在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法及标定装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法及标定装置，标定方法采用的是在车床上对车削测力仪进行标定，待标定的车削测力仪安装在车床上，将模拟刀头对应固设在车削测力仪上，将标定架对应安装在车床上，使车床的三爪卡盘及尾座和车床的导轨形成对标定架的支撑定位，然后将用于向模拟刀头施加X向、Y向及Z向中至少一向的定向作用力的螺旋加载机构对应安装在安装架体上，根据标定要求，由螺旋加载机构对模拟刀头施加定向作用力，对车削测力仪进行标定。本发明所提供的标定装置充分考虑并利用了车床自身的结构，利用车床的三爪卡盘、尾座及导轨作为支撑，使得标定装置在对车削测力仪进行标定时不发生偏转或偏移，保证标定精度。
【专利说明】在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法及标定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法及装置。
【背景技术】
[0002]车削测力仪可对车削刀具在工作时所承受的三向力即进给抗力(X向)、切深抗力(Y向)及主切削力(Z向)进行实时的测量。测量时，将车削测力仪固定在车床的刀架台上，然后将车削刀具固设在车削测力仪上，在车削刀具对工件进行车削加工的同时由车削测力仪对车削刀具所承受的三向作用力进行测量。而在使用车削测力仪对车削刀具进行测量前需要通过标定装置对其进行准确标定，以便找出输入(加载力)与输出(电信号)之间的关系O
[0003]在文献“张悦琴，李锋.切削测力仪标定装置的研制[J].湖北汽车工业学院学报，1999，13(4): 30-33.”中介绍了一种用于对电阻应变式切削测力仪进行标定的标定装置，标定时，将待标定的测力仪安装在标定装置上，由标定装置上安装有的加载方向分别对应X向、Y向和Z向的三个螺旋加载机构对安装在待标定的测力仪上的模拟刀头进行加载，每个螺旋加载机构均包括用于与模拟刀头顶压接触的测力计和用于向测力计施加载荷的加力旋钮，标定时，测力计的钢球与模拟刀头对应处接触，旋转加力旋钮，受力后测力仪内部传感器有电信号输出，传送给计算机进行处理，找出作用于测力仪上的力与输出电信号之间的关系。标定装置根据需要可以进行逐向标定或对三个方向的受力同时进行标定。
[0004]但上述标定装置是在自制的标定装置上进行模拟的，并不是直接在车床上进行标定，使得测力仪所处的标定环境与实际测量时的工作环境不一致，在将测力仪从标定装置上拆下，再安装在车床的刀架台上以对车削刀具进行测量，此时，因为测力仪所处环境发生改变，之前对测力仪的标定结果与实际车削时会有较大出入，而现有的标定装置又无法直接安装在车床上对固定在车床上的车削测力仪进行标定。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种可直接在车床上对模拟刀头进行加载以标定车削测力仪的标定方法；同时，本发明还提供一种在车床上实施标定方法的标定装置。
[0006]为实现上述目的，本发明所提供的在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法的技术方案是:在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法，该标定方法包括如下步骤:
(1)将待标定的车削测力仪对应安装在车床的刀架台上，将模拟刀头对应固设在车削测力仪上；
(2)将标定架对应安装在车床上，标定架包括用于安装螺旋加载机构的安装架体和用于支撑安装架体的支撑座，将安装架体的左右两端对应设有的两顶尖孔或两顶尖对应与车床的三爪卡盘及尾座上分别设有的挡止件上的顶尖或顶尖孔对应插配，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线重合，将支撑座固连在车床的导轨上；
