一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置及使用方法
【專利摘要】一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置及使用方法，裝置包括剛性框架、X向位置調整組件、Y向切削力加載組件、Z向位置調整組件及刀具回轉向切削力加載組件，方法步驟為：將模擬切削力加載裝置吊裝到機床工作臺上，通過X向、Z向位置調整組件調整并固定模擬平旋盤的位置，將模擬平旋盤及機床平旋盤上的鏜刀桿相固連；設定一組切削力，通過扭力扳手分別將Y向、刀具回轉向切削力加載組件中的預緊螺栓進行擰緊，使切削力加載組件中的摩擦力分別與所設定的切削力相等，由于摩擦力無法直接讀出，需通過公式M＝KFd/μ計算出擰緊力矩再進行讀?。粏訖C床并運行加工程序，真實模擬機床在受力條件下的實際運行狀態(tài)，測試當前切削力條件下的機床性能。
【專利說明】
一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置及使用方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于機床性能測試技術領域，特別是涉及一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置及使用方法。
【背景技術】
[0002]目前，三軸鏜床主要用于零件內孔鏜加工，在諸多行業(yè)內，三軸鏜床已是不可或缺的加工設備。由于機床制造企業(yè)不同，各機床制造企業(yè)的機床產(chǎn)品在性能上往往也會不同，由于機床性能存在差異，導致機床的實際加工能力也存在明顯差異。對于機床采購企業(yè)而言，都希望能夠利用較低的價格購買到性能更優(yōu)的機床產(chǎn)品，但是實際情況是，機床價格往往和機床性能掛鉤，機床性能越優(yōu)良，機床的價格越昂貴，主要原因是機床性能的獲得往往需要高昂測試成本。
[0003]在機床定型前，機床的性能測試是必不可少的環(huán)節(jié)，通過機床性能測試過程，可以不斷發(fā)現(xiàn)機床在使用過程中可能出現(xiàn)的故障，再根據(jù)故障診斷結果來改進原有設計，進一步提升機床性能，直到測試出機床的極限性能，并在極限性能下將機床定型。
[0004]現(xiàn)階段，機床性能測試的實現(xiàn)方式主要有兩種，第一種是通過機床實際加工材料實物來實現(xiàn)的，第二種是通過計算機模擬機床加工過程來實現(xiàn)的；通過第一種方式進行的機床性能測試，需要消耗大量的材料實物和加工刀具，而加工刀具的價格是非常昂貴的，往往一次性能測試過程就需要耗費數(shù)把加工刀具，而上述花費都會計入機床的制造成本，但這種機床性能測試方式是最可靠的，能夠保證機床在出廠后具有最優(yōu)的性能，缺點是機床的制造成本高昂；通過第二種方式進行的機床性能測試，雖然測試成本很低，但是測試可靠性同樣很低，計算機模擬的都是理想狀態(tài)下的加工過程，而實際加工過程則是具有不確定性的，即使在計算機中模擬完成了性能測試，但機床在實際加工過程中仍無法避免故障的發(fā)生，盡管機床的制造成本降低了，同時也犧牲了機床的性能。
[0005]因此，迫切需要尋找一種全新的機床性能測試手段，能夠真實模擬機床實際加工過程中的受力條件，又無需消耗材料實物和加工刀具，有效降低機床性能測試成本，保證機床優(yōu)良性能的同時降低機床制造成本。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置及使用方法，能夠真實模擬機床實際加工過程中的受力條件，又無需消耗材料實物和加工刀具，有效降低機床性能測試成本，保證機床優(yōu)良性能的同時降低機床制造成本。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置，包括剛性框架、X向位置調整組件、Y向切削力加載組件、Z向位置調整組件及刀具回轉向切削力加載組件，所述X向位置調整組件包括X向滑軌及X向滑塊，所述Y向切削力加載組件包括Y向導軌及Y向滑塊，所述Z向位置調整組件包括Z向滑軌及Z向滑塊，所述刀具回轉向切削力加載組件包括刀具回轉向定盤、刀具回轉向動盤及模擬平旋盤；
