CN205120054U - 一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种重型数控机床大型结构件变形的监测设备，特别涉及一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台。本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台包括底座、两个固定支撑架、若干调节支撑台、主梁、加载台和配重块，两个所述固定支撑架分别对应设置在底座上部两端，若干所述调节支撑台并列设置在两个所述固定支撑架之间的底座上，且均匀分布，所述主梁两端固定在两个所述固定支撑架上，所述主梁压覆设置在若干所述调节支撑台上，所述加载台滑动安装在所述主梁上，所述配重块设置在所述加载台上。优点：结构简单，操作使用方便，便于操作人员准确、快速的得到机床床身导轨的变形数据，测量准确度较高，生产成本较低。

Description

一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台

技术领域

本实用新型涉及一种重型数控机床大型结构件变形的监测设备，特别涉及一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台。

背景技术

重型数控机床是一种高精度通用制造装备，广泛用于汽轮机、大型核电泵、船用螺旋桨、大飞机机翼中特大型零件盒高端装备的加工，是决定国家航空航天、能源石化及其他高端制造业的关键核心装备，其技术水平是衡量一个国家工业现代化发展水平和综合经济实力的重要标志。提高重型数控机床的加工精度对提升国产汽轮机组效率、延长核电机组轴系寿命、降低螺旋桨工作噪声、减小飞机飞行阻力等都具有非常重要的意义。因此，研究如何提高重型数控机床加工精度，降低其加工误差，对提高我国装备制造业核心竞争力、推动我国国防现代化具有非常重要的意义。

目前，机床结构变形是制约高端重型数控机床精度进一步提高的一个主要因素。国际工程学会CRIP报告指出，由机床结构力、热变形引起的机床误差是影响高档重型数控机床加工精度的关键因素，其大小占机床总误差量的40％～70％。特别是重型数控机床，其具有质量重、惯性大、行程范围远，连续工作时间长，驱动功率大，热源多和结构复杂，因此其力、热双重误差尤为明显，占加工工件总体误差的比例甚至能够超过75％。重型机床底座作为一个大型结构件是保障机床其他工作部件正常运行的基础，在工作过程中，底座会受到温度载荷和工作负载的影响，时时刻刻发生变形。为了保证加工机床加工精度，一般要求，长达几十米的底座倾斜量不大于0.005mm/m如武汉重型机床集团有限公司就要求其生产的24m龙门机床在力、热影响下床身结构变形不超过10μm。重型数控机床在使用过程中，由于机床底座所处环境复杂，且载荷形式不断发生变化，因此其变性规律呈现强烈的时变非线性。因此，针对重型数控机床底座的结构形变的实时监测对于提高高端重型数控机床的精度具有重要意义。

虽然近年来机床变形监测方面有了一定的进展，但针对重型机床的结构检测与状态监测技术方法在具体实现上仍有极大的挑战。目前国内外在力、热载荷检测方面，由于大都采用热电偶、铂热电阻、热敏电阻、应变片等传统的电类传感器，其抗干扰能力弱，很难实现长期稳定的监测。在机床变形检测方面，主要采用激光位移传感器、电涡流传感器、双频激光干涉仪等位移检测仪器，这些仪器有些体积过大有些对测量环境有苛刻要求，有些测量范围较小，很难在机床上形成长期有效检测。在动态变形测量方法和重构技术方面，由于位移传感器布点困难，往往只检测结构件某点或者几点的位移，通过差值方法估计机床结构变形的情况，因此在时间和空间商都无法完整描述结构件的变形情况。因此，国内外学术界和工业界都在努力寻求更加可靠、实用的测量原理和方法来监测机床结构件变形。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，有效的解决了现有技术的监测设备体积较大或对测量环境要求比较苛刻或测量范围较小，很难在机床上形成长期有效的检测，以及在动态变形测量方法和重构技术方面测量结构件变形情况较为困难的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，包括底座、两个固定支撑架、若干调节支撑台、主梁、加载台和配重块，两个上述固定支撑架分别对应设置在底座上部两端，若干上述调节支撑台并列设置在两个上述固定支撑架之间的底座上，且均匀分布，上述主梁两端固定在两个上述固定支撑架上，上述主梁压覆设置在若干上述调节支撑台上，上述加载台滑动安装在上述主梁上，并可沿主梁滑动，上述配重块设置在上述加载台上。

