ＨＳＫ工具系统综合性能的多用途立式测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种ＨＳＫ工具系统综合性能的多用途立式测试装置，涉及机械加工工具测试技术领域，包括底座（１）、立式箱体（２）、主轴机构，ＨＳＫ刀柄座（２４）、刀柄夹紧结构、刀柄装卸机构、夹紧力调整装置、夹紧力测量装置、主轴锁紧装置。本发明专利技术通过更换不同型号的ＨＳＫ刀柄座可以实现对不同型号的ＨＳＫ刀柄进行测试研究的需要，通过刀柄夹紧结构和刀柄装卸机构可以实现ＨＳＫ刀柄的夹紧和装卸，满足对ＨＳＫ工具系统的各项性能进行试验和测定；通过夹紧力调整装置和夹紧力测量装置实现刀柄原始夹紧力在１－２０ＫＮ之间的调整和实时测量，研究主要因素对ＨＳＫ性能的影响规律；根据刀柄性能研究需要，主轴结构可以自由转动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械加工工具测试
，特指一种高速加工用HSK工具系统综 合性能的多用途立式测试装置。本装置可以模拟实际工况下试验、测定HSK-40、HSK-50、 HSK-63和HSK-100等不同型号的HSK工具系统的刚度、定位精度以及动态特性等各项性能。
技术介绍
高速加工工具系统是高速精密数控机床(加工中心)的重要组成部分，德国ACHEN 大学开发的刀柄与主轴内孔锥面和端面同时贴紧的两面定位工具系统-HSK工具系统，由 于其性能优良、工作更可靠、定位精度和静、动态刚度高，允许转速高等优点，在高速加工得 到最为广泛的应用，使用范围几乎覆盖所有刀具领域。由于技术保密和国际竞争等原因，各 工具系统开发公司都未公开其系统基础共性技术理论及其相关制造技术，加之我国在数控 机床高效精密加工工具系统领域的研究工作起步较迟，研究较少，特别是由于缺少HSK工 具系统综合性能的测试装置，无法对HSK工具系统的综合性能展开系统试验研究，对HSK工 具系统的各种性能及其本身存在的一些特殊规律研究不充分。目前，我们研制并申请的专利号为ZL200610161350. 1的“HSK工具系统性能的测试方法及其装置”专利在一定程度上解决了 HSK工具系统性能的定性测试问题，为工具系统 的研究和设计提供有效工具，但是HSK工具系统有多种型号，若每种型号都设计一台测试 装置，则太浪费；并且原有测试装置都采用卧式结构，测试中会受到重力影响，因此进一步 研制HSK工具系统综合性能的多用途立式测试装置，更有利于工具系统的精确测试研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是HSK工具系统有多种标准型号，如HSK-40、 HSK-50、HSK-63、HSK-100等，若每种型号都设计一台测试装置，则成本太大，又占用大量空 间；并且原有测试装置采用卧式结构，测试中会受到重力影响，影响测试精度。提供了一种 HSK工具系统综合性能的多用途立式测试装置，本装置结构简单，工作可靠，制造精度高，可 用于对HSK-40、HSK-50、HSK-63和HSK-100等多种型号的工具系统的各项性能进行试验和 测定，如刀柄与主轴端面之间的接触刚度、主轴和刀柄锥面之间的摩擦阻力、刀柄与主轴 定位精度、承载能力以及动态特性等；并可进一步研究一些主要因素如夹紧力、载荷等，对 工具系统性能的影响规律。本专利技术所述测试装置是由底座、立式箱体、主轴机构，HSK-40刀柄座、HSK-50刀柄 座、HSK-63刀柄座、HSK-100刀柄座、刀柄夹紧结构、刀柄装卸机构、夹紧力调整装置、夹紧 力测量装置、主轴锁紧装置组成。其中立式箱体主体部分为一空心圆柱，其内孔经精密镗 削，用于安装主轴结构，空心圆柱外侧与一立柱浇铸于一体，空心圆柱与立柱平行，立柱低 端通过螺栓固定在底座上，使得立式箱体中的空心圆柱和立柱都垂直于底座，底座和立式 箱体接触面都经过刮削，以保证平面度。主轴机构通过螺钉安装在立式箱体内，HSK-40刀 柄座、HSK-50刀柄座、HSK-63刀柄座、HSK-100刀柄座根据测试的刀柄型号通过螺栓固定在4主轴前端，刀柄夹紧结构安装在主轴内孔内，刀柄装卸机构通过螺栓固定在立式箱体上，夹 紧力调整装置和夹紧力测量装置通过螺纹固定拉杆上，主轴锁紧装置通过螺钉固定在立式 箱体上。主轴机构包括主轴、精密滚珠轴承、轴向止推球轴承、主轴衬套、主轴套筒、轴承 罩。其中主轴衬套通过螺栓固定在测试装置箱体上，主轴通过前后端的无内、外圈的精密滚 珠轴承安装在主轴衬套内部，采用无内、外圈的精密滚珠轴承，可以消除轴承内、外圈的制 造、安装误差，使主轴的回转精度达0. 