CN114932454A - 一种加工中心静刚度检测方法及施力装置 - Google Patents

一种加工中心静刚度检测方法及施力装置 Download PDF

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卢强
李英兰
施成
马金雷
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools

Abstract

本发明公开了一种加工中心静刚度检测方法，属于机床检测领域，通过安装加工中心静刚度检测施力装置、预施力、检测位移、实施检测等步骤，能够准确测量加工中心机床的静刚度，并且通过扭动调节螺钉，能够测量不同规格的加工中心的静刚度；通过设置三个相互垂直的加载组件，能够测量加工中心不同方向的静刚度。

Description

一种加工中心静刚度检测方法及施力装置
技术领域
本发明涉及机床检测，尤其是涉及加工中心静刚度检测方法及施力装置。
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。加工中心静刚度是指抵抗加工中心主轴与工作台之间变形的能力，它是评价加工中心性能的主要指标之一。机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。
随着高精密加工的广泛应用，对加工中心的静态刚度性能要求越来越高，加工中心的静刚度是保证几何精度的重要因素，同时几何精度直接影响到加工零件的精度。
静刚度检测装置传统的测量完全凭借经验，误判断可能性大，不能满足精确测量加工中心静刚度的需求，并且静刚度检测装置只能针对一种规格的加工中心测量，当不同规格的加工中心需要测量时，需要更换静刚度检测装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种测量准确、能够测量不同规格的加工中心的静刚度的加工中心静刚度检测方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种测量准确、能够测量不同规格的加工中心的静刚度的加工中心静刚度检测施力装置。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种加工中心静刚度检测方法，包括以下步骤：
安装加工中心静刚度检测施力装置：将加工中心静刚度检测施力装置的基座固定于加工中心机床的工作台上，加工中心静刚度检测施力装置的力传感器轴线沿机床主轴的径向设置；
预施力：移动机床使加工中心静刚度检测施力装置的调节螺钉靠近主轴端部，用扳手扭动调节螺钉，所述调节螺钉的前端顶紧所述主轴使所述主轴径向与工作台之间产生作用力，所述力传感器显示作用力的大小；
检测位移：在所述主轴另一侧轴线部位的检测点安装位移传感器，所述位移传感器显示主轴的移动距离；
实施检测：扭动所述调节螺钉，使所述调节螺钉的前端进一步顶紧所述主轴，所述力传感器以及所述位移传感器数值变大；
计算加工中心静刚度：分别记录所述力传感器上显示的作用力和所述位移传感器所显示的主轴处移动距离，计算机床整机径向静刚度值。
进一步的，所述加工中心静刚度检测施力装置包括三个相互垂直的加载组件，每一所述加载组件包括力传感器以及安装于所述力传感器的调节螺钉，在所述预施力步骤中，通过调节不同螺钉靠近不同主轴的端部，能够计算机床整机三个相互垂直的方向的静刚度值。
进一步的，三个相互垂直的加载组件分别固定于所述基座，使所述加工中心静刚度检测施力装置一次装夹实现3个方向静刚度检测。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种加工中心静刚度检测施力装置，用于实施上述任意一种加工中心静刚度检测方法，所述加工中心静刚度检测施力装置包括基座以及若干加载组件，若干所述加载组件固定于所述基座，若干所述加载组件相互垂直。
进一步的，每一所述加载组件包括调节螺钉以及力传感器，所述力传感器安装于所述基座，所述调节螺钉安装于所述力传感器。
