本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種載荷力方向自平衡的加載裝置及力方向自控的數(shù)控刀架靜剛度測試平臺，屬于數(shù)控機(jī)床功能部件基本性能參數(shù)測試領(lǐng)域。加載裝置固定在測試臺架上，通過球副的自平衡保證載荷力方向始終垂直于刀桿，不發(fā)生偏移；實(shí)現(xiàn)力的單點(diǎn)集中加載，保證加載位置的準(zhǔn)確性；測試裝置以地面為基準(zhǔn)，測點(diǎn)選用設(shè)計(jì)的刀盤承載板，測點(diǎn)、載荷點(diǎn)位于同一垂直線上，克服了機(jī)床其他功能部件變形引起的測試誤差。本裝置和保證了載荷力方向、位置的準(zhǔn)確性，也可應(yīng)用到機(jī)床其他功能部件以及相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的靜剛度測試中。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的靜載荷加載裝置及剛度的測試系統(tǒng)，具體涉及一 種載荷力方向自平衡的加載裝置及力方向自控的數(shù)控刀架靜剛度測試平臺，屬于機(jī)床功能 部件基本性能參數(shù)測試
技術(shù)介紹
數(shù)控刀架是數(shù)控車床及車銑復(fù)合加工中心的核心功能部件之一，可以實(shí)現(xiàn)車、鏜、 銑、鉆等加工工藝中的刀具安裝、夾持、換刀。刀架的切削載荷抵抗性能，即靜剛度，在很大 程度上影響和決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度、精度保持能力以及機(jī)床、刀架剛度的匹配特性。 刀架直接承受切削載荷，其靜剛度對于加工精度和零件尺寸誤差的控制具有至關(guān)重要的作 用。刀架的靜剛度A可以反應(yīng)刀架的抗切削載荷性能的強(qiáng)弱以及外載荷所引起的局部變 形量的大小，其值為定義為載荷力/Y如和刀架測點(diǎn)變形的比值，即k=F/ZZ .但是， 傳統(tǒng)的刀架靜剛度的測試過程中，還存在不少的問題和不足，并沒有考慮到加載力的傳遞 方向準(zhǔn)確而不發(fā)生偏移，是否垂直于刀桿加載面，加載力是否集中，位置是否準(zhǔn)確等技術(shù)要 求。精確的刀架靜剛度測試，不能直接使用液壓或者螺旋千斤頂對刀架進(jìn)行靜態(tài)加載，這樣 載荷力的大小、方向和位置容易發(fā)生偏移而影響到測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。 經(jīng)檢索，中國專利文獻(xiàn)CN203629814U公開了一種立式刀架加力測試實(shí)驗(yàn)臺，包括 工作臺，工作臺上設(shè)有用于固定刀架的刀架墊板、垂直加力測試機(jī)構(gòu)及水平加力測試機(jī)構(gòu)， 所述工作臺上分別設(shè)有橫向安裝槽和縱向安裝槽，所述垂直加力測試機(jī)構(gòu)及水平加力測試 機(jī)構(gòu)分別可滑動的安裝在所述橫向安裝槽和縱向安裝槽上。CN102706543A公開了一種動力 刀架綜合性能測試方法，以Iabview為手段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理的檢測的方法。采用溫度 傳感器、溫度變送器、振動傳感器、光柵微位移傳感器、編碼器、通用計(jì)數(shù)卡和工控機(jī)測量， 用一系列的傳感器獲取刀架工作過程中溫度、振動、Y軸的微位移以及刀盤換刀每一時刻的 角速度值，并將這些值轉(zhuǎn)化為電信號，通過一系列傳送手段送到工控機(jī)，工控機(jī)通過軟件將 這些數(shù)據(jù)繪制成曲線圖或者生成數(shù)據(jù)表格。這些文獻(xiàn)中均未解決加載時可能發(fā)生的載荷力 偏移問題，也無法克服克服載荷力加載過程中機(jī)床其他功能部件變形而引起的刀架靜剛度 測試誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：為了解決目前刀架靜剛度測試過程不夠規(guī)范，力加載點(diǎn)位置難以控制， 力加載方向容易發(fā)生偏移的技術(shù)問題。