一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置及使用方法
【專利摘要】一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置及使用方法，裝置包括X向、Y向、Z向、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向及擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，通過分別擰緊X向、Y向、Z向、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向及擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓實(shí)現(xiàn)切削力加載，方法步驟為：將裝置吊裝到機(jī)床轉(zhuǎn)臺上，將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤固連到機(jī)床轉(zhuǎn)臺上，將機(jī)床刀具主軸與阻尼電機(jī)的電機(jī)軸相固連；設(shè)定一組切削力，通過扭力扳手分別將五個切削力加載組件中的預(yù)緊螺栓進(jìn)行擰緊，使五個切削力加載組件中的摩擦力分別與所設(shè)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(jìn)行讀取；啟動機(jī)床并運(yùn)行加工程序，真實(shí)模擬機(jī)床在受力條件下的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，測試當(dāng)前切削力條件下的機(jī)床性能。
【專利說明】
一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)床性能測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對于數(shù)控機(jī)床中的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，通過五軸聯(lián)動可滿足復(fù)雜曲面零件的高精度加工，且在諸多行業(yè)內(nèi)成為了不可或缺的加工設(shè)備。由于機(jī)床制造企業(yè)不同，各機(jī)床制造企業(yè)的機(jī)床產(chǎn)品在性能上往往也會不同，由于機(jī)床性能存在差異，導(dǎo)致機(jī)床的實(shí)際加工能力也存在明顯差異。對于機(jī)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(jī)床廣品，但是實(shí)際情況是，機(jī)床價格往往和機(jī)床性能掛鉤，機(jī)床性能越優(yōu)良，機(jī)床的價格越昂貴，主要原因是機(jī)床性能的獲得往往需要高昂測試成本。
[0003]在機(jī)床定型前，機(jī)床的性能測試是必不可少的環(huán)節(jié)，通過機(jī)床性能測試過程，可以不斷發(fā)現(xiàn)機(jī)床在使用過程中可能出現(xiàn)的故障，再根據(jù)故障診斷結(jié)果來改進(jìn)原有設(shè)計，進(jìn)一步提升機(jī)床性能，直到測試出機(jī)床的極限性能，并在極限性能下將機(jī)床定型。
[0004]現(xiàn)階段，機(jī)床性能測試的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種，第一種是通過機(jī)床實(shí)際加工材料實(shí)物來實(shí)現(xiàn)的，第二種是通過計算機(jī)模擬機(jī)床加工過程來實(shí)現(xiàn)的；通過第一種方式進(jìn)行的機(jī)床性能測試，需要消耗大量的材料實(shí)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(fèi)數(shù)把加工刀具，而上述花費(fèi)都會計入機(jī)床的制造成本，但這種機(jī)床性能測試方式是最可靠的，能夠保證機(jī)床在出廠后具有最優(yōu)的性能，缺點(diǎn)是機(jī)床的制造成本高昂；通過第二種方式進(jìn)行的機(jī)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(jī)模擬的都是理想狀態(tài)下的加工過程，而實(shí)際加工過程則是具有不確定性的，即使在計算機(jī)中模擬完成了性能測試，但機(jī)床在實(shí)際加工過程中仍無法避免故障的發(fā)生，盡管機(jī)床的制造成本降低了，同時也犧牲了機(jī)床的性能。
[0005]因此，迫切需要尋找一種全新的機(jī)床性能測試手段，能夠真實(shí)模擬機(jī)床實(shí)際加工過程中的受力條件，又無需消耗材料實(shí)物和加工刀具，有效降低機(jī)床性能測試成本，保證機(jī)床優(yōu)良性能的同時降低機(jī)床制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置及使用方法，能夠真實(shí)模擬機(jī)床實(shí)際加工過程中的受力條件，又無需消耗材料實(shí)物和加工刀具，有效降低機(jī)床性能測試成本，保證機(jī)床優(yōu)良性能的同時降低機(jī)床制造成本。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，包括X向切削力加載組件、Y向切削力加載組件及Z向切削力加載組件，所述X向切削力加載組件包括X向?qū)к壥降鬃癤向滑臺，所述Y向切削力加載組件包括Y向?qū)к壖癥向滑塊，所述Z向切削力加載組件包括Z向?qū)к壖癦向滑塊；
[0008]所述X向滑臺設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃鵌內(nèi)，X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃瑒优浜希赬向滑臺與X向?qū)к壥降鬃幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃g設(shè)置有X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；
[0009]所述Z向?qū)к壺Q直固裝在X向滑臺上，Z向滑塊套裝于Z向?qū)к壣希琙向滑塊與Z向?qū)к壔瑒优浜希赯向滑塊與Z向?qū)к壍幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在Z向滑塊與Z向?qū)к壷g設(shè)置有Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；
[0010]所述Y向?qū)к壦皆O(shè)置在X向?qū)к壥降鬃戏?，Y向?qū)к壟cX向?qū)к壥降鬃啻怪?，Y向滑塊套裝于Y向?qū)к壣希琘向滑塊與Y向?qū)к壔瑒优浜?，在Y向滑塊與Y向?qū)к壍幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在Y向滑塊與Y向?qū)к壷g設(shè)置有Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件，Y向滑塊固定連接在Z向滑塊上。
