一种静刚度测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及机床功能部件基本性能参数测试技术领域，尤其涉及一种静刚度测量装置及其测量方法。

背景技术：

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。车床刚度是指车床上安装刀具的部件与安装工件的部件抵抗外力作用下产生变形的能力，它是评价车床工作性能的主要指标之一。车床在不同状态下所表现出的刚度是不相同的，在动态下表现的刚度为动态刚度，简称动刚度；在静态下表现的刚度为静态刚度，简称静刚度。

随着高精密加工的广泛应用，对车床的静态刚度性能要求越来越高，车床的静刚度是车床保证几何精度的重要因素，同时车床的几何精度直接影响到车床加工零件的精度。

车床静刚度检测装置传统的测量完全凭借经验，或者理论，误判断可能性大，不能满足精确测量车床静刚度的需求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种静刚度测量装置，能减小静刚度值的误判断的可能性。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种静刚度测量装置，包括：第一径向测量机构和第二径向测量机构；

所述第一径向测量机构包括第一被测件、第一安装座和第一位移测量仪，所述第一被测件固定设置，所述第一被测件的后端与所述第一安装座的前端连接，所述第一位移测量仪用于测量所述第一被测件的径向变形量；

所述第二径向测量机构包括第二被测件、加力器组件和第二位移测量仪，所述加力器组件的前端设于所述第一安装座的侧面，所述加力器组件的后端与所述第二被测件径向连接，所述第二被测件固定设置，所述加力器组件用于向所述第一安装座的侧面和所述第二被测件的径向施加载荷并获取施加载荷数据，所述第二位移测量仪用于测量所述第二被测件的径向变形量。

进一步地，所述第二径向测量机构还包括第二安装座，所述第二安装座的前端连接所述第一安装座的侧面，所述第二安装座的后端连接所述加力器组件的前端，所述加力器组件通过所述第二安装座向所述第一安装座的侧面施加载荷。

进一步地，所述加力器组件包括相连的力传感器和施加力元件，所述力传感器的前端和后端分别连接所述第二安装座的后端和所述施加力元件的前端，所述施加力元件的后端与所述第二被测件的径向连接。

进一步地，所述施加力元件为气动型施加力元件、液压型施加力元件或螺纹型施加力元件。

进一步地，所述第一径向测量机构还包括卡盘，所述第一安装座通过所述卡盘与所述第一被测件夹紧，所述第一位移测量仪设于所述卡盘上；

所述第二位移测量仪设于所述第二被测件的受力面处以测量所述第二被测件的径向变形量。

进一步地，所述第一被测件为车床的主轴，所述第二被测件为车床的刀架，所述第一安装座的后端与车床的尾架固定连接。

进一步地，所述第一位移测量仪和第二位移测量仪分别为电涡流传感器。

本发明的目的之二在于提供一种静刚度测量装置的测量方法。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

上述所述静刚度测量装置的测量方法：通过加力器组件向第一安装座的侧面和第二被测件的径向施加载荷，再由加力器组件获取施加载荷数据f；接着利用第一位移测量仪和第二位移测量仪分别测量并获取第一被测件的径向变形量a和第二被测件的径向变形量b；最后分别得出所述第一被测件的径向静刚度和第二被测件的径向静刚度

进一步地，所述加力器组件包括相连的力传感器和施加力元件，所述力传感器的前端和后端分别连接所述第二安装座的后端和所述施加力元件的前端连接，所述施加力元件的后端与所述第二被测件的径向连接；

通过所述施加力元件向第一安装座的侧面和第二被测件的径向施加载荷，再由力传感器获取施加载荷数据f。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的静刚度测量装置减小了静刚度值的误判断的可能性，能够同时对第一被测件和第二被测件的静刚度进行测量，满足精确测量车床静刚度的需求。

