一种生产法测量车床静刚度方法与流程

本发明属于机械技术测量领域，涉及一种生产法测量车床静刚度方法。

背景技术：

生产法测车床刚度的理论依据是误差复映规律，即有误差的工件毛坯，再次加工后，其误差仍以与毛坯相似的形式再次反映在新的加工表面上。传统的测量方法是，用千分尺分别测量出工件加工前、后同一位置的尺寸误差，利用误差复映系数和系统刚度计算公式联立三元一次方程组，分别求出车床床头、刀架、尾座和工艺系统刚度。该方法存在的问题：测量数据较多，人为误差较大；求解车床刚度计算公式较多，运算量很大，容易出现计算错误。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种生产法测量车床静刚度方法，本发明的有益效果是可提高10倍测量精度；能够直接显示出车床静刚度，可大大缩短实验数据的计算时间，提高了实验数据的准确性，提升了实验测试技术水平。

本发明所采用的技术方案是试件上设有三处台阶，分别位于床头处x＝0、刀架位置x＝l/2和尾座处x＝l，每个台阶的结构相同，每一处台阶宽度相同而直径不同，其直径差值作为加工前的误差δ0，由于复映误差存在，在保持车刀背吃刀量不变时，车削一次后仍能得到两个不同尺寸的外径，直径较大的位置车削后直径依然较大，直径小的位置车削后直径仍然较小，其差值即为加工后的工件误差δ1，由误差复映系数得到三处台阶处的误差复映系数ε1、ε2、ε3，根据ε＝c/(k系统+c)，c为与切削条件有关的系数，c＝cfy×f^0.75，采用yt15车刀，cfy＝1952，高速钢车刀cfy＝922，f—进给量，得对应于三处台阶的误差复映系数，得到三台阶处的系统刚度值：

据刚度方差方程

其中：e—试件的弹性模量n/mm²

i—试件截面的惯性矩mm⁴

将x＝0，x＝l/2，x＝l代入上式，得到系统在三台阶处的刚度表达式：

进一步：

试件测试与加工：所述试件位于测量平台上两个v型块上，位移传感器固定在测量平台的横梁上，横梁纵梁可根据测量需求在水平、垂直方向调整，量块位于测量平台上，位移传感器借助于量块调零，然后，测出工件两个垂直方向的直径，取平均值，通过数据处理模块记录保存并计算出三台阶出的直径d1、d1；d2、d2、d3、d3。

1)车刀：高速钢或yt15硬质合金车刀，主偏角45°，前角10°，刃倾角0°；

2)切削用量：主轴转速n＝300～500r/min；

进给量f＝0.1～0.15mm/r；

背吃刀量所述小直径台阶处ap＝0.5～0.8mm；

3)装夹试件。试件前端用三爪卡盘夹紧，后段用顶尖支承；

4)调整好车床参数及刀具；

5)保持背吃刀量不变，一次走到车削三处台阶；

试件测试与数据分析：由位移传感器测量出车削后各处台阶处的直径d＇1、d＇1；d＇2、d＇2、d＇3、d＇3，并利用数据处理模块直接求出k系统1、k系统2、k系统3；和k刀架、k床头、k尾座，并打印实验报告。

附图说明

图1是试件示意图；

图2是测量装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明依据试件如图1所示，试件上设有三处台阶，分别位于床头处x＝0、刀架位置x＝l/2和尾座处x＝l，每个台阶的结构相同，每一处台阶宽度相同而直径不同，其直径差值作为加工前的误差δ0，由于复映误差存在，在保持车刀背吃刀量不变时，车削一次后仍能得到两个不同尺寸的外径，直径较大的位置车削后直径依然较大，直径小的位置车削后直径仍然较小，其差值即为加工后的工件误差δ1，由误差复映系数得到三处台阶处的误差复映系数ε1、ε2、ε3，根据ε＝c/(k系统+c)，c为与切削条件有关的系数，c＝cfy×f^0.75，采用yt15车刀，cfy＝1952，高速钢车刀cfy＝922，f—进给量，得对应于三处台阶的误差复映系数，得到三台阶处的系统刚度值：

据刚度方差方程

其中：e—试件的弹性模量(n/mm²)(对钢料来说e＝2×10⁵n/mm²)

i—试件截面的惯性矩mm⁴(i＝πd⁴/64)

将x＝0，x＝l/2，x＝l代入上式，得到系统在三台阶处的刚度表达式：

测量用仪器设备及材料

1.cd6140a车床；

2.一种生产法测量车床静刚度装置；

3.试件一组(不小于3件)材料45钢。

测量步骤

1.实验条件

1)车刀：高速钢或yt15硬质合金车刀，主偏角45°，前角10°，刃倾角0°。

2)切削用量：主轴转速n＝300～500r/min；

进给量f＝0.1～0.15mm/r；

背吃刀量(小直径台阶处)ap＝0.5～0.8mm。

2.装夹试件，试件前端用三爪卡盘夹紧，后段用顶尖支承。

3.调整好车床参数及刀具

4.保持背吃刀量不变，一次走到车削三处台阶。

5.用图2装置测量车削后各处台阶处的直径，并通过数据处理模块直接计算出k系统1、k系统2、k系统3；和k刀架、k床头、k尾座，并打印实验报告。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。