(3)将用于向模拟刀头施加X向、Y向及Z向中至少一向的定向作用力的螺旋加载机构对应安装在安装架体上；
(4)根据标定要求，由螺旋加载机构对模拟刀头施加定向作用力，对车削测力仪进行单向标定或两向标定或三向逐向标定或三向同时标定。
[0007]本发明所提供的用于在车床上对车削测力仪进行标定的标定装置的技术方案是:在车床上对车削测力仪进行标定的标定装置，包括用于向固设于车削测力仪上的模拟刀头施加X向、Y向及Z向中至少一向的定向作用力的螺旋加载机构，所述的标定装置还包括用于安装在固设有车削测力仪的车床上的标定架，标定架包括安装架体，所述螺旋加载机构设置在所述安装架体上，安装架体的左右两端对应设有用于在车床主轴延伸的左右方向上与车床的三爪卡盘及尾座上分别设有的挡止件上的顶尖或顶尖孔对应插配的两顶尖孔或两顶尖，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖沿左右方向分布，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线重合，所述标定架还包括用于与车床的导轨可拆固连以支撑安装架体的支撑座，支撑座和安装架体采用下述其中一种联接方式联接:
(1)支撑座和安装架体固定连接；
(2)支撑座包括用于与车床的导轨可拆固连的安装底座，安装底座与安装架体之间设有可驱动安装架体绕所述安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线转动并在安装架体转动调整后对安装架体定位锁止的支撑调整机构。
[0008]所述的安装架体包括沿左右方向布置的左顶杆、右顶杆及桥接在两顶杆之间的Y向标定夹具、Z向标定夹具，所述安装架体上的两顶尖孔对应设置在两顶杆的外端，螺旋加载机构包括对应左右方向的X向螺旋加载机构、对应前后方向的Y向螺旋加载机构及对应上下方向的Z向螺旋加载机构，X向螺旋加载机构设置在右顶杆上，Y向标定夹具包括沿前后方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Y向连杆及桥接在两Y向连杆之间的沿左右方向延伸的Y向横杆，所述Y向螺旋加载机构设置在Y向横杆上，Z向标定夹具包括沿上下方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Z向连杆及桥接在两Z向连杆之间的沿左右方向延伸的Z向横杆，所述Z向螺旋加载机构设置在Z向横杆上。
[0009]所述的Z向标定夹具在上下方向上处于两顶杆的中心线的一侧，在两顶杆的中心线的另一侧设有Z向加强杆机构，Z向加强杆机构包括沿上下方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Z向加强连杆及桥接在两Z向加强连杆之间的沿左右方向延伸的Z向加强横杆。
[0010]所述的Y向标定夹具的Y向连杆上设有沿前后方向延伸的导向长孔，所述支撑座还包括对应Y向连杆的导向长孔布置并固设在所述安装底座上的立柱，所述支撑调整机构为螺旋调整机构，螺旋调整机构包括轴向沿上下反向延伸的插装在所述Y向连杆的导向长孔中并与该导向长孔移动配合的支撑螺柱，支撑螺柱的上下两端分别对应设有上螺纹段、下螺纹段，支撑螺柱的下螺纹段对应与所述立柱的顶部开设有向下延伸的螺纹孔螺旋插接，支撑螺柱上设有与对应Y向连杆顶压配合以在支撑螺柱转动时可驱动安装架体绕所述两顶尖孔的轴线转动的支撑凸缘，支撑螺柱的上螺纹段上螺旋套装有用于紧固连接支撑螺柱和安装架体的紧固螺母。