[0011]所述X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括X向預(yù)緊螺栓、X向滾珠式導(dǎo)向塊及X向?qū)虬疾?，X向預(yù)緊螺栓安裝在X向滑臺上，X向?qū)虬疾墼O(shè)置在X向?qū)к壥降鬃?，X向滾珠式導(dǎo)向塊位于X向預(yù)緊螺栓與X向?qū)虬疾壑g，X向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與X向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，X向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于X向?qū)虬疾蹆?nèi)。
[0012]所述Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Y向預(yù)緊螺栓、Y向滾珠式導(dǎo)向塊及Y向?qū)虬疾郏琘向預(yù)緊螺栓安裝在Y向滑塊上，Y向?qū)虬疾墼O(shè)置在Y向?qū)к壣?，Y向滾珠式導(dǎo)向塊位于Y向預(yù)緊螺栓與Y向?qū)к壷g，Y向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與Y向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Y向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Y向?qū)虬疾蹆?nèi)。
[0013]所述Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Z向預(yù)緊螺栓、Z向滾珠式導(dǎo)向塊及Z向?qū)虬疾郏琙向預(yù)緊螺栓安裝在Z向滑塊上，Z向?qū)虬疾墼O(shè)置在Z向?qū)к壣希琙向滾珠式導(dǎo)向塊位于Z向預(yù)緊螺栓與Z向?qū)к壷g，Z向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與Z向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Z向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Z向?qū)虬疾蹆?nèi)。
[0014]在所述X向?qū)к壥降鬃卤砻嬖O(shè)置有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤及轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤水平固裝在X向?qū)к壥降鬃卤砻?，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤滑動接觸配合，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤之間連接有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓。
[0015]在所述Y向?qū)к壣戏桨惭b有支架，在支架上表面設(shè)置有擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括擺頭回轉(zhuǎn)向定盤及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤豎直固裝在支架上表面，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤滑動接觸配合，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤之間連接有擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓。
[0016]在所述擺頭回轉(zhuǎn)向動盤固定安裝有阻尼電機(jī)，阻尼電機(jī)的電機(jī)軸與機(jī)床刀具主軸固定連接配合。
[0017]在所述X向?qū)к壥降鬃鶅?nèi)共設(shè)置有兩個X向滑臺，在每個X向滑臺上均設(shè)置有兩根Z向?qū)к?，在每根Z向?qū)к壣隙荚O(shè)有一個Z向滑塊，在每個Z向滑塊上都固連有一個Y向滑塊;所述Y向?qū)к壒苍O(shè)置有兩根，且處于同一個X向滑臺上的兩個Y向滑塊串聯(lián)在同一根Y向?qū)к壣?，兩根Y向?qū)к壣系腨向滑塊兩兩對應(yīng)固連。
[0018]在所述Z向?qū)к壟cX向?qū)к壥降鬃g加裝有結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架，結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架包括Z向立桿和X向?qū)к壥巾斄海赯向?qū)к夗敹税惭b有X向輔助滑臺板，Z向立桿固定安裝在X向?qū)к壥降鬃cX向?qū)к壥巾斄褐g，X向輔助滑臺板位于X向?qū)к壥巾斄簝?nèi)，X向輔助滑臺板與X向?qū)к壥巾斄夯瑒优浜稀?br>[0019]所述的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0020]步驟一:選定一個需要進(jìn)行性能測試的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺上，并將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺固定連接在一起，再將機(jī)床刀具主軸與阻尼電機(jī)的電機(jī)軸固定連接在一起；
[0021 ]步驟二:設(shè)定一組切削力；
[0022]步驟三:利用扭力扳手分別擰緊X向預(yù)緊螺栓、Y向預(yù)緊螺栓、Z向預(yù)緊螺栓、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓及擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，使X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃g的摩擦力、Y向滑塊與Y向?qū)к壷g的摩擦力、Z向滑塊與Z向?qū)к壷g的摩擦力、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤之間的摩擦力、擺頭回轉(zhuǎn)向定盤及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤之間的摩擦力分別等于所設(shè)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(yù)緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)；
[0023]步驟四:啟動機(jī)床并運(yùn)行加工程序，開始模擬機(jī)床的加工過程，并真實(shí)模擬機(jī)床在受力條件下的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而測試出在當(dāng)前切削力條件下的機(jī)床性能；
[0024]步驟五:重新設(shè)定切削力，重復(fù)步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機(jī)床性能測試。
