一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构及使用方法技术

本发明专利技术一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构及使用方法，包括试验台底座、圆缸、光轴座支架、角码、光轴座、顶丝、安装轴、可调阻力阻尼器、导杆、X方向移动组件、Y方向移动组件和刀头安装组件，本发明专利技术与现有技术相比，提供了一种全新的机床测试手段，通过全新设计的五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，在机床进行装配使用后，能够真实模拟出机床设计铣削加工过程中的受力条件，完全不用消耗材料实物和加工刀具，有效降低了五轴联动机床性能测试成本，在保证机床优良性能的同时还能有效降低机床的制造成本。

A five axis CNC machine tool for simulating milling force loading mechanism and using method

The invention relates to a five-axis NC machine tool loading mechanism for simulating milling force and its application method, which comprises a test bench base, a cylinder, an optical axis support, an angle code, an optical axis base, a jacking wire, an installation shaft, an adjustable resistance damper, a guide rod, an X-direction moving assembly, a Y-direction moving assembly and a tool head mounting assembly, and the invention and the prior art. Compared with this method, a new testing method of machine tool is provided. By using the new designed five-axis NC machine tool to simulate the loading mechanism of milling force, the mechanical conditions in the process of designing and milling can be simulated truly after the machine tool is assembled and used, and the material and cutting tools are not consumed at all, thus effectively reducing the load. The cost of performance test of five-axis linkage machine tool can not only ensure the excellent performance of the machine tool, but also effectively reduce the manufacturing cost of the machine tool.