进一步，上述调节支撑台包括连接座、两个下固定块、上滑块和限位板，上述连接座固定在上述底座上，两个上述下固定块固定在上述连接座上，且相互平行，并与上述主梁垂直设置，两个上述下固定块上端面均设置为倾斜的坡面，上述上滑块底部设置有与两个上述下固定块上端面的坡面相匹配的斜面，上述上滑块压覆设置在上述下固定块上，且上滑块底部的斜面与下固定块上的坡面相吻合，上述限位板竖直安装在两个上述下固定块的坡顶处一侧的连接座上，且与上述下固定块垂直设置，上述限位板上端中部开有装配槽，上述该装配槽处安装有调节螺母，上述调节螺母与上述上滑块的侧端面螺纹连接，当拧紧或拧出调节螺母时，上述上滑块可沿下固定块的坡面横向滑动，并在滑动过程中向上或向下移动。

进一步，上述上滑块与上述调节螺母连接处的端面上围设有刻度盘，上述调节螺母上固定有与上述刻度盘对应的指针。

进一步，两个上述下固定块相互背离的一侧分别竖直设有挡板，上述挡板与上述下固定块平行设置，且上述挡板的高度高于上述下固定块的高度，上述上滑块位于两个上述挡板之间。

进一步，上述调节支撑台设置有4个。

进一步，上述主梁截面设置为T型结构，上述加载台底部设有与上述主梁的截面相匹配的T型槽，上述加载台通过T型槽滑动安装在上述主梁上。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型相对真实的模拟了重型数控机床底座的结构与环境，通过移动加载台在等截面梁上的位置来模拟实际中立柱在底座上的移动；通过调节调整支座的高度来模拟实际中由于环境因素导致的支座发生沉降的情况；

2)本实用新型可以为重型数控机床大型结构件变形监测的理论研究提供实验依据；

结构简单，操作使用方便，便于操作人员准确、快速的得到机床床身导轨的变形数据，测量准确度较高，生产成本较低，实用性较强。

附图说明

图1为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的正面结构示意图；

图2为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的调节支撑台的结构示意图；

图4为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的调节支撑台的俯视结构示意图；

图5为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的调节支撑台的纵截面结构示意图；

图6为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的调节支撑台的去掉上滑块的俯视结构示意图；

图7为本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台的加载台与主梁配合的截面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底座，2、固定支撑架，3、调节支撑台，4、主梁，5、加载台，6、配重块，7、刻度盘，8、指针，31、连接座，32、下固定块，33、上滑块，34、调节螺母，35、限位板，36、挡板，351、装配槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：如图1至4所示，本实施例的机床床身导轨变形监测模拟实验平台包括底座1、两个固定支撑架2、若干调节支撑台3、主梁4、加载台5和配重块6，两个上述固定支撑架2分别对应设置在底座1上部两端，若干上述调节支撑台3并列设置在两个上述固定支撑架2之间的底座1上，且均匀分布，上述主梁4两端固定在两个上述固定支撑架2上，上述主梁4压覆设置在若干上述调节支撑台3上，上述加载台5滑动安装在上述主梁4上，并可沿主梁4滑动，上述配重块6设置在上述加载台5上。

上述调节支撑台3包括连接座31、两个下固定块32、上滑块33和限位板35，上述连接座31固定在上述底座1上，两个上述下固定块32固定在上述连接座31上，且相互平行，并与上述主梁4垂直设置，两个上述下固定块32上端面均设置为倾斜的坡面，上述上滑块33底部设置有与两个上述下固定块32上端面的坡面相匹配的斜面，上述上滑块33压覆设置在上述下固定块32上，且上滑块33底部的斜面与下固定块32上的坡面相吻合，上述限位板35竖直安装在两个上述下固定块32的坡顶处一侧的连接座上，且与上述下固定块32垂直设置，上述限位板35上端中部开有装配槽351，上述该装配槽351处安装有调节螺母34，上述调节螺母34与上述上滑块33的侧端面螺纹连接，当在上滑块33的侧端面拧紧或向外拧出调节螺母34时，上述上滑块33可沿下固定块32的坡面横向滑动，并在滑动过程中向上或向下移动。

上述上滑块33与上述调节螺母34连接处的端面上围设有刻度盘7，上述调节螺母34上固定有与上述刻度盘7对应的指针8，刻度盘7上分设为60个刻度，调节精度为2μm/刻度。

两个上述下固定块32相互背离的一侧分别竖直设有挡板36，上述挡板36与上述下固定块32平行设置，且上述挡板36的高度高于上述下固定块32的高度，上述上滑块33位于两个上述挡板36之间。