[0011]所述的标定装置包括模拟刀头，该模拟刀头上开设有与X向螺旋加载机构对应的X向加载孔、与Y向螺旋加载机构对应的Y向加载孔及与Z向螺旋加载机构的Z向加载孔，三个螺旋加载孔的中心线相交于设定的交汇点，所述三个螺旋加载机构均包括测力计和加力旋钮，测力计具有与对应加载孔对应的压力输出端和与加力旋钮相对应的压力输入端，在加力旋钮和测力计的压力输入端之间设有用于传递加力旋钮向测力计施加压力的中间传力滑块，所述螺旋加载机构还包括固设在安装架体上的与中间传力滑块在加力旋钮轴向上移动配合、在加力旋钮周向上止旋配合的止旋套。
[0012]本发明的有益之处是:本发明所提供的标定方法及标定装置均可直接在车床上对车削测力仪进行标定，使用时，将待标定的车削测力仪安装在车床的刀架台上，并将模拟刀头固定设置在车削测力仪上，再将标定架安装在对应的车床上，使车床的三爪卡盘及尾座对应安装的挡止件上的顶尖孔或顶尖与安装架体上的两顶尖孔或两顶尖对应插配，通过顶尖与顶尖孔的对应插配在安装架体的左右两端形成两个支点，两支点构成对安装架体的5个自由度的限位，然后由固连在车床的导轨上的支撑座对安装架体支撑以形成支点，进而限制安装架体在绕两顶尖孔或两顶尖的轴线的周向上的自由度，这样，通过车床的三爪卡盘及尾座以及固连在车床的导轨上的支撑座的配合在6个自由度上对安装架体形成定位，保证安装架体安装在车床上的稳定性，这样，在将用于向模拟刀头施加定向作用力的螺旋加载机构设置在安装架体上后，螺旋加载机构可以向模拟刀头施加稳定的定向作用力，进而保证对车削测力仪的准确标定，标定时，可根据标定要求，通过向模拟刀头施加至少一向的定向作用力以对车削测力仪进行逐向标定或者是三向同时标定。本发明所提供的标定装置中，支撑座可以通过与安装架体固定连接以形成支点，也可以通过支撑调整机构在驱动安装架体转动调整后再对安装架体定位锁止以形成支点，后一种支撑座和安装架体的联接方式可以使得标定装置适用于不同类型的车床及车削测力仪，可以加强标定装置的适用性。本发明所提供的标定装置充分考虑并利用了车床自身的结构，利用车床的三爪卡盘、尾座及导轨作为支撑，可保证标定装置在对车削测力仪进行标定时不发生偏转或偏移，进而保证标定精度。
[0013]进一步的，在两顶尖孔的中心线的上下两侧分别布置有Z向标定夹具和Z向加强杆机构，Z向加强杆机构可有效提高Z向标定夹具及安装架体的强度，还可以提高安装架体的稳定性。
[0014]进一步的，螺旋加载机构包括固设在安装架体上的止旋套，这样，当加力旋钮转动以通过中间传力滑块向测力计施加压力时，中间传力滑块与止旋套在加力旋钮的轴向上移动配合、在加力旋钮的周向上转动配合，这样，中间传力滑块仅能向测力计传递轴向上的作用力，可有效避免周向转矩对测力计的影响，从而提高标定精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明所提供的用于在车床上对车削测力仪进行标定的标定装置一种实施例的结构示意图；
图2是图1所示标定装置的主视图(Y向标定夹具未显示)；
图3是图1所示标定夹具的俯视图(Z向标定夹具未显示)；
图4是图1所示标定装置的侧视图；
图5是图2中Z向止旋套的结构示意图；
图6是图3中Z向中间传力滑块的结构示意图；
图7是图2中右顶杆的结构示意图； 图8是图2中左顶杆的结构示意图；
图9是图3中X向加载螺套的结构示意图；
图10是图3中X向止旋套的结构示意图；
图11是图1中模拟刀头的立体示意图；
图12是图3中Y向连杆的结构示意图；
图13是图4中支撑螺柱的结构示意图；
图14是将图1所示标定装置安装在车床上以对车削测力仪进行标定时的结构示意图。【具体实施方式】
[0016]本发明所提供的在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法，该标定方法包括如下步骤:
(1)将待标定的车削测力仪对应安装在车床的刀架台上，将模拟刀头对应固设在车削测力仪上；
(2)将标定架对应安装在车床上，标定架包括用于安装螺旋加载机构的安装架体和用于支撑安装架体的支撑座，将安装架体的左右两端对应设有的两顶尖孔或两顶尖对应与车床的三爪卡盘及尾座上分别设有的挡止件上的顶尖或顶尖孔对应插配，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线重合，将支撑座固连在车床的导轨上；
