專利名稱：臥式加工中心的靜剛度測試法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床的靜剛度測試方法，尤其是一種臥式加工中心的靜剛度 測試方法。
背景技術(shù)：
加工中心的靜剛度對系統(tǒng)的抗振性，系統(tǒng)的動(dòng)剛度及自激振動(dòng)的穩(wěn)定性極限有著 重要的影響，進(jìn)而影響零件的加工效率和表面質(zhì)量。由彈性力學(xué)知識(shí)告訴我們要想知道加 工中心的靜剛度，必須要對其施加一定得外力，測得其在該外力作用下的相應(yīng)的應(yīng)變，從而 由本構(gòu)方程計(jì)算得出加工中心的靜剛度。對于普通的機(jī)床的靜剛度的測試方法，研究已經(jīng) 比較深入，但對于數(shù)控加工中心(圖1，2)的靜剛度測試，研究相對較少，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)測定方 面還沒有比較理想的測量方法。目前，在對箱中箱結(jié)構(gòu)的龍門架靜剛度的測試中，測試方法 可操作性較差，測試結(jié)果不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前的數(shù)控加工中心的靜剛度測試方法操作性較差，測試結(jié)果不夠理 想的缺點(diǎn)，結(jié)合箱中箱結(jié)構(gòu)加工中心的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而提供一種臥式加工中心的靜剛度 測試方法，該測試方法不僅可以應(yīng)用在具有箱中箱結(jié)構(gòu)的臥式加工中心上，而且還可以應(yīng) 用在具有相似結(jié)構(gòu)的臥式加工中心上。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種臥式加工中心的靜剛度測試方法，其步驟是
1.模擬機(jī)床工作時(shí)主軸承受切削力工作情況
通過加載器對臥式加工中心的主軸刀柄施加載荷，在主軸頭部和龍門框架的上部左、 右兩側(cè)設(shè)立三個(gè)檢測點(diǎn)，并將主軸定位在機(jī)床的龍門框架的中心位置一處，中心位置左、 右，上、下以及對角八處極限位置，
2.檢測機(jī)床不同部位的變形值
加載器安裝在工作臺(tái)上，加載力的大小通過安裝在加載器上的測力儀讀出，由激光干 涉儀發(fā)出激光束，通過分光器后分為兩路光，一路光經(jīng)過分光器后反射回來，另一路光由安 裝在檢測點(diǎn)處的反射鏡反射回來，在激光干涉儀處兩路反射回來的光束產(chǎn)生干涉條紋，在 加載載荷的情況下，干涉條紋產(chǎn)生明暗變化變化次數(shù)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將其 轉(zhuǎn)換為變形的位移量，顯示在屏幕上。加載器采用表針指示式鋼環(huán)測力儀，其加載量應(yīng)根據(jù)加工中心的實(shí)際切削工況來 確定，其數(shù)值大小由測力儀表盤讀出；位移變形檢測采用雙頻激光干涉儀，其安裝的高度與 應(yīng)和反射鏡處于同一水平位置，以保證能夠準(zhǔn)確接發(fā)光線。本發(fā)明的有益效果是；本發(fā)明采用九點(diǎn)靜剛度測試法是基于統(tǒng)計(jì)平均的規(guī)律設(shè)計(jì) 產(chǎn)生而來的，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和較高的準(zhǔn)確性。1.該方法對于立柱的靜剛度，特別是大體積的立柱靜剛度的測試比較適用，可以
3通過選取九個(gè)特征位置來進(jìn)行施力操作，特征位置一般選取極限位置和中心位置，由于選 取了九個(gè)合適的特征位置，從而很好的測試到整體結(jié)構(gòu)的靜剛度情況。2.該方法中所需的施加力由機(jī)床本身工作臺(tái)的移動(dòng)產(chǎn)生。加載器安裝在工作臺(tái) 上，其加載量可以通過測力計(jì)上測力表讀出(也可以采用力傳感器由計(jì)算機(jī)處理后在顯示 屏上讀出)，其大小取決于工作臺(tái)的移動(dòng)量多少。3.該方法中的應(yīng)變檢測使用雙頻激光干涉儀，由于激光具有較好單色性和相干 性，能夠檢測到極其微小的應(yīng)變變形，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.該方法對“T”型結(jié)構(gòu)布置的臥式加工中心都具有普遍的適用性；加載載荷力通 過機(jī)床本身工作臺(tái)的移動(dòng)來產(chǎn)生，操作方便，不需要其他的載荷產(chǎn)生設(shè)備；采用激光干涉儀 檢測應(yīng)力變形，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，由顯示屏顯示其數(shù)值，數(shù)據(jù)讀取方便，操作性強(qiáng)，準(zhǔn)確 度較高。


