一种车床静刚度性能测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种车床静刚度性能测量装置，尤其是车床静刚度的测量。

背景技术：
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车床静刚度是指在静载荷作用下，在规定方向上抵抗承装刀具与承装工件的部件间相对位置变化的能力。车床静刚度的测量方法采用单向加载测定法，其测量原理是车床处于静止状态下,模拟切削时的主要作用力,对车床部件施加静载荷,测得各部件在不同载荷下的变形量,再根据加的力和变形量的关系进行数据分析与处理，从而计算出车床的静刚度。

现有测量方式一般是采用如下方法：在车床上安装了加载弓形加载器后，再在头架、尾座及刀架装置上安装千分表，测量时通过加力螺钉模拟刀具对车床施加切削力，再通过千分表，读出头架、尾座及刀架的变形量。切削力用标定好的测力环测定，最后手工计算出刚度值。该方法是用千分表测量，是机械式的，接触式的，在测试过程中，千分表的反应灵敏度不高，常常出现滞后现象，因此单次测量的数据偏差很大，需要多次重复，增大工作量，并且需要手工计算静刚度值和手工绘制曲线，对人员要求较高。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是设计一种采用电涡流传感器进行非接触式测量，并由单片机进行测量数据采集，并通过串口RS232传送给微型计算机分析的车床静刚度性能测量装置。

本实用新型技术方案是这样实现的：一种车床静刚度性能测量装置，其包括加载器、压力传感器和安装在头架、尾架及刀架的位移传感器；其特征是：安装在头架、尾架及刀架的位移传感器为电涡流传感器；所述压力传感器和电涡流传感器的电信号经前置放大器后，接入单片机；由单片机转换成数字信号，预处理后的数据经RS232串口通讯传送给微型计算机。

所述单片机外围包括有电源电路、前置放大器电路、RS232串口通讯电路、LED数码管显示电路和按键电路；由电源电路、按键电路和LED数码管显示电路提供适时监控和操作。

所述电涡流传感器通过磁吸或双面胶，临时吸附定位在车床相应位置。

所述微型计算机采用labview软件分析车床静刚度参数。

本实用新型采用电涡流传感器，实现非接触式测量，方便且精确；电涡流传感器和压力传感器产生的电信号能由单片机直接读取，经由微型计算机对采集的数据进行分析，实时显示测量数据，生成测量曲线等，测量过程直观明了。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1示出是车床静刚度性能测量装置结构示意图

图2示出是单片机外围结构示意图

图3示出电涡流传感器示意图

其中

1—加载器 2—压力传感器 3—电涡流传感器 31—磁铁

4—前置放大器 5—单片机 6—RS232串口 7—微型计算机

8—车床

具体实施方式：

参照图1，车床静刚度性能测量装置，其包括加载器1、压力传感器2和安装在车床8头架、尾架及刀架的位移传感器，该位移传感器采用电涡流传感器3，实现非接触式电信号采集；压力传感器2来测量加载器的加载力值。

压力传感器2和电涡流传感器3的电信号经前置放大器4后，接入单片机5；由单片机5转换成数字信号，预处理后的数据经RS232串口6通讯传送给微型计算机7。

所述微型计算机采用labview软件分析车床静刚度参数。

本装置采用labview软件编写上位微型计算机监控界面，利用单片机作为下位机进行测量数据采集。

采用电涡流传感器来测量车床主轴前顶针、刀架、尾座后顶针在受力后的位移，选择柱式压力传感器来测量加载力的大小，利用STC12C5A60S2单片机作为微控制器，同时对这4个传感器的数值进行数据采集与处理。当外界有压力或者位移输入时，传感器就会将压力或者位移的变化转换为电信号输出，接着通过前置放大器将电信号转换成单片机可以进行转换为数据的电压或者电流信号，然后单片机把采集到的数据通过RS232串口传送到上位机。

当上位机接收到下位机传送来的信息后，接着对信息进行校验。如果正确就可以将信息分离成各个通道的值并对其进行标定，然后经过去噪滤波，显示并存储待用。当需要进行数据采集时，便可按下确定并开始记录，经过十次后便可以进行数据处理，显示F/P曲线并得到车床三向刚度值。

参照图2，单片机5外围包括有电源电路、前置放大器电路、RS232串口通讯电路、LED数码管显示电路和按键电路；前置放大器电路与前置放大器连接，采集传感器传送来的信号，RS232串口通讯电路与微型计算机7连接，向微型计算机7传送数字转换的信号；而电源电路、按键电路和LED数码管显示电路，提供下位机适时监控和操作的便利。

本装置采用STC12C5A60S2单片机作为微控制器。采用选择柱式压力传感器来测量加载力的值，型号选用YY-C110。传感器系统包括柱式压力传感器、延伸电缆和前置放大器，柱式压力传感器输出的是mV信号，经过前置放大器处理之后输出的电压为0-5V。采用电涡流传感器来测量车床主轴前顶针、刀架、尾座后顶针在受力后的位移。选择YY-HN600型号的电涡流传感器，传感器系统主要包括前置器、延伸电缆、探头，电涡流传感器输出的是mV信号，经过前置器处理之后输出的电压为0-5V。

参照图3，电涡流传感器3通过磁吸或双面胶，临时吸附定位在车床相应位置，也即在电涡流传感器3上设置有磁铁31，直接吸附在车床表面上，定位或解除方便的特点。