进一步的，所述加工中心静刚度检测施力装置还包括安装座，所述安装座安装于所述基座，若干所述加载组件的力传感器均安装于所述安装座。
进一步的，所述加工中心静刚度检测施力装置还包括弹性件，所述弹性件位于所述基座以及所述安装座之间。
进一步的，所述弹性件为蝶形弹簧。
进一步的，所述加工中心静刚度检测施力装置还包括固定组件，所述基座通过所述固定组件固定于工作台。
相比现有技术，本发明加工中心静刚度检测方法通过安装加工中心静刚度检测施力装置、预施力、检测位移、实施检测等步骤，能够准确测量加工中心机床的静刚度，并且通过扭动调节螺钉，能够测量不同规格的加工中心的静刚度；通过设置三个相互垂直的加载组件，能够测量加工中心不同方向的静刚度。
附图说明
图1为本发明加工中心静刚度检测施力装置的立体图；
图2为图1的加工中心静刚度检测施力装置的使用示意图。
图中：10、基座；20、固定组件；30、加载组件；31、调节螺钉；32、力传感器；40、安装座；50、弹性件；100、加工中心静刚度检测施力装置；200、主轴。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1以及图2为本发明加工中心静刚度检测施力装置100，加工中心静刚度检测施力装置100包括基座10、固定组件20、若干加载组件30、安装座40以及弹性件50。
基座10用于安装加载组件30。基座10一端固定于加工中心的工作台，基座10垂直于工作台。基座10的另一端安装若干加载组件30。具体的，基座10呈圆柱形。
固定组件20用于将基座10固定于加工中心的工作台。固定组件20的数量为多个，多个固定组件20均匀安装于基座10的端部。每一固定组件20一端呈圆柱形，另一端呈卡扣块。圆柱形结构安装于基座10端部，卡扣块结构与工作台卡扣。
每一加载组件30包括调节螺钉31以及力传感器32。调节螺钉31安装于力传感器32上。力传感器32能够测量作用力的大小。调节螺钉31能够转动，使调节螺钉31远离力传感器32的端部能够调节位置，使加工中心静刚度检测施力装置100能够适用不同规格的加工中心，增强加工中心静刚度检测施力装置100的通用性。多个加载组件30均安装于基座10的端部，多个加载组件30的轴向各不相同，使加工中心静刚度检测施力装置100能够检测加工中心不同轴向的静刚度。具体的，加载组件30的数量为三个，三个加载组件30的调节螺钉31的轴向相互垂直。三个调节螺钉31分别在x轴、y轴和z轴上。
安装座40安装于基座10的内部，每一加载组件30的力传感器32安装于安装座40上。具体的，三个力传感器32分别安装于安装座40的三个相互垂直的面上。
弹性件50安装于安装座40以及基座10之间。弹性件50使调节螺钉31在轴向上保持紧绷状态。具体的，弹性件50为蝶形弹簧。
组装加工中心静刚度检测施力装置100时，弹性件50安装于安装座40以及基座10之间，安装座40安装于基座10的内部，每一加载组件30的力传感器32安装于安装座40上。调节螺钉31安装于力传感器32上。此时三个调节螺钉31分别在x轴、y轴和z轴上。
使用加工中心静刚度检测施力装置100时，基座10通过固定组件20安装在待测加工中心机床的工作台上，一个力传感器32的轴线沿机床的主轴200的径向设置。移动机床使调节螺钉31靠近主轴200端部，用扳手扭动调节螺钉31，调节螺钉31的前端顶紧主轴200，加工中心静刚度检测施力装置100使得主轴200径向与工作台之间产生一定的作用力，主轴200对工作台的作用力是通过调节螺钉31、力传感器32、基座10从主轴200传递到工作台的。力传感器32的显示仪表出现一定的压力值，即主轴200与工作台之间的作用力；在主轴200另一侧轴线部位的检测点安装位移传感器(千分表)(微动工作台，观察千分表数值的大小，千分表数值最大的点即为刀柄轴线的位置)；轻轻扭动调节螺钉31，使调节螺钉31的前端进一步顶紧主轴200，力传感器32数值将变大；分别记录加载力和千分表所显示的主轴200处移动距离(即主轴200在相应载荷下的变形量)；由公式K＝F/μ可得机床整机径向静刚度值。
当需要检测其他向刚度(例如轴向刚度)时，使用过程如上，区别在于，另一个力传感器32的轴线沿机床的主轴200的轴向设置。