[0008]所述Y向導軌水平固裝在剛性框架內，Y向滑塊采用套筒式結構，Y向滑塊套裝在Y向導軌上，Y向滑塊與Y向導軌滑動配合，在Y向滑塊與Y向導軌的滑動接觸面之間加裝有阻尼片;在所述Y向導軌外表面設有導向凹槽，導向凹槽與Y向導軌軸向方向相平行，在Y向滑塊上安裝有Y向預緊螺栓，在Y向預緊螺栓的螺桿底部設有導向滾珠，導向滾珠位于導向凹槽內；所述Z向滑軌豎直固裝在Y向滑塊上，Z向滑塊設置在Z向滑軌上;所述X向滑軌水平固裝在Z向滑塊上，X向滑塊設置在X向滑軌上，在X向滑塊上固連有支架，刀具回轉向定盤豎直固裝在支架上，刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤滑動接觸配合，在刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤之間連接有刀具回轉向預緊螺栓，所述模擬平旋盤與刀具回轉向動盤固定連接在一起。
[0009]所述X向滑塊與Z向滑塊結構相同，包括滑臺板及導向輪，所述X向滑軌與Z向滑軌結構相同，包括滑軌主體以及設置在滑軌主體中部的軌道槽，在軌道槽兩側的滑軌主體上開設有T型槽，在T型槽內安裝有T型緊固螺栓，滑臺板通過T型緊固螺栓與滑軌主體相連接；所述導向輪位于軌道槽內，導向輪與軌道槽側向槽壁滾動接觸配合。
[0010]所述Y向導軌共設置有四條，四條Y向導軌均布設置在剛性框架內，其中兩條Y向導軌位于剛性框架底部，另兩條Y向導軌位于剛性框架頂部，且處在同一側的上、下兩條Y向導軌之間連接有一條Z向滑軌，處在另一側的上、下兩條Y向導軌之間連接有另一條Z向滑軌，在兩條Z向滑軌之間連接有一條X向滑軌。
[0011]所述的三軸鏜床模擬切削力加載裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0012]步驟一:選定一個需要進行性能測試的三軸鏜床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機床的工作臺上，通過X向位置調整組件和Z向位置調整組件調整模擬平旋盤的位置，并使模擬平旋盤與機床平旋盤處于同一高度上且中心相重合，通過旋緊T型緊固螺栓將模擬平旋盤的位置固定，再將模擬平旋盤及機床平旋盤上的鏜刀桿固定連接在一起；
[0013]步驟二:設定一組切削力；
[0014]步驟三:利用扭力扳手分別擰緊Y向預緊螺栓和刀具回轉向預緊螺栓，使Y向滑塊與Y向導軌之間的摩擦力、刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤之間的摩擦力分別等于所設定的切削力，由于摩擦力無法在扭力扳手上直接讀出，通過扭力扳手只能直接讀出擰緊力矩，而擰緊力矩需要通過計算得到，計算公式為M = KFdAi,式中，M為擰緊力矩，K為擰緊力系數(shù)，F(xiàn)為摩擦力，d為預緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)；
[0015]步驟四:啟動機床并運行加工程序，開始模擬機床的加工過程，并真實模擬機床在受力條件下的實際運行狀態(tài)，進而測試出在當前切削力條件下的機床性能；
[0016]步驟五:重新設定切削力，重復步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機床性能測試。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，提供了一種全新的機床性能測試手段，通過全新設計的三軸鏜床模擬切削力加載裝置，在與機床進行配裝使用后，能夠真實模擬出機床實際加工過程中的受力條件，完全不用消耗材料實物和加工刀具，有效降低了機床性能測試成本，在保證機床優(yōu)良性能的同時還有效降低了機床制造成本。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置立體圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的X向位置調整組件及Z向位置調整組件的結構示意圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明的Y向切削力加載組件的結構示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的刀具回轉向切削力加載組件的結構示意圖；