【技术实现步骤摘要】
一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构及使用方法
本专利技术属于模拟铣削力加载机构
，具体涉及一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构及使用方法。
技术介绍
数控机床是制造装备业的工作母机,是实现先进制造技术和装备现代化的基石，是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。随着工业化的发展，五轴联动数控机床被认为是航空航天、船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的最重要加工工具。作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术，五轴联动数控机床在加工方面有着其不可替代的优点：1、能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等。由于五轴联动数控机床在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整，避免了刀具的加工千涉，因此五轴联动数控机床可以完成三轴联动机床不能完成的许多复杂的加工；2、可以提高自由空间曲面的加工精度、加工效率和加工质量。相对于三轴数控机床加工一般的型腔复杂的工件，五轴数控机床可以在一次装夹中完成加工，并且由于五轴数控机床加工时可以随时调整位姿角，五轴数控机床可以以更好的角度加工工件，避免了多次装夹，大大提高了加工效率、加工质量和加工精度；3、符合机床发展的趋势。在零件加工过程中，大量的时间被消耗在搬运工件、上下料、安装调整等时间上，为了尽可能减少这些时间，人们希望可以用一台机床完成尽量多的加工。五轴数控机床可以完成数台三轴数控机床才能完成的加工任务，大大节省了占地空间和工件在不同加工单元之间运转的时间和花费。五轴联动数控机床的重要作用使其成为当今机床工业发展的热点和重点。五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。五轴联动数控机床有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。如配置五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，更能够适合越来越复杂的高档、先进模具的加工以及汽车零部件、飞机结构件等精密、复杂零件的加工。众所周知，发达国家直到现在还在限制五轴联动数控系统和机床对中国的出口，如果用户使用国外的数控系统，就必须签署严格的定向使用协定，并接受检查。综上所述，随着五轴联动铣车机床的不断发展，为了保证机床切削性能也跟着逐步提高，有必要从动力学、结构疲劳、可靠性等多角度分析机床切削过程中的各项指标和参数，设计出可靠的五轴联动铣车机床切削力模拟加载装置，对机床进行校核检验，进而改善机床的研发设计和生产。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构及其使用方法，能够真实模拟刀架与工件、工件与夹具的约束条件，又能集中施加近似真实工况下的五轴联动数控机床的受力情况，提高了测试的可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，包括试验台底座，所述试验台底座顶部四角处设置有圆缸，左右端两个所述圆缸之间设置有光轴座支架，且光轴座支架外侧壁底部与试验台底座之间设置有角码，所述光轴座支架顶部对称设置有光轴座，所述光轴座侧壁中上部设置有顶丝，所述光轴座中部设置有安装轴，且安装轴轴线与顶丝轴线垂直，所述圆缸顶部设置有可调阻力阻尼器，所述前后端可调阻力阻尼器中部设置有导杆，所述导杆顶部设置有X方向移动组件，所述X方向滑动组件顶部滑动安装有Y方向移动组件，所述Y方向移动组件顶部设置有刀头安装组件。所述X方向移动组件包括X方向移动摩擦滑槽，左右端所述X方向移动摩擦滑槽之间设置有Y向连接杆，所述X方向移动摩擦滑槽前后两端槽内设置有X方向挡块滑块，所述X方向挡块滑块顶部设置有X方向挡块夹紧件，所述X方向挡块夹紧件和X方向挡块滑块通过X方向挡块夹紧件顶部的X方向蝶型螺母固定安装，所述X方向移动摩擦滑槽槽内设置有X方向移动摩擦块，所述X方向移动摩擦块后端焊接有螺杆，所述螺杆外壁设置有X方向夹紧件，所述X方向夹紧件顶部螺杆伸出端设置有X方向锁紧螺母，所述X方向移动摩擦块所述X方向移动组件顶部通过X方向移动摩擦块设置有Y方向移动组件。所述Y方向移动组件包括Y方向移动摩擦滑槽，所述Y方向移动摩擦滑槽之间设置有X方向连接杆，所述Y方向移动摩擦滑槽顶部左右两端槽内设置有Y方向挡块滑块，所述Y方向挡块滑块顶部设置有Y方向挡块夹紧件，所述Y方向挡块夹紧件和Y方向挡块滑块通过Y方向挡块夹紧件顶部的Y方向蝶型螺母固定安装，所述Y方向移动摩擦滑槽槽内设置有Y方向移动摩擦块，所述Y方向移动摩擦块右端焊接有螺杆，所述螺杆外壁设置有Y方向夹紧件，所述Y方向夹紧件顶部螺杆伸出端设置有Y方向锁紧螺母，所述Y方向移动组件顶部通过Y方向移动摩擦块设置有刀头安装组件。所述刀头安装组件包括轴承座固定板，所述轴承座固定板的竖板和水平板连接处设置有肋板，两个所述肋板之间设置有固定刀头安装组件内六角螺栓，所述轴承座固定板的竖板中上部设置有卧式轴承座，所述卧式轴承座右端面中部设置有可调夹具，所述可调夹具安装部顶端设置有刀杆杆体，所述可调夹具调节部中部设置有锁紧螺母。所述可调阻力阻尼器包括螺旋外圈，所述螺旋外圈与夹体一端螺接，所述夹体另一端与棘轮一端固定安装，所述棘轮另一端与导体导块固定安装，所述螺旋外圈侧壁设置有悬臂直角轴，所述悬臂直角轴伸出端设置有与棘轮配合的棘爪，所述棘爪与悬臂直角轴通过轴向定位螺母43固定安装。一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构的使用方法，采用一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，包括以下步骤，步骤1，选定一个需要进行模拟铣削力的五轴联动机床，将本专利技术装置通过安装轴安装到五轴联动数控机床上，并且使三抓卡盘卡住安装轴，并使本专利技术装置处于水平状态，并保持固定；步骤2，将五轴联动机床刀具主轴与本专利技术装置刀头安装组件的刀杆杆体固定安装在一起；步骤3，设定一组铣削力；步骤4，调节可调阻力阻尼器的棘轮，并用使用弹簧测力计拉动X方向移动摩擦滑槽使得Z方向所受阻力等于所设定的铣削力，调节X方向移动摩擦块上的X方向锁紧螺母和Y方向移动摩擦块上的Y方向锁紧螺母，使X、Y轴方向所受摩擦阻力等于所设定的铣削力，再利用扭矩扳手拧紧刀头安装组件可调夹具中的锁紧螺母，使刀杆杆体与可调夹具之间的摩擦力等于所设定的铣削力，通过扭矩扳手只能直接读出拧紧时的力矩，根据计算公式M＝KF’d/μ计算出摩擦力的值，其中：M为拧紧时的力矩，K为拧紧力系数，F’为摩擦力，d为内六角螺栓的螺栓公称直径，μ为摩擦系数；步骤5，启动机床并运行加工程序，开始模拟机床的加工过程，并真实模拟机床在受力条件下的实际运行状态，进而测试出在当前铣削力下的机床性能；步骤6，重新设定铣削力，重复步骤4和步骤5，完成不同铣削力条件下的机床性能测试。本专利技术的有益效果：本专利技术与现有技术相比，提供了一种全新的机床测试手段，通过全新设计的五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，在机床进行装配使用后，能够真实模拟出机床设计铣削加工过程中的受力条件，完全不用消耗材料实物和加工刀具，有效降低了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，其特征在于，包括试验台底座，所述试验台底座顶部四角处设置有圆缸，左右端两个所述圆缸之间设置有光轴座支架，且光轴座支架外侧壁底部与试验台底座之间设置有角码，所述光轴座支架顶部对称设置有光轴座，所述光轴座侧壁中上部设置有顶丝，所述光轴座中部设置有安装轴，且安装轴轴线与顶丝轴线垂直，所述圆缸顶部设置有可调阻力阻尼器，所述前后端可调阻力阻尼器中部设置有导杆，所述导杆顶部设置有X方向移动组件，所述X方向滑动组件顶部滑动安装有Y方向移动组件，所述Y方向移动组件顶部设置有刀头安装组件。

