振动模块、第三振动模块的第一振动轴分别与一块振动轴板装配。

8.如权利要求7所述的振动模块，其特征在于，第一振动模块的振动侧板另一端与第一振动架装配固定，第二振动模块的振动侧板另一端与第一振动架装配固定，第三振动模块的振动侧板另一端与第一振动架装配固定。

9.一种无切削测量铣床附加载荷损耗系数的装置，其特征在于，应用有权利要求1-8任一项所述的振动模块。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括流体桶、开关盒、线圈桶，所述线圈桶内部为中空的线圈腔，所述线圈腔的上下两端分别通过磁吸盘、磁隔盘密封，所述磁隔盘、线圈桶采用隔磁材料制成；线圈腔内安装有电磁线圈、电磁轴，所述电磁轴两端分别与磁吸盘、磁隔盘装配；电磁线圈通电后产生磁场，磁场作用在磁流体上以改变磁流体的粘度，通过磁流体的粘度模拟切削材料；

磁隔盘和线圈桶分别与流体桶底部、开关盒顶部装配，所述开关盒外部套装有第一连接法兰，第一连接法兰通过第二螺栓与第二连接法兰装配固定，所述第二连接法兰安装在支撑台上，所述支撑台与第一振动模块装配，第一振动模块用于对流体桶施加沿着其轴向上下振动的震动力；第一振动模块也安装在第三振动架上，所述第三振动架的上下两侧分别安装有相互平行安装的两块第三振动架板、两块第三振动架滑板，所述第三振动架滑板可轴向滑动地套装在振动滑轴上，所述振动滑轴两端分别与两块第二振动架安装板装配，所述第三振动架可沿着振动滑轴轴向往复滑动；

其中一块第三振动架板与第二振动模块装配，第二振动模块用于对第三振动架施加沿着振动滑轴轴向往复的振动；

所述第二振动架安装板安装在第二振动架上，第二振动架上还安装有两块相互平行的第二振动架板，两块第二振动架板分别套装在振动导向轴上，振动导向轴两端分别与上架立板装配固定，两块第二振动架板可沿着振动导向轴轴向滑动，其中一块第二振动架板与第三振动模块装配，第三振动模块用于对第二振动架施加沿着振动导向轴轴向的往复振动；

所述第二振动模块、第三振动模块对流体桶两个相互垂直的直径方向施加振动，从而通过第一振动模块、第二振动模块、第三振动模块实现对流体桶的三轴振动。

Images