[发明专利]机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统及方法

权利要求书

1.一种机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统，其特征在于，包括机床工作台，主轴芯棒，控制器，控制系统，设置在机床工作台上的切削热模拟装置和单向切削力模拟装置，以及机床进给系统热源模拟装置；

其中，所述单向切削力模拟装置包括安装在L型基板上的支撑导轨，安装在支撑导轨上的支撑板，安装在机床工作台上的驱动滑台，安装在驱动滑台上的支撑平台，安装在支撑平台上的电动式激振器，连接在电动式激振器输出端的激振器顶杆，安装在支撑板上的轴承支座，两端分别与激振器顶杆和轴承支座螺纹连接的拉压力传感器，以及与轴承支座过渡连接的角接触轴承；所述角接触轴承与加热器本体的外圆柱面过盈连接；所述切削热模拟装置包括加热器本体，焊接于加热器本体内圆柱面上的刀刃状热电阻加热片，贴在加热器本体内圆柱面上的温度传感器，与加热器本体固定连接的弹性触头，固定在支撑板上的电刷支架，以及安装在电刷支架上的电刷；轴承支座通过第一连接板和第二连接板与支撑导轨固定连接。

2.如权利要求1所述的机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统，其特征在于，所述机床进给系统热源模拟装置包括硅橡胶绝缘片，包覆于两层硅橡胶绝缘片之间的镍铬合金电阻丝，以及内嵌于硅橡胶绝缘片内的片状铂电阻温度传感器；所述硅橡胶绝缘片贴在机床进给系统热源表面，片状铂电阻温度传感器分别位于硅橡胶绝缘片的两端。

3.如权利要求1所述的机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统，其特征在于，所述控制系统用于接收机床X/Y/Z方向进给速度、进给时长、主轴转速、切削时长、工件材料、刀具参数和切削用量，调用对应切削参数的实际热荷载数据和力荷载数据，再将数据发送到控制器中，所述控制器将信号分别输出至机床进给系统热源模拟装置、切削热模拟装置和单向切削力模拟装置。

4.如权利要求3所述的机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统，其特征在于，所述驱动滑台的信号输入端与控制器的信号输出端相连，控制器的信号输入端与机床X/Y/Z轴位移光栅尺信号输出端和电阻尺信号输出端相连。

5.如权利要求2所述的机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统，其特征在于，所述角接触轴承为背靠背安装双列角接触轴承。

6.一种机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一项所述的机床切削加工过程的热力载荷模拟和误差检测系统，

所述方法包括如下步骤：

步骤1，将硅橡胶绝缘片贴在机床进给系统热源处；

步骤2，连接电源通电；

步骤3，在上位机控制系统界面的进给运动参数设置模块设置好X/Y/Z三个方向的进给速度和进给时长，系统自动下载对应进给系统热源温度数据到控制器；

步骤4，点击上位机控制系统界面的进给运动开始按钮进行进给系统热源模拟，由刀刃状热电阻加热片、加热器本体、温度传感器、弹性触头、电刷和电刷支架组成的刀具刀刃处的切削热模拟装置；

步骤5，将刀刃状热电阻加热片和加热器本体组成的切削热模拟加载装置安装在主轴芯棒上；

步骤6，将双列角接触球轴承安装在加热器本外圆周；

步骤7，将轴承支座和轴承端盖安装在角接触球轴承外圈；

步骤8，将伺服驱动滑台安装在机床工作台上；

步骤9，将支撑平台安装在伺服驱动滑台上端面；

步骤10，将电动式激振器安装在支撑平台上；

步骤11，将激振器顶杆两端分别和电动式激振器与轴承支座侧面固定连接；

步骤12，将轴承支座与支撑板固定连接，安装在L型基板上；

步骤13，将电刷和电刷支架固定连接，安装在支撑板上，保证弹性触头和电刷接触连接；

步骤14，移动机床主轴使主轴刀架与主轴芯棒中心线对齐安装；

步骤15，将电动式激振器与控制器相连；

步骤16，将机床X/Y/Z轴位移光栅尺信号输出端和电阻尺信号输出端与控制器的伺服控制信号输入端相连；

步骤17，在上位机控制系统界面的切削运动参数设置模块设置主轴转速、切削时长、工件材料、刀具参数、切削用量等参数，系统自动下载对应切削热温度和切削力数据到控制器；

步骤18，点击上位机控制系统界面的切削运动开始按钮进行切削热和切削力模拟；

步骤19，开启机床设置紧急方向，开始运行。