(3)将用于向模拟刀头施加X向、Y向及Z向中至少一向的定向作用力的螺旋加载机构对应安装在安装架体上；
(4)根据标定要求，由螺旋加载机构对模拟刀头施加定向作用力，对车削测力仪进行单向标定或两向标定或三向逐向标定或三向同时标定。
[0017]在上述步骤一中，模拟刀头已经制作完成，模拟刀头也可以现场制作，使模拟刀头的尾部适于装配在通用刀杆上，并在模拟刀头的三个相互垂直的相邻侧面上分别加工X向加载孔、Y向加载孔和Z向加载孔，并使得三个加载孔的中心线相交汇于设定的交汇点，该交汇点处在通用刀杆上装配适配的车削刀具时刀尖所在的位置。在将车削测力仪安装在车床上后，将通用刀杆固定于车削测力仪上，再用螺钉将模拟刀头固定在通用刀杆上。
[0018]上述标定方法中，可根据标定需要在安装架体上设置可施加相应方向的定向作用力的螺旋加载机构，即可满足单向标定或两向标定或三向逐向标定或三向同时标定的要求。
[0019]上述标定方法中，模拟刀头可采用现有技术中的模拟刀头，此时，螺旋加载机构也可以采用现有技术中的螺旋加载机构。当然，模拟刀头也可以采用本发明所提供的标定装置的实施例中的图11所示的模拟刀头，此时，螺旋加载机构可以采用本发明所提供的标定装置的实施例中的螺旋加载机构。
[0020]如图1至图14所示，一种用于实施上述标定方法的可直接在车床上对车削测力仪进行标定的标定装置的实施例，该实施例中的标定装置包括用于安装在待标定的车削测力仪上的模拟刀头12和用于向模拟刀头12施加X向、Y向及Z向作用力的三个螺旋加载机构，三个螺旋加载机构分别为对应左右方向的X向螺旋加载机构100、对应前后方向的Y向螺旋加载机构200及对应上下方向的Z向螺旋加载机构300，标定装置还包括用于对应安装在车床上的标定架，所述三个螺旋加载机构安装在标定架上。[0021]本实施例中，模拟刀头12的三个相互垂直的相邻侧面上对应开设有X向加载孔121，Y向加载孔122及Z向加载孔123，三个加载孔均进行倒角加工，且三个加载孔的中心线相交于设定的交汇点，该交汇点位于车削测力仪上装配有车削刀具时车削刀具的刀尖所处位置，从而保证在标定加载过程中各方向的定向作用力能分别沿X向、Y向、Z向通过设定的交汇点，可准确模拟实际车削时车削刀具所承受的三向力。
[0022]本实施例中，标定架包括用于设置螺旋加载机构的安装架体400和用于与车床的导轨可拆固连以支撑安装架体400的支撑座500，因为本实施例中的标定架利用车床的三爪卡盘上安装有的车床顶尖700及尾座上安装有的车床顶尖800和车床导轨600固定在车床上，相应的，在标定架的安装架体400的左右两端对应设有用于在车床主轴延伸的左右方向上与车床的三爪卡盘及尾座上分别设有的挡止件上的顶尖对应插配的两顶尖孔，安装架体400上的两顶尖孔的轴线重合，且支撑座500包括用于与车床的导轨可拆固连的安装底座17，安装时，安装架体400左右两端的两顶尖孔则与车床的三爪卡盘及尾座上设有的车床顶尖对应插配，安装底座17通过夹板18固定在车床导轨600上。具体来说，安装架体400包括沿左右方向分布的左顶杆13、右顶杆7及桥接在两顶杆之间的Y向标定夹具和Z向标定夹具，所述安装架体400的两顶尖孔分别为设置在左顶杆13、右顶杆7的相背外端的左顶尖孔131、右顶尖孔71，两顶尖孔在使用时分别对应与车床的三爪卡盘及尾座上分别装配有的车床顶尖对应插配以形成两个支点，安装架体上的两顶尖孔的轴线重合。在安装底座17与安装架体400之间设有可驱动安装架体绕所述安装架体上的两顶尖孔的轴线转动并在安装架体转动调整后对安装架体定位锁止的支撑调整机构。