【技术特征摘要】
1.一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，其特征在于，包括试验台底座，所述试验台底座顶部四角处设置有圆缸，左右端两个所述圆缸之间设置有光轴座支架，且光轴座支架外侧壁底部与试验台底座之间设置有角码，所述光轴座支架顶部对称设置有光轴座，所述光轴座侧壁中上部设置有顶丝，所述光轴座中部设置有安装轴，且安装轴轴线与顶丝轴线垂直，所述圆缸顶部设置有可调阻力阻尼器，所述前后端可调阻力阻尼器中部设置有导杆，所述导杆顶部设置有X方向移动组件，所述X方向滑动组件顶部滑动安装有Y方向移动组件，所述Y方向移动组件顶部设置有刀头安装组件。2.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，其特征在于：所述X方向移动组件包括X方向移动摩擦滑槽，左右端所述X方向移动摩擦滑槽之间设置有Y向连接杆，所述X方向移动摩擦滑槽前后两端槽内设置有X方向挡块滑块，所述X方向挡块滑块顶部设置有X方向挡块夹紧件，所述X方向挡块夹紧件和X方向挡块滑块通过X方向挡块夹紧件顶部的X方向蝶型螺母固定安装，所述X方向移动摩擦滑槽槽内设置有X方向移动摩擦块，所述X方向移动摩擦块后端焊接有螺杆，所述螺杆外壁设置有X方向夹紧件，所述X方向夹紧件顶部螺杆伸出端设置有X方向锁紧螺母，所述X方向移动摩擦块所述X方向移动组件顶部通过X方向移动摩擦块设置有Y方向移动组件。3.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机构，其特征在于：所述Y方向移动组件包括Y方向移动摩擦滑槽，所述Y方向移动摩擦滑槽之间设置有X方向连接杆，所述Y方向移动摩擦滑槽顶部左右两端槽内设置有Y方向挡块滑块，所述Y方向挡块滑块顶部设置有Y方向挡块夹紧件，所述Y方向挡块夹紧件和Y方向挡块滑块通过Y方向挡块夹紧件顶部的Y方向蝶型螺母固定安装，所述Y方向移动摩擦滑槽槽内设置有Y方向移动摩擦块，所述Y方向移动摩擦块右端焊接有螺杆，所述螺杆外壁设置有Y方向夹紧件，所述Y方向夹紧件顶部螺杆伸出端设置有Y方向锁紧螺母，所述Y方向移动组件顶部通过Y方向移动摩擦块设置有刀头安装组件。4.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控机床模拟铣削力加载机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常有，张洪记，张义民，黄贤振，张旭方，杨周，朱丽莎，姚国，吕昊，吕杭原，谭学飞，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21