[0025]本發(fā)明的有益效果:
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種全新的機(jī)床性能測試手段，通過全新設(shè)計的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，在與機(jī)床進(jìn)行配裝使用后，能夠真實(shí)模擬出機(jī)床實(shí)際加工過程中的受力條件，完全不用消耗材料實(shí)物和加工刀具，有效降低了機(jī)床性能測試成本，在保證機(jī)床優(yōu)良性能的同時還有效降低了機(jī)床制造成本。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置立體圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置正視圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置側(cè)視圖；
[0030]圖中，i—χ向?qū)к壥降鬃?一X向滑臺，3一Y向?qū)к墸?一Y向滑塊，5—z向?qū)к墸?一Z向滑塊，7—X向預(yù)緊螺栓，8 —X向?qū)虬疾郏?—Y向預(yù)緊螺栓，10—Y向?qū)虬疾郏?1—Z向預(yù)緊螺栓，12—Z向?qū)虬疾郏?3—轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤，14一轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤，15—轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，16—支架，17—擺頭回轉(zhuǎn)向定盤，18—擺頭回轉(zhuǎn)向動盤，19 一擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，20—阻尼電機(jī)，21—結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]如圖1、2、3所示，一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，包括X向切削力加載組件、Y向切削力加載組件及Z向切削力加載組件，所述X向切削力加載組件包括X向?qū)к壥降鬃鵌及X向滑臺2，所述Y向切削力加載組件包括Y向?qū)к?及Y向滑塊4，所述Z向切削力加載組件包括Z向?qū)к?及Z向滑塊6;
[0033]所述X向滑臺2設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃鵌內(nèi)，X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃鵌滑動配合，在X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃鵌的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃鵌之間設(shè)置有X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；
[0034]所述Z向?qū)к?豎直固裝在X向滑臺2上，Z向滑塊6套裝于Z向?qū)к?上，Z向滑塊6與Z向?qū)к?滑動配合，在Z向滑塊6與Z向?qū)к?的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在Z向滑塊6與Z向?qū)к?之間設(shè)置有Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；
[0035]所述Y向?qū)к?水平設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃鵌上方，￥向?qū)к?與X向?qū)к壥降鬃鵌相垂直，Y向滑塊4套裝于Y向?qū)к?上，Y向滑塊4與Y向?qū)к?滑動配合，在Y向滑塊4與Y向?qū)к?的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在Y向滑塊4與Y向?qū)к?之間設(shè)置有Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件，Y向滑塊4固定連接在Z向滑塊6上。
[0036]所述X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括X向預(yù)緊螺栓7、X向滾珠式導(dǎo)向塊及X向?qū)虬疾?，X向預(yù)緊螺栓7安裝在X向滑臺2上，X向?qū)虬疾?設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃鵌上，X向滾珠式導(dǎo)向塊位于X向預(yù)緊螺栓7與X向?qū)虬疾?之間，X向預(yù)緊螺栓7的螺桿底端與X向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，X向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于X向?qū)虬疾?內(nèi)。
[0037]所述Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Y向預(yù)緊螺栓9、Y向滾珠式導(dǎo)向塊及Y向?qū)虬疾?0，Υ向預(yù)緊螺栓9安裝在Y向滑塊4上，Y向?qū)虬疾?0設(shè)置在Y向?qū)к?上，Y向滾珠式導(dǎo)向塊位于Y向預(yù)緊螺栓9與Y向?qū)к?之間，Y向預(yù)緊螺栓9的螺桿底端與Y向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Y向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Y向?qū)虬疾?0內(nèi)。
[0038]所述Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Z向預(yù)緊螺栓11、Ζ向滾珠式導(dǎo)向塊及Z向?qū)虬疾?2，Z向預(yù)緊螺栓11安裝在Z向滑塊6上，Z向?qū)虬疾?2設(shè)置在Z向?qū)к?上，Z向滾珠式導(dǎo)向塊位于Z向預(yù)緊螺栓11與Z向?qū)к?之間，Z向預(yù)緊螺栓11的螺桿底端與Z向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Z向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Z向?qū)虬疾?2內(nèi)。
[0039]在所述X向?qū)к壥降鬃鵌下表面設(shè)置有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13及轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14水平固裝在X向?qū)к壥降鬃鵌下表面，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14滑動接觸配合，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14之間連接有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓15。