[0023]在右顶杆7上安装有X向螺旋加载机构100，X向螺旋加载机构100包括X向测力计C7和X向加力旋钮，X向测力计C7具有与模拟刀头12的X向加载孔121对应的压力输出端和与X向加力旋钮相对应的压力输入端，此处的X向测力计C7的压力输出端布置有与模拟刀头12的X向加载孔121相对应的钢球，钢球紧顶在X向加载孔121的边缘倒角处，X向加力旋钮为旋装在右顶杆上的X向加载螺套9，X向加载螺套9的一端具有与右顶杆7上的螺纹轴段72螺旋插接的螺纹孔91、另一端设置有施力轴段92，在X向加载螺套9的施力轴段92与X向测力计C7的压力输入端之间设有用于传递X向加载螺套9向X向测力计C7施加压力的X向中间传力滑块，X向中间传力滑块呈矩形，矩形的X向中间传力滑块布置在X向止旋套10中，X向止旋套10通过支撑螺柱8固定装配在右顶杆上，X向止旋套10具有贯穿X向止旋套10左右两端的内孔，X向止旋套10的内孔由左侧的方孔段101和右侧的圆孔段102构成，X向中间传力滑块导向移动装配在方孔段101中，X向测力计C7的压力输入端伸入至圆孔段102以与X向中间传力滑块顶推配合，这样，X向中间传力滑块与X向止旋套10在X向加载螺套的轴向上移动配合、在X向加载螺套周向上止旋配合，使得X向加载螺套9旋加载荷时不带动X向测力计C7旋转，使施加的载荷能完全传递到X向测力计。
[0024]安装架体400的Z向标定夹具包括沿前后方向并行延伸并分别通过连接螺栓对应与左右两顶杆固定装配的两个Z向连杆4及桥接在两Z向连杆4之间的沿左右方向延伸的Z向横杆1，Z向螺旋加载机构300设置在Z向横杆I上，Z向螺旋加载机300构包括Z向测力计C2和Z向加力旋钮，Z向测力计C2具有与模拟刀头12的Z向加载孔123对应的压力输出端和与Z向加力旋钮相对应的压力输入端，此处的Z向测力计C2的压力输出端布置有与模拟刀头12的Z向加载孔123相对应的钢球，钢球紧顶在Z向加载孔的边缘倒角处，Z向加力旋钮为旋装在Z向横杆I上的Z向加载螺钉C4，Z向加载螺钉C4旋装在Z向横杆I上开设的螺纹通孔中，Z向加载螺钉C4的下端为施力端，在Z向加载螺钉C4的施力端与Z向测力计C2的压力输入端之间设有用于传递Z向加载螺钉向Z向测力计施加压力的Z向中间传力滑块3，Z向中间传力滑块3呈矩形，矩形的Z向中间传力滑块3布置在Z向止旋套2中，Z向止旋套2通过紧固螺钉安装在Z向横杆I上，Z向止旋套2具有贯穿Z向止旋套上下两端的内孔，Z向止旋套2的内孔由上侧的方孔段21和下侧的圆孔段22构成，Z向中间传力滑块3导向移动装配在方孔段21中，Z向测力计C2的压力输入端伸入至圆孔段22以与Z向中间传力滑块3顶推配合，这样，Z向中间传力滑块3与Z向止旋套2在Z向加载螺钉C4的轴向上移动配合、在Z向加载螺钉C4周向上止旋配合，使得Z向加载螺钉C4旋加载荷时不带动Z向测力计C2旋转，使施加的载荷能完全传递到Z向测力计。
[0025]此处的Z向标定夹具布置在左右两顶杆的两顶尖孔的中心线的上侧，为加强Z向标定夹具的强度及提高整个安装架体的稳定性，在两顶尖孔的中心线的下侧还设有Z向加强杆机构，该Z向加强杆机构包括沿上下方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Z向加强连杆5及桥接在两Z向加强连杆5之间的沿左右方向延伸的Z向加强横杆6。
[0026]安装架体400的Y向标定夹具包括沿前后方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Y向连杆14及桥接在两Y向连杆14之间的沿左右方向延伸的Y向横杆11，Y向螺旋加载机构200设置在Y向横杆11上，Y向螺旋加载机构200与上述的Z向螺旋加载机构300基本相同，Y向螺旋加载机构200也同样包括Y向测力计C9和作为加力旋钮的Y向加载螺钉，Y向测力计的压力输出端的钢球同样与模拟刀头的Y向加载孔相对应，在Y向测力计的压力输入端和Y向加载螺钉之间同样布置有矩形的Y向中间传力滑块，在Y向横杆上对应固定装配有Y向止旋套，该Y向止旋套同样具有方孔段和圆孔段，Y向中间传力滑块与Y向止旋套在Y向加载螺钉轴向上移动配合、在Y向加载螺钉周向上止旋配合，Y向测力计的压力输入端伸入至圆孔段以与Y向中间传力滑块顶推配合，这样，Y向中间传力滑块与Y向止旋套在Y向加载螺钉的轴向上移动配合、在Y向加载螺钉周向上止旋配合，使得Y向加载螺套旋加载荷时不带动Y向测力计旋转，使施加的载荷能完全传递到Y向测力计。
