一种用于机床的非线性刚度测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于机床的非线性刚度测量方法及装置，方法为：首先在机床工作台上对模拟刀柄施加负载，并且测量机床主轴端部的位移，获得机床主轴的变形与力负载的曲线；通过分析机床主轴端部的变形与力负载曲线的斜率，评价机床的综合刚度；通过测量系统连续加力来测出机床主轴的连续变形曲线，获得机床整体刚度参数，测量装置包括机床工作台和主轴，主轴上安装有模拟刀柄，模拟刀柄的柄身上通过轴承套装有滚子，滚子的相对侧设置有加载装置，模拟刀柄相对于加载装置的一侧设置有位移传感装置，还包括一个数控系统，通过闭环系统和位移传感器的精准测量，实现了更理想化的非线性刚度测量，也更直观的展现机床的刚度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机床的非线性刚度测量方法及装置
本专利技术涉及机床
，具体为一种用于机床的非线性刚度测量方法及装置。
技术介绍
当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竟相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。如今国内数控机床发展迅速，年产量逐年攀升，但所产机床精度等方面达不到要求。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。虽然大力发展装备制造业已成为全社会的共识，但国内绝大多数重要机械制造装备的数字化控制系统却不是中国造。尤其是关系国家战略地位和体现国家综合国力水平的高档数控机床，它的“大脑”和“心脏”却要大部分从国外引进。专家呼吁，以数控机床为代表的“中国制造”不能没有创造，开发自主知识产权的数控系统迫在眉睫。机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力，机床的刚度越大，动态精度越高，机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度，机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等，构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关，机床的刚度分为静刚度与动刚度，机床的刚度与机床的材料、机床的结构、机床各部件的结合面、机床的动力传动等因素紧密相关，机床的刚度直接决定机床的精度和加工出零件的质量高低，不同的机床刚度是不同的，目前研究机床刚度的方法，一般从局部方面研究，比如研究机床结合面对机床刚度的影响等，不能从根本上评价机床的的综合刚度。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足,本专利技术提供一种用于机床的非线性刚度测量方法及装置，通过闭环系统和位移传感器的精准测量，实现了更理想化的非线性刚度测量，也更直观的展现机床的刚度，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于机床的非线性刚度测量方法，包括如下步骤步骤100、在机床工作台上对模拟刀柄施加负载，并且测量机床主轴端部的位移，获得机床主轴的变形与力负载的曲线；步骤200、通过分析所述机床主轴端部的变形与力负载曲线的斜率，评价机床的综合刚度；步骤300、通过测量系统连续加力来测出机床主轴的连续变形曲线，获得机床整体刚度参数。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测量系统可以在机床不运转和运转两个状态下进行测量，自动加力自动测量主轴的的变形曲线。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测量系统是由加力负载设备、力传感设备和位移传感设备组成的一个闭环装置。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的测量系统可以从机床主轴XYZ三个坐标方向上，连续加载用于切削模拟刀柄的模拟刀具所需要的切削力。作为本专利技术一种优选的技术方案，采用测量头测量主轴端部的位移，获得变化主轴端部的力与变形位移的曲线，通过分析软件，评价力与位移曲线的变化趋势，获得机床的综合刚度参数。另外本专利技术还设计了一种用于机床的非线性刚度测量装置，包括机床工作台和主轴，所述主轴上安装有模拟刀柄，所述模拟刀柄的柄身上通过轴承套装有滚子，所述滚子的相对侧设置有加载装置，所述模拟刀柄相对于加载装置的一侧设置有位移传感装置，同时还包括一个连接加载装置和位移传感装置的数控系统。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述加载装置包括直线移动装置和压力传感器，所述直线移动装置包括固定安装在机床工作台上的支座，所述支座上安装有外壳体，所述外壳体中间设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠延伸出外壳体末端安装有过渡板，所述压力传感器安装在过渡板上。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述滚珠丝杠通过设置在外壳体末端的伺服电缸驱动，且所述滚珠丝杠末端连接有手轮。