[发明专利]一种摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测装置及其方法

说明书

本发明公开了一种摇篮式五轴数控机床静刚度检测装置及其方法，所述检测装置分为传感器测量模块和加载模块，传感器测量模块包括电涡流位移传感器和磁力表座，加载模块包括刀杆、连接盘、压力传感器、塑料壳、顶头、受力块、受力板、受力长板、定位杆和测量块；本发明可实现对五轴数控机床摆台静刚度的检测，为机床刚度评估和进一步的误差补偿提供原始数据，促进摆台加工精度的提高；通过加载模块对摆台进行轴向和切向加载，并利用传感器测量模块进行变形测量，从而得到摆台的静刚度。

技术领域

本发明主要应用于机床静刚度测量领域，特别是一种摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测装置及其方法。

背景技术

机床作为机械制造领域的工作母机，在众多场合的意义重大，五轴数控机床作为机床中的尖端产品能够通过多轴联动实现复杂曲面零件的加工。由于材料和结构的特性，机床摆台会因受静力而产生形变，力与形变的比值即为刚度，工作台不同位置的刚度不同，它们是定值。

目前使用的较为广泛的机床刚度检测方法有主轴加载法和静刚度仪法。静刚度仪主要用于车床的静刚度检测，对摆台的静刚度测量不适用且不便携。主轴加载法可测量单点的主轴和摆台的轴向相对静刚度，不能测量摆台的绝对静刚度，并且主轴加载法测量精度不高，测量点少。因此需要开发一种新的摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测装置及其方法。

发明内容

为克服现有的技术不足，解决现有技术中测量点单一，测量精度不高的问题，本发明旨在提出一种摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测装置及其方法，采用该装置能够检测摆摆台型五轴数控机床的摆台静刚度，为机床刚度评估和进一步的误差补偿提供原始数据。

为此，本发明采取的技术方案是，一种摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测装置及其方法，分为传感器测量模块和加载模块，传感器测量模块包括电涡流位移传感器和磁力表座，磁力表座与电涡流位移传感器固定吸附在固定支架上；加载模块包括刀杆、连接盘、压力传感器、塑料壳、顶头、受力块、受力板、受力长板、定位杆和测量块。所属压力传感器套入连接盘凸台，并与顶头前端圆面接触；所述连接盘与刀杆、塑料壳通过螺纹连接固定；所述受力块被顶头末端压在工作台台面上受力；所述测量块与受力板均通过螺栓连接与工作台T型槽固定，所述受力长板通过定位杆与摆台加工孔配合定位。

一种摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测方法，利用前述装置实现，测量步骤如下：刀杆与连接盘、压力传感器、塑料壳、顶头组装连接，受力块与受力长板连接，受力长板与工作台连接，利用机床主轴装夹刀杆并向工作台方向进给使顶头压住受力块从而使摆动轴受力，利用电涡流位移传感器测量工作台台面位移，拆下受力长板，将受力块放置于工作台，再次进行加力测量位移，再利用摆台摆动轴将工作台旋转90°，使受力块与受力板连接，并进给主轴使顶头压住受力块，使工作台承受切向力，并利用电涡流位移传感器测量测量块位移，计算出摆台转角和位移，最后通过刚度计算模型计算出摆台摆动轴和旋转轴轴向静刚度、摆台的切向静刚度。

如前面所述的摇篮式五轴数控机床摆台静刚度检测方法，其特征是，具体步骤细化如下：

装置安装：压力传感器套入连接盘凸台，并与顶头前端圆面接触，将刀杆与连接盘、塑料壳、顶头通过螺纹组装连接，将刀杆装夹至主轴，并将主轴锁死，并将主轴移动至工作台台面左边缘上方，受力块与受力长板通过螺纹连接，受力长板和工作台加工孔通过定位杆定位，同时将电涡流位移传感器沿经过工作台台面圆心的两条正交直线布置，以测量台面位移；

利用主轴进给，使顶头压入工作台台面的受力块，之后主轴缓慢进给并观察压力传感器读数，直至其达到50N，停留15s并利用传感器采集系统记录各位移传感器读数，之后缓慢进给主轴，且每增加50N停留15s并记录数据，直至增至800N，之后再以每次递减50N的方式后退主轴，并记录数据，直至压力传感器示数变为0N，记录各点位移变化s_AZ，并利用一次拟合得到斜率1/K_AZ，根据刚度定义该位置摆动轴刚度即为K_AZ；