[0027]本实施例中，因为有两车床顶尖与两顶杆的两顶尖孔所形成的两个支点只能限制安装架体的5个自由度，即X向、Y向、Z向、XOY平面及XOZ平面内的自由度，不能防止安装架体在YOZ平面内的转动，所以，为保证整个安装架体的平衡，由用于可拆固连在车床导轨600上的支撑座500对安装架体支撑以形成新的支点定位，进而防止安装架体在YOZ平面内的转动。具体来说，为简化安装结构及便于调整安装架体的位置，支撑座500对应Y向标定夹具中的Y向连杆14布置，两Y向连杆14上均设有沿前后方向延伸的导向长孔141，此处的支撑座可任选其中一个Y向连杆布置，支撑座500包括用于与车床导轨600可拆固连的安装底座17和对应Y向连杆的导向长孔布置并固设在所述安装底座上的立柱16，而在安装底座17与安装架体400之间设有可驱动安装架体绕所述安装架体上的两顶尖孔的轴线转动并在安装架体转动调整后对安装架体定位锁止的支撑调整机构，具体来说，支撑调整机构为安装在立柱和安装架体之间的螺旋调整机构，螺旋调整机构包括轴向沿上下反向延伸的插装在所述Y向连杆14的导向长孔141中并与该导向长孔移动配合的支撑螺柱15，支撑螺柱15的上下两端分别对应设有上螺纹段153、下螺纹段151，支撑螺柱15的下螺纹段151对应与所述立柱16的顶部开设有向下延伸的螺纹孔螺旋插接，支撑螺柱15上设有与对应Y向连杆14顶压配合以在支撑螺柱转动时可驱动安装架体绕所述两顶尖孔的轴线转动的支撑凸缘152，支撑螺柱15的上螺纹段153上螺旋套装有用于在安装架体绕所述两顶尖孔的轴线转动调整后紧固连接支撑螺柱和安装架体以对安装架体400定位锁止的紧固螺母CS。使用时，通过转动支撑螺柱15，支撑螺柱15带着支撑凸缘152在上下方向上往复移动，可驱动安装架体400绕两顶尖孔的轴线转动，进而调整安装架体400的位置，使得Y向标定夹具的Y向连杆14及Y向横杆11所确定的平面平行于车床的两导轨600所决定的平面，在调整完成后，再旋紧紧固螺母CS以对安装架体定位锁止。
[0028]上述实施例中，支撑座上的支撑调整机构为螺旋调整机构，在其他实施例中，支撑调整机构也可以采用由液压动力或气压动力驱动的活塞驱动机构，活塞驱动机构包括铰接在安装底座上或立柱上的活塞缸，活塞缸中往复装配有活塞杆，活塞杆穿入Y向连杆的导向长孔中，可同样在活塞杆上设有与Y向连杆顶压配合的支撑凸缘，此时，可同样通过紧固螺母在安装架体转动调整后对安装架体的定位锁止。也可以直接将活塞杆与Y向连杆铰接，此时，通过液压或气压动力的自锁性能实现对安装架体的定位锁止。
[0029]上述实施例中，安装架体的左右两端对应设有两顶尖孔，当将标定架安装在车床上时，车床的三爪卡盘及尾座上对应安装两挡止件上的两车床顶尖与安装架体的上的两顶尖孔对应插配以形成两个支点。在其他实施例中，也可以在安装架体的左右两端分别设两个顶尖，而在车床的三爪卡盘及尾座上对应安装两挡止件上相应布置顶尖孔，这样通过顶尖与顶尖孔的对应插配同样可以形成两个支点。
[0030]上述实施例中，支撑座的安装底座和安装架体之间布置有支撑调整机构，该支撑调整机构可驱动安装架体转动并在安装架体转动调整后对安装夹紧定位锁止以形成辅助的支点。在其他实施例中，支撑座也可以为固定的架体，此时支撑座及安装架体就需要根据对应的车床及车削测力仪进行设计，此时，该固定的架体可直接与安装架体固定连接，这样同样可以对安装架体形成辅助支点。只要可以使支撑座对安装架体的支点与车床的三爪卡盘及尾座所形成的两支点配合以在6个自由度上对安装架体形成支撑定位即可。