[0040]在所述Y向?qū)к?上方安裝有支架16，在支架16上表面設(shè)置有擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17豎直固裝在支架16上表面，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18滑動接觸配合，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18之間連接有擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓19。
[0041]在所述擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18固定安裝有阻尼電機(jī)20，阻尼電機(jī)20的電機(jī)軸與機(jī)床刀具主軸固定連接配合。
[0042]在所述X向?qū)к壥降鬃鵌內(nèi)共設(shè)置有兩個X向滑臺2，在每個X向滑臺2上均設(shè)置有兩根Z向?qū)к?，在每根Z向?qū)к?上都設(shè)有一個Z向滑塊6，在每個Z向滑塊6上都固連有一個Y向滑塊4;所述Y向?qū)к?共設(shè)置有兩根，且處于同一個X向滑臺2上的兩個Y向滑塊4串聯(lián)在同一根Y向?qū)к?上，兩根Y向?qū)к?上的Y向滑塊4兩兩對應(yīng)固連。
[0043]在所述Z向?qū)к?與X向?qū)к壥降鬃鵌之間加裝有結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架21，結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架21包括Z向立桿和X向?qū)к壥巾斄?，在Z向?qū)к?頂端安裝有X向輔助滑臺板，Z向立桿固定安裝在X向?qū)к壥降鬃鵌與X向?qū)к壥巾斄褐g，X向輔助滑臺板位于X向?qū)к壥巾斄簝?nèi)，X向輔助滑臺板與X向?qū)к壥巾斄夯瑒优浜稀?br>[0044]所述的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0045]步驟一:選定一個需要進(jìn)行性能測試的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺上，并將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺固定連接在一起，再將機(jī)床刀具主軸與阻尼電機(jī)20的電機(jī)軸固定連接在一起；
[0046]步驟二:設(shè)定一組切削力；
[0047]步驟三:利用扭力扳手分別擰緊X向預(yù)緊螺栓7、Y向預(yù)緊螺栓9、Z向預(yù)緊螺栓11、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓15及擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓19，使X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃鵌之間的摩擦力、Y向滑塊4與Y向?qū)к?之間的摩擦力、Z向滑塊6與Z向?qū)к?之間的摩擦力、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14之間的摩擦力、擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18之間的摩擦力分別等于所設(shè)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(yù)緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)；
[0048]步驟四:啟動機(jī)床并運(yùn)行加工程序，開始模擬機(jī)床的加工過程，并真實(shí)模擬機(jī)床在受力條件下的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而測試出在當(dāng)前切削力條件下的機(jī)床性能；
[0049]步驟五:重新設(shè)定切削力，重復(fù)步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機(jī)床性能測試。
[0050]實(shí)施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:包括X向切削力加載組件、Y向切削力加載組件及Z向切削力加載組件，所述X向切削力加載組件包括X向?qū)к壥降鬃癤向滑臺，所述Y向切削力加載組件包括Y向?qū)к壖癥向滑塊，所述Z向切削力加載組件包括Z向?qū)к壖癦向滑塊； 所述X向滑臺設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃鵌內(nèi)，X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃瑒优浜?，在X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃g設(shè)置有X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件； 所述Z向?qū)к壺Q直固裝在X向滑臺上，Z向滑塊套裝于Z向?qū)к壣?，Z向滑塊與Z向?qū)к壔瑒优浜?，在Z向滑塊與Z向?qū)к壍幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在Z向滑塊與Z向?qū)к壷g設(shè)置有Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件； 所述Y向?qū)к壦皆O(shè)置在X向?qū)к壥降鬃戏?，￥向?qū)к壟cX向?qū)к壥降鬃啻怪?，Y向滑塊套裝于Y向?qū)к壣希琘向滑塊與Y向?qū)к壔瑒优浜?，在Y向滑塊與Y向?qū)к壍幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在Y向滑塊與Y向?qū)к壷g設(shè)置有Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件，Y向滑塊固定連接在Z向滑塊上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:所述X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括X向預(yù)緊螺栓、X向滾珠式導(dǎo)向塊及X向?qū)虬疾?，X向預(yù)緊螺栓安裝在X向滑臺上，X向?qū)虬疾墼O(shè)置在X向?qū)к壥降鬃?，X向滾珠式導(dǎo)向塊位于X向預(yù)緊螺栓與X向?qū)虬疾壑g，X向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與X向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，X向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于X向?qū)虬疾蹆?nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:所述Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Y向預(yù)緊螺栓、Y向滾珠式導(dǎo)向塊及Y向?qū)虬疾?