圖1是典型箱中箱結(jié)構(gòu)的加工中心立體示意圖2是典型“T”型結(jié)構(gòu)布置的加工中心立體示意圖； 圖3是臥式加工中心靜剛度檢測方法示意圖； 圖4是加載裝置示意圖； 圖5是九點(diǎn)加載位置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的臥式加工中心的靜剛度測試方法
(1)通過加載器1對臥式加工中心的主軸頭部施加載荷，模擬機(jī)床工作時(shí)主軸承受切 削力工作情況。在主軸頭部和龍門框架(立柱)上部左、右兩側(cè)設(shè)立三個(gè)檢測點(diǎn)，檢測三處受 力后的變形位移值。由激光干涉儀5發(fā)出激光束，通過分光器4后分為兩路光，一路光經(jīng)過 分光器后反射回來，另一路光由安裝在檢測點(diǎn)處的反射鏡3回來，在激光干涉儀5處兩路反 射回來的光束產(chǎn)生干涉條紋，在加載載荷的情況下，干涉條紋產(chǎn)生明暗變化變化次數(shù)由計(jì) 數(shù)器計(jì)數(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6將其轉(zhuǎn)換為變形的位移量，顯示在屏幕上。參見圖3，圖4。(2)為了更好預(yù)測機(jī)床在任意行程位置實(shí)際加工時(shí)變形情況，在測量時(shí)將主軸 定位在機(jī)床上的特殊位置(中心位置的左、右，上、下以及對角八處極限位置和一處中心位 置)，以測得機(jī)床不同部位的變形值，從而能夠精確的分析機(jī)床各處的剛度，參見圖5。加載器1采用表針指示式鋼環(huán)測力儀2，其加載量應(yīng)根據(jù)加工中心的實(shí)際切削工 況來確定，其數(shù)值大小由測力儀表盤讀出；位移變形檢測采用雙頻激光干涉儀，其安裝的高 度應(yīng)和反射鏡處于同一位置，以保證能夠準(zhǔn)確接發(fā)光線。
權(quán)利要求
1.一種臥式加工中心的靜剛度測試方法，其特征在于，其步驟是(一)模擬機(jī)床工作時(shí)主軸承受切削力工作情況通過加載器(1)對臥式加工中心的主軸頭部)加載荷，在主軸頭部和龍門框架的上 部左、右兩側(cè)設(shè)立三個(gè)檢測點(diǎn)，并將主軸定位在機(jī)床的龍門框架的中心位置一處，中心位置 左、右，上、下以及對角八處極限位置；(二)檢測機(jī)床不同部位的變形值加載器(1)安裝在工作臺(tái)上，加載力的大小通過安裝在加載器(1)上的測力儀(2)讀 出，由激光干涉儀(5)發(fā)出激光束，通過分光器(4)后分為兩路光，一路光經(jīng)過分光器(4) 后反射回來，另一路光由安裝在檢測點(diǎn)處的反射鏡(3)回來，在激光干涉儀(5)處兩路反射 回來的光束產(chǎn)生干涉條紋，在加載載荷的情況下，干涉條紋產(chǎn)生明暗變化變化次數(shù)由計(jì)數(shù) 器計(jì)數(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(6)將其轉(zhuǎn)換為變形的位移量，顯示在屏幕上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式加工中心的靜剛度測試方法，其特征在于上述步驟中 所用的加載器(1)采用表針指示式鋼環(huán)測力儀(2)，其加載量根據(jù)加工中心的實(shí)際切削工 況來確定，其數(shù)值大小由測力儀表盤讀出；位移變形檢測采用雙頻激光干涉儀，其安裝的高 度與應(yīng)和反射鏡(3)處于同一位置，以保證能夠準(zhǔn)確接發(fā)光線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種臥式加工中心的靜剛度測試方法首先模擬機(jī)床工作時(shí)主軸承受切削力工作情況，通過加載器對臥式加工中心的主軸頭部加載荷，在主軸頭部和龍門框架的上部左、右兩側(cè)設(shè)立三個(gè)檢測點(diǎn)，并將主軸定位在機(jī)床的龍門框架的中心位置一處，中心位置左、右，上、下以及對角八處極限位置，然后，檢測機(jī)床不同部位的變形值，加載器安裝在工作臺(tái)上，加載力的大小通過安裝在加載器上的測力儀讀出，采用激光干涉儀來完成應(yīng)變檢測。本發(fā)明采用九點(diǎn)靜剛度測試法是基于統(tǒng)計(jì)平均的規(guī)律設(shè)計(jì)產(chǎn)生而來的，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和較高的準(zhǔn)確性。該方法操作方便，實(shí)驗(yàn)架構(gòu)簡單，實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較低。
文檔編號(hào)G01B11/16GK102004021SQ20101052126
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者徐增豪, 施文軍, 林建中, 沈小林, 程紅衛(wèi), 陳偉 申請人:上海理工大學(xué), 上海第三機(jī)床廠