[0031]上述实施例中，三个螺旋加载机构均包括测力计和加力旋钮，在其他实施例中，也可以选用压力传感器来代替测力计，或者采用手轮驱动机构代替加力旋钮，手轮驱动机构包括手轮和由手轮驱动丝杆螺母机构，当手轮带着螺母转动时，丝杆将做伸缩运动，此时，丝杆通过压力传感器或测力计向模拟刀头施加作用力，保证螺旋加载。
[0032]下面结合附图14具体介绍一种采用上述标定方法标定车削测力仪的一个特例，即对车削测力仪进行三向同时标定，车削测力仪为自制的八角环形电阻应变式车削测力仪(以下简称八角环900)，本特例以八角环900和与之配套的动态应变仪为标定实例，整个标定过程使用直头侧切式可转位车刀，在普通车床CA6140上完成，所用直头侧切刀杆型号为:ECMNN-2525M12A (台湾益诠工业有限公司生产)。在正式标定前首先检测八角环上电阻应变片的粘贴是否牢靠，电桥接线方式是否正确，与动态应变仪连接处的焊点是否牢靠。具体标定方法如下:
1、标定时，卸下车床的四方刀架，将八角环900固定于车床的刀架台上，用螺钉将模拟刀头12固定在直头侧切刀杆上，再将直头侧切刀杆紧固于八角环900中孔内，通过垫刀片调整直头侧切刀杆位置，使模拟刀头12上的X方向加载孔的中心线与机床主轴中心线平齐。八角环900、直头侧切刀杆、模拟刀头12三者位置固定后切勿松动。通过数据线连接动态应变仪，动态应变仪再和计算机连接，组成应变信号采集系统。
[0033]2、安装X、Y、Z三向标定夹具
将车床顶尖700和车床顶尖800分别固定于车床的三爪卡盘和尾座上，将标定架对应安装在车床上，具体使两车床顶尖与安装架体400的两顶尖孔对应插接以形成两处支点，再由车床导轨600及支撑座与安装架体支撑配合形成第三处支点，通过螺旋调整机构驱动安装架体绕两顶尖孔的中心线转动，以确保标定架安装准确。
[0034]3、安装X、Y、Z三向螺旋加载机构
通过调整车床溜板箱及刀架台的位置，将X向螺旋加载机构安装在右顶杆上，将Y向螺旋加载机构安装在Y向横杆上，将Z向螺旋加载机构安装在Z向横杆上，调整整套标定装置的平衡，使模拟刀头分别沿X、Y、Z三个相互垂直的方向受力。
[0035]4、对X、Y、Z三向车削力同时进行在机标定
旋拧X向加载螺套和Y、Z向加载螺钉(三个方向同时加载或同时卸载)，并使各个方向均有力施加且不断改变其大小，待各方向标准测力计(使用0.3级标准测力计)上的表针稳定后读出/换算出力值。
[0036]5、测得各个方向上的不同作用力所对应的应变值，找出两者之间的对应关系，完成三向车削力的同时标定。标定结束后，将模拟刀头更换为实际切削时的刀片，即可进行实际车削力的测定。
【权利要求】
1.在车床上对车削测力仪进行标定的标定方法，其特征在于:该标定方法包括如下步骤: (1)将待标定的车削测力仪对应安装在车床的刀架台上，将模拟刀头对应固设在车削测力仪上； (2)将标定架对应安装在车床上，标定架包括用于安装螺旋加载机构的安装架体和用于支撑安装架体的支撑座，将安装架体的左右两端对应设有的两顶尖孔或两顶尖对应与车床的三爪卡盘及尾座上分别设有的挡止件上的顶尖或顶尖孔对应插配，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线重合，将支撑座固连在车床的导轨上； (3)将用于向模拟刀头施加X向、Y向及Z向中至少一向的定向作用力的螺旋加载机构对应安装在安装架体上； (4)根据标定要求，由螺旋加载机构对模拟刀头施加定向作用力，对车削测力仪进行单向标定或两向标定或三向逐向标定或三向同时标定。