002mm，主轴套筒装在在前后精密滚珠轴承之间，轴承 罩通过螺栓固定在主轴的尾部，轴向止推球轴承一个装在在主轴前端面后部与主轴衬套前 端面之间，另一个装在主轴衬套后端面与轴承罩之间，防止主轴的轴向移动，以及保证主轴 的顺利转动。刀柄夹紧结构包括拉杆、碟形弹簧、夹紧锥套、夹爪、预紧弹簧，套筒。刀柄夹紧结 构安装于主轴内孔里面，其中拉杆为一前后都有螺纹的细长杆，夹紧锥套为前端大、后端小 中心带有螺纹孔的圆柱形结构，前后大小端之间有圆锥过渡，夹紧锥套通过螺纹安装固定 在拉杆顶端，碟形弹簧通过前后套筒安装在拉杆中间，夹爪为一面为平面，另一面的两端带 有凸形平台的圆弧形结构，夹爪均勻的分布在主轴内孔槽内，前端与夹紧锥套相连，在碟形 弹簧的向后作用下，拉杆带动夹紧锥套同时向右轴向移动，从而使得夹爪径向轻微移动而 张开，预紧弹簧前端与夹爪相接，防止夹爪在夹紧锥套的作用下，向后移动抵消夹紧锥套对 夹爪产生的径向移动。刀柄装卸机构包括转动手轮、防护罩、螺杆。其中防护罩为圆筒形结构，在筒壁上 开有方孔，用于调节杆调整夹紧力，防护罩通过螺栓固定在箱体上，螺杆安装于防护罩的中 心，可通过螺纹旋转作轴向移动，手轮通过平键和螺栓固定在螺杆上。通过转动手轮，可带 动螺杆相对于防护罩前后轴向移动，推动拉杆轴向移动，拉杆后端与螺杆前端采用球面结 构，可以减小摩擦扭矩，使转动手轮更省力。夹紧力调整装置包括调整螺母和调节杆。调整螺母为外侧带有六个小孔的螺母结 构，通过螺纹安装在拉杆后端，调节杆插入小孔内，可带动调整螺母在拉杆上旋转作轴向移 动，通过调整螺母的轴向位移，可以调整碟形弹簧的压缩量，从而实现调整拉杆原始夹紧力 的目的，利用碟形弹簧弹力将刀柄夹紧，机构紧凑，夹紧可靠。夹紧力测量装置包括环形压电式测力传感器、导线、数字式显示仪、止推球轴承。 环形压电式测力传感器直接安装在拉杆上的套筒和调整装置之间，以实现了测量夹紧力目 的，测量的夹紧力通过导线与数字式显示仪连接，在数字式显示仪显示测量力的大小。止推 球轴承安装在环形压电式测力传感器和调整螺母之间，可以消除环形压电式测力传感器表 面摩擦扭矩对测量精度的影响，提高夹紧力的测量精度。主轴锁紧装置包括锁紧螺母、螺杆、止动环、衬套。螺杆通过螺纹安装在衬套上，锁 紧螺母固定在螺杆的顶端，止动环为一端开口且内孔较浅的圆筒形结构，通过螺钉安装在 轴承罩上，衬套通过螺钉安装在箱体上，转动锁紧螺母，使螺杆径向运动，压紧止动环与衬 套的固定表面，可以方便的实现主轴的锁紧，使测量数据更稳定、可靠。本专利技术的优点在于1.测试装置采用立式结构更符合实际工况，有效避免重力对径向精度的影响，可 使得测试结果更准确。2.可对不同型号的HSK工具系统进行测试。刀柄座为可拆卸结构，根据不同型号 的HSK工具系统可以更换不同的刀柄座，简单方便，避免设计制造不同的工具系统测试装 置，大大节约了制造成本。3.具有较高的制造精度和刚度。测试装置的主轴制造误差小于机床主轴的制造误 差，并且在结构上其具有很高的刚度，可减小测试装置的制造误差和变形对测试结果的影 响。4.主轴可以转动并且能够可以锁紧。HSK刀柄的结构并不是轴对称，主轴能够转 动，并且在测量时能够被锁紧，可以方便测量HSK工具系统不同方位的性能，掌握结构对性 能的影响规律。5.具有夹紧力的测量、调整功能。测试装置可以方便的调整夹紧力的大小，并可以 通过测力仪精确的测量夹紧力的大小，便于研究夹紧力对HSK工具系统性能的影响规律。6.结构简单，操作方便。刀柄的夹紧由碟形弹簧自动完成，而利用螺旋机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＨＳＫ工具系统综合性能的多用途立式测试装置，其特征在于，包括底座（１）、立式箱体（２）、主轴机构，ＨＳＫ刀柄座（２４）、刀柄夹紧结构、刀柄装卸机构、夹紧力调整装置、夹紧力测量装置、主轴锁紧装置，所述立式箱体（２）的主体部分为一空心圆柱，空心圆柱的内孔经精密镗削，安装主轴机构，所述空心圆柱外侧设有一立柱，所述立柱与空心圆柱平行并浇铸于一体，所述底座（１）和立式箱体（２）接触面都经过刮削，立式箱体（２）通过螺栓固定在底座（１）上，使立式箱体（２）的空心圆柱和立柱都垂直于底座（１）；所述主轴机构通过螺钉安装在立式箱体（２）内，所述ＨＳＫ刀柄座（２４）通过螺栓固定在主轴机构上，所述刀柄夹紧结构安装在主轴机构内，所述刀柄装卸机构通过螺栓固定在立式箱体（２）上，所述夹紧力调整装置和测量结构通过螺纹固定在刀柄夹紧结构上，所述主轴锁紧装置通过螺钉固定在立式箱体（２）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴卫国，王贵成，沈春根，王树林，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]