本專利技術(shù)提供一種數(shù)控刀架的靜剛度測試方案和裝 置，可以實(shí)現(xiàn)切向載荷的單向、直線、點(diǎn)加載。通過數(shù)控刀架的測點(diǎn)的變形以及載荷的大小， 可以準(zhǔn)確擬合出位移-載荷曲線，總結(jié)并評價(jià)刀架的靜剛度。 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種載荷力方向自平衡的加載裝置， 包括測試臺架、通過球副依次連接的千斤頂、力傳感器和獨(dú)立加載塊，所述千斤頂固定安裝 在測試臺架上，所述獨(dú)立加載塊的頂端為半球形，所述加載裝置的載荷始終垂直于被加載 平面。 具體地，所述直線加載機(jī)構(gòu)還包括千斤頂連接帽、力傳感器下連接塊和力傳感器 上連接塊，所述千斤頂連接帽固定安裝在千斤頂?shù)捻敹耍銮Ы镯斶B接帽和力傳感器上 連接塊頂部均具有球冠凸，所述力傳感器下連接塊和獨(dú)立加載塊的底部均具有與所述球冠 凸相匹配的球冠凹。 本專利技術(shù)同時提出一種力方向自控的數(shù)控刀架靜剛度測試平臺，包括加載裝置和位 移測試裝置，所述加載裝置固定在測試臺架上，是主要由千斤頂和力傳感器通過球副連接 而成的直線加載機(jī)構(gòu)；所述位移測試裝置與地面相對固定，被測數(shù)控刀架通過剛性固定底 盤固定在測試臺架上，所述數(shù)控刀架上固定安裝有刀盤承載板和刀桿，所述刀盤承載板上 具有測試點(diǎn)，所述刀桿上具有力加載點(diǎn)，所述力加載點(diǎn)和測試點(diǎn)位于同一垂直于地面的直 線上。 具體地，所述加載裝置還包括千斤頂連接帽、力傳感器下連接塊、力傳感器上連接 塊和獨(dú)立加載塊，所述千斤頂連接帽固定安裝在千斤頂?shù)捻敹耍銮Ы镯斶B接帽頂部為 第一球冠凸，力傳感器上連接塊頂部為第二球冠凸，獨(dú)立加載塊頂部為第三球冠凸；所述力 傳感器下連接板底部為第一球冠凹，第一球冠凹半徑大于第一球冠凸半徑；所述加載塊底 部為第二球冠凹，第二球冠凹半徑大于第二球冠凸的半徑。 具體地，所述第一、第二球冠凸與第一、第二球冠凹通過點(diǎn)接觸滑配，球冠凸在球 冠凸內(nèi)的滾動使力傳感器具有左右擺動的自由度，第三球冠凸直接作用于刀桿加載點(diǎn)。 具體地，所述力傳感器是S型力傳感器，所述力傳感器的上、下部均具有螺孔，所 述力傳感器下連接塊的頂部和上連接塊的底部均具有與所述螺孔配合的螺桿包括測試臺 架、通過球副依次連接的千斤頂、力傳感器和獨(dú)立加載塊，所述千斤頂固定安裝在測試臺架 上，所述獨(dú)立加載塊的頂端為半球形，所述直線加載機(jī)構(gòu)的載荷始終垂直于被加載平面。 使用時，上述力方向自控的數(shù)控刀架靜剛度測試平臺的測試方法包括以下步驟： 1)測試準(zhǔn)備 首先，數(shù)控刀架通過底座螺栓固定安裝于剛性較大的刀架固定底盤上，刀架固定 底盤通過夾具固定于測試臺架，刀盤承載板固定于刀架側(cè)面，千斤頂固定放置于測試臺架 上，并套上千斤頂連接帽，上、下連接塊通過螺紋連接分別套在S型力傳感的兩端，上部頂 住獨(dú)立加載塊，下部頂住千斤頂；獨(dú)立加載塊頂部第三球冠凸作用于刀桿加載點(diǎn)； 2)信號采集測量 通過力傳感器采集加載裝置產(chǎn)生的載荷值大小，電渦流傳感器同步采集刀盤承載 板測點(diǎn)的位移量，力信號和位移信號同步采集，實(shí)時對刀架的靜剛度曲線進(jìn)行評測和分析， 傳感器和位移傳感器通過數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)連接； 3)測試當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種載荷力方向自平衡的加載裝置，其特征在于：包括測試臺架、通過球副依次連接的千斤頂、力傳感器和獨(dú)立加載塊，所述千斤頂固定安裝在測試臺架上，所述獨(dú)立加載塊的頂端為半球形，所述加載裝置的載荷始終垂直于被加載平面。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫蓓蓓，劉鑫，陳南，張建潤，盧熹，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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