[0023]圖中，丨一剛性框架，2—X向滑軌，3一X向滑塊，4一Y向導軌，5一γ向滑塊，6一z向滑軌，7—Z向滑塊，8—刀具回轉向定盤，9一刀具回轉向動盤，10—模擬平旋盤，11一導向凹槽，12—Y向預緊螺栓，13—導向滾珠，14一刀具回轉向預緊螺栓，15—滑臺板，16—導向輪，17—滑軌主體，18—軌道槽，19 一T型槽，20—T型緊固螺栓，21—支架。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0025]如圖1?4所示，一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置，包括剛性框架1、X向位置調整組件、Y向切削力加載組件、Z向位置調整組件及刀具回轉向切削力加載組件，所述X向位置調整組件包括X向滑軌2及X向滑塊3，所述Y向切削力加載組件包括Y向導軌4及Y向滑塊5，所述Z向位置調整組件包括Z向滑軌6及Z向滑塊7，所述刀具回轉向切削力加載組件包括刀具回轉向定盤8、刀具回轉向動盤9及模擬平旋盤1;
[0026]所述Y向導軌4水平固裝在剛性框架I內，Y向滑塊5采用套筒式結構，Y向滑塊5套裝在Y向導軌4上，Y向滑塊5與Y向導軌4滑動配合，在Y向滑塊5與Y向導軌4的滑動接觸面之間加裝有阻尼片;在所述Y向導軌4外表面設有導向凹槽11，導向凹槽11與Y向導軌4軸向方向相平行，在Y向滑塊5上安裝有Y向預緊螺栓12，在Y向預緊螺栓12的螺桿底部設有導向滾珠13，導向滾珠13位于導向凹槽11內；所述Z向滑軌6豎直固裝在Y向滑塊5上，Z向滑塊7設置在Z向滑軌6上;所述X向滑軌2水平固裝在Z向滑塊7上，X向滑塊3設置在X向滑軌2上，在X向滑塊3上固連有支架21，刀具回轉向定盤8豎直固裝在支架21上，刀具回轉向定盤8與刀具回轉向動盤9滑動接觸配合，在刀具回轉向定盤8與刀具回轉向動盤9的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在刀具回轉向定盤8與刀具回轉向動盤9之間連接有刀具回轉向預緊螺栓14，所述模擬平旋盤1與刀具回轉向動盤9固定連接在一起。
[0027]所述X向滑塊3與Z向滑塊7結構相同，包括滑臺板15及導向輪16，所述X向滑軌2與Z向滑軌6結構相同，包括滑軌主體17以及設置在滑軌主體17中部的軌道槽18，在軌道槽18兩側的滑軌主體I上開設有T型槽19，在T型槽19內安裝有T型緊固螺栓20，滑臺板15通過T型緊固螺栓20與滑軌主體17相連接;所述導向輪16位于軌道槽18內，導向輪16與軌道槽18側向槽壁滾動接觸配合。
[0028]所述Y向導軌4共設置有四條，四條Y向導軌4均布設置在剛性框架I內，其中兩條Y向導軌4位于剛性框架I底部，另兩條Y向導軌4位于剛性框架I頂部，且處在同一側的上、下兩條Y向導軌4之間連接有一條Z向滑軌6，處在另一側的上、下兩條Y向導軌4之間連接有另一條Z向滑軌6，在兩條Z向滑軌6之間連接有一條X向滑軌2。
[0029]所述的三軸鏜床模擬切削力加載裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0030]步驟一:選定一個需要進行性能測試的三軸鏜床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機床的工作臺上，通過X向位置調整組件和Z向位置調整組件調整模擬平旋盤10的位置，并使模擬平旋盤10與機床平旋盤處于同一高度上且中心相重合，通過旋緊T型緊固螺栓20將模擬平旋盤10的位置固定，再將模擬平旋盤10及機床平旋盤上的鏜刀桿固定連接在一起；[0031 ]步驟二:設定一組切削力；
[0032]步驟三:利用扭力扳手分別擰緊Y向預緊螺栓12和刀具回轉向預緊螺栓14，使Y向滑塊5與Y向導軌4之間的摩擦力、刀具回轉向定盤8與刀具回轉向動盤9之間的摩擦力分別等于所設定的切削力，由于摩擦力無法在扭力扳手上直接讀出，通過扭力扳手只能直接讀出擰緊力矩，而擰緊力矩需要通過計算得到，計算公式為M = KFdAx,式中，M為擰緊力矩，K為擰緊力系數(shù)，F(xiàn)為摩擦力，d為預緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)；
[0033]步驟四:啟動機床并運行加工程序，開始模擬機床的加工過程，并真實模擬機床在受力條件下的實際運行狀態(tài)，進而測試出在當前切削力條件下的機床性能；
[0034]步驟五:重新設定切削力，重復步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機床性能測試。