，Y向預(yù)緊螺栓安裝在Y向滑塊上，Y向?qū)虬疾墼O(shè)置在Y向?qū)к壣?，Y向滾珠式導(dǎo)向塊位于Y向預(yù)緊螺栓與Y向?qū)к壷g，Y向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與Y向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Y向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Y向?qū)虬疾蹆?nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:所述Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Z向預(yù)緊螺栓、Z向滾珠式導(dǎo)向塊及Z向?qū)虬疾?，Z向預(yù)緊螺栓安裝在Z向滑塊上，Z向?qū)虬疾墼O(shè)置在Z向?qū)к壣?，Z向滾珠式導(dǎo)向塊位于Z向預(yù)緊螺栓與Z向?qū)к壷g，Z向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與Z向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Z向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Z向?qū)虬疾蹆?nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:在所述X向?qū)к壥降鬃卤砻嬖O(shè)置有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤及轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤水平固裝在X向?qū)к壥降鬃卤砻妫D(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤滑動接觸配合，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤之間連接有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:在所述Y向?qū)к壣戏桨惭b有支架，在支架上表面設(shè)置有擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括擺頭回轉(zhuǎn)向定盤及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤豎直固裝在支架上表面，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤滑動接觸配合，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤之間連接有擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:在所述擺頭回轉(zhuǎn)向動盤固定安裝有阻尼電機(jī)，阻尼電機(jī)的電機(jī)軸與機(jī)床刀具主軸固定連接配合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:在所述X向?qū)к壥降鬃鶅?nèi)共設(shè)置有兩個X向滑臺，在每個X向滑臺上均設(shè)置有兩根Z向?qū)к?，在每根Z向?qū)к壣隙荚O(shè)有一個Z向滑塊，在每個Z向滑塊上都固連有一個Y向滑塊;所述Y向?qū)к壒苍O(shè)置有兩根，且處于同一個X向滑臺上的兩個Y向滑塊串聯(lián)在同一根Y向?qū)к壣?，兩根Y向?qū)к壣系腨向滑塊兩兩對應(yīng)固連。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，其特征在于:在所述Z向?qū)к壟cX向?qū)к壥降鬃g加裝有結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架，結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架包括Z向立桿和X向?qū)к壥巾斄?，在Z向?qū)к夗敹税惭b有X向輔助滑臺板，Z向立桿固定安裝在X向?qū)к壥降鬃cX向?qū)к壥巾斄褐g，X向輔助滑臺板位于X向?qū)к壥巾斄簝?nèi)，X向輔助滑臺板與X向?qū)к壥巾斄夯瑒优浜稀?0.權(quán)利要求1所述的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)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(jìn)行性能測試的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺上，并將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺固定連接在一起，再將機(jī)床刀具主軸與阻尼電機(jī)的電機(jī)軸固定連接在一起； 步驟二:設(shè)定一組切削力； 步驟三:利用扭力扳手分別擰緊X向預(yù)緊螺栓、Y向預(yù)緊螺栓、Z向預(yù)緊螺栓、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓及擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，使X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃g的摩擦力、Y向滑塊與Y向?qū)к壷g的摩擦力、Z向滑塊與Z向?qū)к壷g的摩擦力、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤之間的摩擦力、擺頭回轉(zhuǎn)向定盤及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤之間的摩擦力分別等于所設(shè)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(yù)緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)； 步驟四:啟動機(jī)床并運(yùn)行加工程序，開始模擬機(jī)床的加工過程，并真實(shí)模擬機(jī)床在受力條件下的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而測試出在當(dāng)前切削力條件下的機(jī)床性能； 步驟五:重新設(shè)定切削力，重復(fù)步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機(jī)床性能測試。
【文檔編號】G09B25/02GK105845015SQ201610348553
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】李常有, 朱匯, 張義民, 黃賢振, 張旭方, 朱麗莎, 姚國, 呂昊, 呂航原, 譚學(xué)飛
【申請人】東北大學(xué)