[发明专利]一种机床三维静刚度加载试验装置及试验方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种机床三维静刚度加载试验装置及试验方法，属于机床性能实验技术领域，用于测试机床三个方向的静刚度。

（二）背景技术

数控机床是当代机械制造业的主流设备，表征机床性能的重要指标之一是产品的静刚度。机床静刚度是指机床承受恒定载荷时抵抗变形的能力，是机床设计的重要指标。在恒定载荷及自身重力的作用下，机床的静态变形不但会改变零部件的几何精度，影响加工质量，还会影响机床的抗振性、生产率、噪声、工作寿命、运动平衡性、发热和磨损等。增加机床的静刚度，使其抵抗静载荷的能力提高，这已经是机床设计中提高机床加工精度的主要措施之一。

当前，并联机构在数控机床、装配机器人、飞船对接、微型机器人等领域中得到一定程度的应用。并联机构的研究已越来越深入。并联机构具有刚度大，结构稳定紧凑，承载能力强，动态响应好，精度高，容易实现多维运动和施加多向载荷等优点。并联机构已成功用于各种多自由度实验台和多轴机床，可以实现精确的运动，承受多向力载荷，说明并联机构应用于机床三维静刚度加载试验是可行的。

并联机构由于组成的不同，有多种型式，其中的3-PSS并联机构是比较典型的、被广泛关注和研究的机构之一，图2为该并联机构结构简图。该机构是由3个“移动副-双排球铰链—双排球铰链”组成，它们之间的位置连接关系是；机构静平台在圆周方向均布3条导轨，导轨上安装移动滑台。通过双排球铰链，移动滑台与两根材质相同、尺寸相等的定长连杆相连。该支链的另一端同样通过球铰链与机构动平台相连。通过控制三个移动滑台的位置，可以调整动平台的位姿，实现沿空间三轴方向的平动。

对机床的静刚度特性进行研究，针对薄弱环节进行改进是一项具有重大实际意义的工作。但当前，国内外针对多轴机床静刚度的加载测试没有测试手段。本发明提出一种并联加载机构，可以对机床施加三维力静载荷，用于机床三个方向静刚度加载实验。将并联机构应用于机床的静刚度加载试验现在仍未有先例。

（三）发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种机床三维静刚度加载试验装置及试验方法，以弥补现在机床静力加载试验手段的不足，为测量机床三个方向静刚度提供实验方法和设备。

2、技术方案：

（一）见图1，本发明一种机床三维静刚度加载试验装置，该装置由并联加载机构、主轴接口及测力模块、主轴变形位移测量装置、工作台对接平台和控制系统组成，其之间的位置连接关系是：并联加载机构通过工作台对接平台固定于机床工作台上，并且通过主轴接口及测力模块与机床主轴连接，向机床主轴施加载荷，同时，主轴变形位移测量装置也安装在机床工作台上，并且利用其上安装的高精度位移传感器测量机床主轴受力后形变大小，最后得到机床三维静刚度。

图3为该机床三维静刚度加载试验装置装配图