2.在车床上对车削测力仪进行标定的标定装置，包括用于向固设于车削测力仪上的模拟刀头施加X向、Y向及Z向中至少一向的定向作用力的螺旋加载机构，其特征在于:所述的标定装置还包括用于安装在固设有车削测力仪的车床上的标定架，标定架包括安装架体，所述螺旋加载机构设置在所述安装架体上，安装架体的左右两端对应设有用于在车床主轴延伸的左右方向上与车床的三爪卡盘及尾座上分别设有的挡止件上的顶尖或顶尖孔对应插配的两顶尖孔或两顶尖，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖沿左右方向分布，安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线重合，所述标定架还包括用于与车床的导轨可拆固连以支撑安装架体的支撑座，支撑座和安装架体采用下述其中一种联接方式联接: (1)支撑座和安装架体固定连接； (2)支撑座包括用于与车床的导轨可拆固连的安装底座，安装底座与安装架体之间设有可驱动安装架体绕所述安装架体上的两顶尖孔或两顶尖的轴线转动并在安装架体转动调整后对安装架体定位锁止的支撑调整机构。
3.根据权利要求2所述的标定装置，其特征在于:所述的安装架体包括沿左右方向布置的左顶杆、右顶杆及桥接在两顶杆之间的Y向标定夹具、Z向标定夹具，所述安装架体上的两顶尖孔对应设置在两顶杆的外端，螺旋加载机构包括对应左右方向的X向螺旋加载机构、对应前后方向的Y向螺旋加载机构及对应上下方向的Z向螺旋加载机构，X向螺旋加载机构设置在右顶杆上，Y向标定夹具包括沿前后方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Y向连杆及桥接在两Y向连杆之间的沿左右方向延伸的Y向横杆，所述Y向螺旋加载机构设置在Y向横杆上，Z向标定夹具包括沿上下方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Z向连杆及桥接在两Z向连杆之间的沿左右方向延伸的Z向横杆，所述Z向螺旋加载机构设置在Z向横杆上。
4.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于:所述的Z向标定夹具在上下方向上处于两顶杆的中心线的一侧，在两顶杆的中心线的另一侧设有Z向加强杆机构，Z向加强杆机构包括沿上下方向并行延伸并分别对应与两顶杆固定装配的两个Z向加强连杆及桥接在两Z向加强连杆之间的沿左右方向延伸的Z向加强横杆。
5.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于:所述的Y向标定夹具的Y向连杆上设有沿前后方向延伸的导向长孔，所述支撑座还包括对应Y向连杆的导向长孔布置并固设在所述安装底座上的立柱，所述支撑调整机构为螺旋调整机构，螺旋调整机构包括轴向沿上下反向延伸的插装在所述Y向连杆的导向长孔中并与该导向长孔移动配合的支撑螺柱，支撑螺柱的上下两端分别对应设有上螺纹段、下螺纹段，支撑螺柱的下螺纹段对应与所述立柱的顶部开设有向下延伸的螺纹孔螺旋插接，支撑螺柱上设有与对应Y向连杆顶压配合以在支撑螺柱转动时可驱动安装架体绕所述两顶尖孔的轴线转动的支撑凸缘，支撑螺柱的上螺纹段上螺旋套装有用于紧固连接支撑螺柱和安装架体的紧固螺母。
6.根据权利要求3或4或5所述的标定装置，其特征在于:所述的标定装置包括模拟刀头，该模拟刀头上开设有与X向螺旋加载机构对应的X向加载孔、与Y向螺旋加载机构对应的Y向加载孔及与Z向螺旋加载机构的Z向加载孔,三个螺旋加载孔的中心线相交于设定的交汇点，所述三个螺旋加载机构均包括测力计和加力旋钮，测力计具有与对应加载孔对应的压力输出端和与加力旋钮相对应的压力输入端，在加力旋钮和测力计的压力输入端之间设有用于传递加力旋钮向测力计施加压力的中间传力滑块，所述螺旋加载机构还包括固设在安装架体上的与中间传力 滑块在加力旋钮轴向上移动配合、在加力旋钮周向上止旋配合的止旋套。
【文档编号】B23Q17/09GK103551923SQ201310510259
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】任凤章, 王宇飞, 吴锐, 张旦闻, 罗玉梅, 孙娟, 田保红, 魏世忠, 张军涛 申请人:河南科技大学