附图说明

图1是本发明实施例的静刚度测量装置的俯视图。

图2是图1中a处的局部放大图。

图3是本发明实施例的第二被测件的立体图。

图中：10、第一被测件；11、第一安装座；12、第一位移测量仪；20、第二被测件；21、加力器组件；211、力传感器；212、施加力元件；22、第二位移测量仪；23、第二安装座；30、尾架。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参照图1，图1为静刚度测量装置的俯视图，静刚度测量装置适用于车床、立式加工中心、卧室加工中心、龙门加工中心等类型的数控机床整机静刚度检测。特别是斜床身t型刀架车床，根据对刀架和主轴的静刚度检测结果评价机床整机静刚度性能的优劣。

参照图2，图2为静刚度测量装置a处的局部放大图，静刚度测量装置包括第一径向测量机构和第二径向测量机构，第一径向测量机构包括第一被测件10、第一安装座11和第一位移测量仪12，在本发明实施例中，第一被测件10可以为车床的主轴，第一安装座11的后端与车床的尾架30固定连接。第一被测件10固定设置以保证第一位移测量仪12的测量数据准确。第一被测件10的后端与第一安装座11的前端连接，第一位移测量仪12用于测量第一被测件10的径向变形量。第二径向测量机构包括第二被测件20、加力器组件21和第二位移测量仪22，在本发明实施例中，第二被测件20可以为车床的刀架，如图3所示，图3为第二被测件20的立体图。加力器组件21的前端设于第一安装座11的侧面，加力器组件21的后端与第二被测件20径向连接，第二被测件20固定设置以保证第二位移测量仪22的测量数据准确。加力器组件21用于向第一安装座11的侧面和第二被测件20的径向施加载荷并获取施加载荷数据，第二位移测量仪22用于测量第二被测件20的径向变形量。本发明实施例的静刚度测量装置能有效同时测量出第一被测件10和第二被测件20的径向的静刚度，减少误判断的可能性，根据静刚度的测量结果评价车床整机静刚度性能的优劣。

第二径向测量机构还包括第二安装座23，第二安装座23连接第一安装座11和加力器组件21，第二安装座23的前端连接第一安装座11的侧面，第二安装座23的后端连接加力器组件21的前端，加力器组件21通过第二安装座23向第一安装座11的侧面施加载荷。

较佳地，加力器组件21包括相连的力传感器211和施加力元件212，力传感器211的前端和后端分别连接第二安装座23的后端和施加力元件212的前端，施加力元件212的后端与第二被测件20的径向连接。施加力元件212用于向第一安装座11的侧面和第二被测件20的径向施加载荷，力传感器211用于获取施加载荷的数据，再根据第一位移测量仪12和第二位移测量仪22测量得到的第一被测件10和第二被测件20的径向变形量，即可准确得到第一被测件10的径向静刚度和第二被测件20的径向静刚度，减小了误判断的可能性。本实施例中，施加力元件212为气动型施加力元件212、液压型施加力元件212或螺纹型施加力元件212。

第一径向测量机构还包括卡盘(未示出)，第一安装座11通过卡盘与第一被测件10夹紧，第一位移测量仪12设于卡盘上获取第一被测件10的径向变形量；第二位移测量仪22设于第二被测件20的受力面处以测量第二被测件20的径向变形量。

较佳地，第一位移测量仪12和第二位移测量仪22分别为电涡流传感器，在其他实施例中，第一位移测量仪12和第二位移测量仪22可以分别为千分表。

静刚度测量装置的测量方法为：通过施加力元件212向第一安装座11的侧面和第二被测件20的径向施加载荷，再由力传感器211获取施加载荷数据f，第一安装座11的侧面和第二被测件20的径向受到的力是相同的；接着利用第一位移测量仪12和第二位移测量仪22分别测量并获取主轴的径向变形量a和刀架的径向变形量b；最后分别得出主轴的径向静刚度和刀架的径向静刚度误判断的可能性小。

综上，本发明的静刚度测量装置提高了静刚度的测量精度，减小了误判断的可能性，能够同时对第一被测件和第二被测件的静刚度进行测量，满足精确测量车床静刚度的需求。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。