上述调节支撑台3设置有4个

上述主梁4截面设置为T型结构，上述加载台5底部设有与上述主梁4的截面相匹配的T型槽，上述加载台5通过T型槽滑动安装在上述主梁4上。

本实施例的机床床身导轨变形监测模拟实验平台工作原理如下：

通过匀速移动上述放有配重块6的加载台5在主梁4上的位置来模拟立柱在机床床身导轨上的移动，通过转动上述调节螺母34控制调节支撑台3的高度来模拟实际中可能出现的支座下沉的情况；上述调节螺母34通过螺纹连接安装在上滑块33侧面，上滑块33底部设置有倾角为arctan(3/22)的斜面，该斜面压覆设置在上述下滑块32上，下滑块32顶部同样设置有倾角为arctan(3/22)的斜面，且与上滑块33底部的斜面相吻合，假设调节螺母34的导程为D，调节螺母34旋转一周时，对应上滑块33上升或下降的高度H＝D*tan(arctan(3/22))＝3/22D，以此来设置调节支撑台3的高度；实验时，主梁4上粘贴有分布式的光纤光栅传感器，用来检测主梁4的表面应变，移动加载台5时，光纤光栅传感器检测的应变数据会通过解调仪传送到PC机上，经过数据分析与重构处理得到实时呈现的主梁4受载变形曲线，通过调节螺母34调节设置调整调节支撑台3的沉降高度，模拟实际中机床支座下沉情况。

本实用新型的机床床身导轨变形监测模拟实验平台结构简单，操作使用方便，便于操作人员准确、快速的得到机床床身导轨的变形数据，测量准确度较高，生产成本较低，实用性较强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，其特征在于：包括底座(1)、两个固定支撑架(2)、若干调节支撑台(3)、主梁(4)、加载台(5)和配重块(6)，两个所述固定支撑架(2)分别对应设置在底座(1)上部两端，若干所述调节支撑台(3)并列设置在两个所述固定支撑架(2)之间的底座(1)上，且均匀分布，所述主梁(4)两端固定在两个所述固定支撑架(2)上，所述主梁(4)压覆设置在若干所述调节支撑台(3)上，所述加载台(5)滑动安装在所述主梁(4)上，并可沿主梁(4)滑动，所述配重块(6)设置在所述加载台(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，其特征在于：所述调节支撑台(3)包括连接座(31)、两个下固定块(32)、上滑块(33)和限位板(35)，所述连接座(31)固定在所述底座(1)上，两个所述下固定块(32)固定在所述连接座(31)上，且相互平行，并与所述主梁(4)垂直设置，两个所述下固定块(32)上端面均设置为倾斜的坡面，所述上滑块(33)底部设置有与两个所述下固定块(32)上端面的坡面相匹配的斜面，所述上滑块(33)压覆设置在所述下固定块(32)上，且上滑块(33)底部的斜面与下固定块(32)上的坡面相吻合，所述限位板(35)竖直安装在两个所述下固定块(32)的坡顶处一侧的连接座上，且与所述下固定块(32)垂直设置，所述限位板(35)上端中部开有装配槽(351)，所述装配槽(351)处安装有调节螺母(34)，所述调节螺母(34)与所述上滑块(33)的侧端面螺纹连接，当拧紧或拧出调节螺母(34)时，所述上滑块(33)可沿下固定块(32)的坡面横向滑动，并在滑动过程中向上或向下移动。

3.根据权利要求2所述的一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，其特征在于：所述上滑块(33)与所述调节螺母(34)连接处的端面上围设有刻度盘(7)，所述调节螺母(34)上固定有与所述刻度盘(7)对应的指针(8)。

4.根据权利要求3所述的一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，其特征在于：两个所述下固定块(32)相互背离的一侧分别竖直设有挡板(36)，所述挡板(36)与所述下固定块(32)平行设置，且所述挡板(36)的高度高于所述下固定块(32)的高度，所述上滑块(33)位于两个所述挡板(36)之间。

5.根据权利要求4所述的一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，其特征在于：所述调节支撑台(3)设置有4个。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种机床床身导轨变形监测模拟实验平台，其特征在于：所述主梁(4)截面设置为T型结构，所述加载台(5)底部设有与所述主梁(4)的截面相匹配的T型槽，所述加载台(5)通过T型槽滑动安装在所述主梁(4)上。