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述位移传感装置包括固定安装在机床工作台上的固定座，以及安装在固定座上的支撑杆，所述支撑杆顶部通过螺母安装有安装座，所述安装座上安装有位移传感器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过在主轴上安装模拟刀柄，并对刀柄施加负载，从而便捷的测量主轴端部在侧向施加切削力使得主轴端部位移，有效的获得机床主轴的变形与负载的曲线，从而通过模拟刀柄端部的变形与力负载曲线的斜率，直观的评价机床的综合刚度；(2)本专利技术的在进行刚性测量时，通过直线移动装置和压力传感器钩成的闭环装置，能够精准的测量系统连续加力过程中的主轴变化，同时通过反馈调节进行施力大小的控制，使得测量的曲线更加精准，测量时获得机床运转和不运转状态下的两种测量方式，从而有效的合成自动加力自动测量主轴的变形曲线。附图说明图1为本专利技术的整体流程结构框图；图2为本专利技术的整体主视结构示意图；图3为本专利技术的整体俯视结构示意图。图中标号：1-机床工作台；2-主轴；3-模拟刀柄；4-轴承；5-滚子；6-加载装置；7-位移传感装置；8-数控系统；601-直线移动装置；602-压力传感器；603-支座；604-外壳体；605-滚珠丝杠；606-过渡板；607-伺服电缸；608-手轮；701-固定座；702-支撑杆；703-螺母；704-安装座；705-位移传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：如图2和图3所示，本专利技术提供了一种非线性刚度测量装置，包括机床工作台1和主轴2，主轴2上安装有模拟刀柄3，模拟刀柄3的柄身上通过轴承4套装有滚子5，滚子5的相对侧设置有加载装置6，模拟刀柄3相对于加载装置6的一侧设置有位移传感装置7，同时还包括一个连接加载装置6和位移传感装置7的数控系统8。本专利技术中的加载装置6包括直线移动装置601和压力传感器602，直线移动装置601包括固定安装在机床工作台上的支座603，支座603上安装有外壳体604，外壳体604中间设置有滚珠丝杠605，滚珠丝杠605延伸出外壳体604末端安装有过渡板606，压力传感器602安装在过渡板606上。本专利技术中的滚珠丝杠605通过设置在外壳体604末端的伺服电缸607驱动，且滚珠丝杠605末端连接有手轮608，通过手轮可设定压力传感器602的初始接触点并手动调节至最佳初始施力点。本专利技术中的位移传感装置7包括固定安装在机床工作台1上的固定座701，以及安装在固定座701上的支撑杆702，支撑杆702顶部通过螺母703安装有安装座704，安装座704上安装有位移传感器705。上述测量装置的具体测量方法如下：首先将模拟刀柄安装在机床主轴上，并通过轴承在模拟刀柄的柄身上套装滚子；然后在机床工作台上安装由一个直线移动装置和一个压力传感器构成的加载装置，同时在模拟刀柄另一侧安装位移传感装置；再设置主轴转速，压力传感装置靠近压实模拟刀柄，同时将直线移动装置的传感器靠近模拟刀柄；最后将测得的机床主轴端部位移和模拟刀柄受力计算成变形曲线，并计算变形曲线的斜率。其中直线移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机床的非线性刚度测量方法，其特征在于：包括如下步骤步骤100、在机床工作台上对模拟刀柄施加负载，并且测量机床主轴端部的位移，获得机床主轴的变形与力负载的曲线；步骤200、通过分析所述机床主轴端部的变形与力负载曲线的斜率，评价机床的综合刚度；步骤300、通过测量系统连续加力来测出机床主轴的连续变形曲线，获得机床整体刚度参数。

【技术特征摘要】
1.一种用于机床的非线性刚度测量方法，其特征在于：包括如下步骤步骤100、在机床工作台上对模拟刀柄施加负载，并且测量机床主轴端部的位移，获得机床主轴的变形与力负载的曲线；步骤200、通过分析所述机床主轴端部的变形与力负载曲线的斜率，评价机床的综合刚度；步骤300、通过测量系统连续加力来测出机床主轴的连续变形曲线，获得机床整体刚度参数。2.根据权利要求1所述的一种用于机床的非线性刚度测量方法，其特征在于：所述测量系统可以在机床不运转和运转两个状态下进行测量，自动加力自动测量主轴的的变形曲线。3.根据权利要求1所述的一种用于机床的非线性刚度测量方法，其特征在于：所述测量系统是由加力负载设备、力传感设备和位移传感设备组成的一个闭环装置。4.根据权利要求1所述的一种用于机床的非线性刚度测量方法，其特征在于：所述的测量系统可以从机床主轴XYZ三个坐标方向上，连续加载用于切削模拟刀柄的模拟刀具所需要的切削力。5.根据权利要求1所述的一种用于机床的非线性刚度测量方法，其特征在于：采用测量头测量主轴端部的位移，获得变化主轴端部的力与变形位移的曲线，通过分析软件，评价力与位移曲线的变化趋势，获得机床的综合刚度参数。6.一种用于机床的非线性刚度测量装置，包括机床工作台(1)和主轴(2)，其特征在于：所述主轴(2)上安装有模拟刀柄(3)，所述模拟刀柄(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞乾，彭宝营，杨庆东，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11