本申请还涉及一种加工中心静刚度检测方法，包括以下步骤：
安装加工中心静刚度检测施力装置100：将加工中心静刚度检测施力装置100的基座10固定于加工中心机床的工作台上，加工中心静刚度检测施力装置100的力传感器32轴线沿机床主轴200的径向设置；
预施力：移动机床使加工中心静刚度检测施力装置100的调节螺钉31靠近主轴200端部，用扳手扭动调节螺钉31，调节螺钉31的前端顶紧主轴200使主轴200径向与工作台之间产生作用力，力传感器32显示作用力的大小；
检测位移：在主轴200另一侧轴线部位的检测点安装位移传感器，位移传感器显示主轴200的移动距离；
实施检测：扭动调节螺钉31，使调节螺钉31的前端进一步顶紧主轴200，力传感器32以及位移传感器数值变大；
计算加工中心静刚度：分别记录力传感器32上显示的作用力和位移传感器所显示的主轴200处移动距离，计算机床整机径向静刚度值。
本发明加工中心静刚度检测方法通过安装加工中心静刚度检测施力装置100、预施力、检测位移、实施检测等步骤，能够准确测量加工中心机床的静刚度，并且通过扭动调节螺钉31，能够测量不同规格的加工中心的静刚度；通过设置三个相互垂直的加载组件30，能够测量加工中心不同方向的静刚度。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种加工中心静刚度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
安装加工中心静刚度检测施力装置：将加工中心静刚度检测施力装置的基座固定于加工中心机床的工作台上，加工中心静刚度检测施力装置的力传感器轴线沿机床主轴的径向设置；
预施力：移动机床使加工中心静刚度检测施力装置的调节螺钉靠近主轴端部，用扳手扭动调节螺钉，所述调节螺钉的前端顶紧所述主轴使所述主轴径向与工作台之间产生作用力，所述力传感器显示作用力的大小；
检测位移：在所述主轴另一侧轴线部位的检测点安装位移传感器，所述位移传感器显示主轴的移动距离；
实施检测：扭动所述调节螺钉，使所述调节螺钉的前端进一步顶紧所述主轴，所述力传感器以及所述位移传感器数值变大；
计算加工中心静刚度：分别记录所述力传感器上显示的作用力和所述位移传感器所显示的主轴处移动距离，计算机床整机径向静刚度值。
2.根据权利要求1所述的加工中心静刚度检测方法，其特征在于：所述加工中心静刚度检测施力装置包括三个相互垂直的加载组件，每一所述加载组件包括力传感器以及安装于所述力传感器的调节螺钉，在所述预施力步骤中，通过调节不同螺钉靠近不同主轴的端部，能够计算机床整机三个相互垂直的方向的静刚度值。
3.根据权利要求2所述的加工中心静刚度检测方法，其特征在于：三个相互垂直的加载组件分别固定于所述基座，使所述加工中心静刚度检测施力装置一次装夹实现3个方向静刚度检测。
4.一种加工中心静刚度检测施力装置，用于实施如权利要求1-3任意一项所述的加工中心静刚度检测方法，其特征在于：所述加工中心静刚度检测施力装置包括基座以及若干加载组件，若干所述加载组件固定于所述基座，若干所述加载组件相互垂直。
5.根据权利要求4所述的加工中心静刚度检测施力装置，其特征在于：每一所述加载组件包括调节螺钉以及力传感器，所述力传感器安装于所述基座，所述调节螺钉安装于所述力传感器。
6.根据权利要求5所述的加工中心静刚度检测施力装置，其特征在于：所述加工中心静刚度检测施力装置还包括安装座，所述安装座安装于所述基座，若干所述加载组件的力传感器均安装于所述安装座。
7.根据权利要求6所述的加工中心静刚度检测施力装置，其特征在于：所述加工中心静刚度检测施力装置还包括弹性件，所述弹性件位于所述基座以及所述安装座之间。
8.根据权利要求7所述的加工中心静刚度检测施力装置，其特征在于：所述弹性件为蝶形弹簧。
9.根据权利要求4所述的加工中心静刚度检测施力装置，其特征在于：所述加工中心静刚度检测施力装置还包括固定组件，所述基座通过所述固定组件固定于工作台。
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