[0035]實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權項】
1.一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置，其特征在于:包括剛性框架、X向位置調整組件、Y向切削力加載組件、Z向位置調整組件及刀具回轉向切削力加載組件，所述X向位置調整組件包括X向滑軌及X向滑塊，所述Y向切削力加載組件包括Y向導軌及Y向滑塊，所述Z向位置調整組件包括Z向滑軌及Z向滑塊，所述刀具回轉向切削力加載組件包括刀具回轉向定盤、刀具回轉向動盤及模擬平旋盤； 所述Y向導軌水平固裝在剛性框架內，Y向滑塊采用套筒式結構，Y向滑塊套裝在Y向導軌上，Y向滑塊與Y向導軌滑動配合，在Y向滑塊與Y向導軌的滑動接觸面之間加裝有阻尼片；在所述Y向導軌外表面設有導向凹槽，導向凹槽與Y向導軌軸向方向相平行，在Y向滑塊上安裝有Y向預緊螺栓，在Y向預緊螺栓的螺桿底部設有導向滾珠，導向滾珠位于導向凹槽內；所述Z向滑軌豎直固裝在Y向滑塊上，Z向滑塊設置在Z向滑軌上;所述X向滑軌水平固裝在Z向滑塊上，X向滑塊設置在X向滑軌上，在X向滑塊上固連有支架，刀具回轉向定盤豎直固裝在支架上，刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤滑動接觸配合，在刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤之間連接有刀具回轉向預緊螺栓，所述模擬平旋盤與刀具回轉向動盤固定連接在一起。2.根據(jù)權利要求1所述的一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置，其特征在于:所述X向滑塊與Z向滑塊結構相同，包括滑臺板及導向輪，所述X向滑軌與Z向滑軌結構相同，包括滑軌主體以及設置在滑軌主體中部的軌道槽，在軌道槽兩側的滑軌主體上開設有T型槽，在T型槽內安裝有T型緊固螺栓，滑臺板通過T型緊固螺栓與滑軌主體相連接;所述導向輪位于軌道槽內，導向輪與軌道槽側向槽壁滾動接觸配合。3.根據(jù)權利要求1所述的一種三軸鏜床模擬切削力加載裝置，其特征在于:所述Y向導軌共設置有四條，四條Y向導軌均布設置在剛性框架內，其中兩條Y向導軌位于剛性框架底部，另兩條Y向導軌位于剛性框架頂部，且處在同一側的上、下兩條Y向導軌之間連接有一條Z向滑軌，處在另一側的上、下兩條Y向導軌之間連接有另一條Z向滑軌，在兩條Z向滑軌之間連接有一條X向滑軌。4.權利要求1所述的三軸鏜床模擬切削力加載裝置的使用方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一:選定一個需要進行性能測試的三軸鏜床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機床的工作臺上，通過X向位置調整組件和Z向位置調整組件調整模擬平旋盤的位置，并使模擬平旋盤與機床平旋盤處于同一高度上且中心相重合，通過旋緊T型緊固螺栓將模擬平旋盤的位置固定，再將模擬平旋盤及機床平旋盤上的鏜刀桿固定連接在一起； 步驟二:設定一組切削力； 步驟三:利用扭力扳手分別擰緊Y向預緊螺栓和刀具回轉向預緊螺栓，使Y向滑塊與Y向導軌之間的摩擦力、刀具回轉向定盤與刀具回轉向動盤之間的摩擦力分別等于所設定的切削力，由于摩擦力無法在扭力扳手上直接讀出，通過扭力扳手只能直接讀出擰緊力矩，而擰緊力矩需要通過計算得到，計算公式為M=KFdAi,式中，M為擰緊力矩，K為擰緊力系數(shù)，F(xiàn)為摩擦力，d為預緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)； 步驟四:啟動機床并運行加工程序，開始模擬機床的加工過程，并真實模擬機床在受力條件下的實際運行狀態(tài)，進而測試出在當前切削力條件下的機床性能； 步驟五:重新設定切削力，重復步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機床性能測CO
【文檔編號】G01M99/00GK105865823SQ201610348051
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】李常有, 張亞楠, 張義民, 黃賢振, 張旭方, 朱麗莎, 姚國, 呂昊, 呂航原, 譚學飛
【申請人】東北大學