冗余驱动切削力模拟加载装置

1.本发明涉及数控机床可靠性测试技术领域，尤其是涉及一种冗余驱动切削力模拟加载装置。


背景技术：

2.数控机床是复杂的机电液系统，可靠性是其重要的性能之一，受到学术界与用户企业的广泛关注。早期故障试验是可以很好地磨合机床，暴露机床的薄弱点，提升机床的可靠性。但是通过切削进行早期故障试验，浪费切削材料，试验成本高。切削力模拟加载装置是一种良好的切削试验替代品，其可以对机床施加一定的力，模拟机床在真实加工中的受力状况。但是，相关技术中的切削力加载装置模拟切削力加载不均匀，难以模拟复杂工况的切削力，工作空间和负载能力小，切削力的模拟加载效果差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷及不足，提供一种冗余驱动切削力模拟加载装置，所述冗余驱动切削力模拟加载装置包括六条对称布置的支链，以模拟加载均匀的切削力，便于模拟工况更加复杂的切削力，增大工作空间和负载能力，切削力的模拟加载效果好。
4.本发明实施例的冗余驱动切削力模拟加载装置包括：主轴连接刀柄，所述主轴连接刀柄的上端与数控机床主轴连接，所述主轴连接刀柄的下端设有连接法兰，且所述连接法兰通过转动副与所述主轴连接刀柄可转动地连接；六条支链和安装板，所述安装板位于所述连接法兰的下方并与所述数控机床的工作台连接，六条所述支链均连接在所述连接法兰和所述安装板之间，六条所述支链与所述安装板的连接处沿所述安装板的周向均匀且间隔开，且六条所述支链中的任意一个与其余所述支链中的一个关于所述连接法兰对称，所述支链包括电动缸，所述电动缸的缸体与所述安装板连接，所述电动缸的活塞杆与所述连接法兰连接；电控柜，所述电控柜与所述电动缸连接，且电控柜可控制所述电动缸的活塞杆伸出，所述电动缸的活塞杆可朝向所述主轴连接刀柄压迫所述连接法兰以模拟切削力。
5.本发明的冗余驱动切削力模拟加载装置，连接法兰与主轴刀柄通过转动副连接，六条支链连接在连接法兰和安装板之间，支链包括电动缸，电动缸的缸体与安装板连接，电动缸的活塞杆与连接法兰连接，电动缸的活塞杆伸出可朝向主轴连接刀柄压迫连接法兰并向连接法兰传动，六条支链的下端沿安装板的周向均匀且间隔开，且六条支链中的任意一条与其余支链中的一条关于连接法兰对称，由此，六条支链相对于连接法兰对称且均匀布置，从而能够保证模拟切削力的多维度均匀加载，增大工作空间和负载能力，并模拟出更加复杂的切削力工况，模拟加载效果好。
6.在一些实施例中，六条所述支链包括第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链和第六支链，所述第一支链和所述第四支链关于所述连接法兰对称，所述第二支链和所述第六支链关于所述连接法兰对称，所述第三支链和所述第五支链关于所述连接法兰
对称，且所述第二支链的上端和所述第三支链的上端邻近，所述第五支链的上端和所述第六支链的上端邻近，所述第一支链相对所述第三支链和所述第五支链位置一致，所述第四支链相对所述第二支链和所述第六支链位置一致。
7.在一些实施例中，所述第一支链和所述第四支链相同，所述第二支链、所述第三支链、所述第五支链和所述第六支链相同。
8.在一些实施例中，所述冗余驱动切削力模拟加载装置还包括第一转动副和第二转动副，所述第一支链的所述电动缸的活塞杆和所述第四支链的所述电动缸的活塞杆各通过一个所述第一转动副与所述连接法兰连接，所述第二支链的所述电动缸的活塞杆和所述第三支链的所述电动缸的活塞杆共同通过一个所述第二转动副与所述连接法兰连接，所述第五支链的所述电动缸的活塞杆和所述第六支链的所述电动缸的活塞杆共同通过一个所述第二转动副与所述连接法兰连接。
9.在一些实施例中，所述第一支链的所述电动缸和所述第四支链的所述电动缸具有防回转功能。
10.在一些实施例中，所述第一支链和所述第四支链均包括导向装置，所述导向装置包括导向卡板和导向杆，所述导向卡板连接在所述电动缸的缸体上端，所述导向卡板具有沿所述电动缸的伸缩方向延伸的导槽，所述导向杆与所述电动缸的活塞杆连接，且所述导向杆的部分可移动地配合在所述导槽内，所述导槽的内壁可止抵所述导向杆以阻止所述导向杆相对所述导向卡板转动。
11.在一些实施例中，所述导槽包括第一导槽和第二导槽，且所述第一导槽和所述第二导槽位于所述电动缸的活塞杆的不同侧，所述导向杆包括第一导向杆和第二导向杆，所述第一导向杆与所述第一导槽适配，所述第二导向杆与所述第二导槽适配。
12.在一些实施例中，所述支链还包括下连接件和拉力传感器，所述下连接件的下端与所述安装板连接，所述拉力传感器连接在所述下连接件和所述电动缸之间，所述电控柜与所述拉压力传感器连接以根据所述拉力传感器的信号对所述电动缸的输出力进行调整。
13.在一些实施例中，所述下连接件为虎克铰。
附图说明
14.图1是根据本发明实施例的冗余驱动切削力模拟加载装置的结构示意图。
15.图2是根据本发明实施例的冗余驱动切削力模拟加载装置的俯视图。
16.图3是根据本发明实施例的冗余驱动切削力模拟加载装置与数控机床的装配示意图。
17.图4是根据本发明实施例的冗余驱动切削力模拟加载装置的第四支链爆炸图。
18.附图标记：
19.安装板1，电动缸2，第一支链3，第二支链4，第二转动副401，第三支链5，第四支链6，导向装置601，导向卡板602，导向杆603，拉力传感器604，下连接件605，第一转动副606，第五支链7，第六支链8，连接法兰9，主轴连接刀柄10，数控机床11，工作台12，数控机床主轴13，电控柜14。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.如图1-图4所示，本发明的冗余驱动切削力模拟加载装置包括主轴连接刀柄10、六条支链、安装板1和电控柜14。需要说明的是，本技术的冗余驱动切削力模拟加载装置可以代替真实的切削试验，以模拟主轴连接刀柄10在实际切削作业时的受力状态。
22.如图1和图2所示，主轴连接刀柄10的上端与数控机床11的主轴连接，主轴连接刀柄10的下端设有连接法兰9，且连接法兰9通过转动副与主轴连接刀柄10可转动地连接。可以理解的是，转动副作为连接件可以使连接法兰9相对主轴连接刀柄10能够多角度摆动，避免出现接触卡死的问题。
23.如图1和图2所示，安装板1位于连接法兰9的下方并与数控机床11的工作台12连接，六条支链均连接在连接法兰9和安装板1之间，六条支链与安装板1的连接处沿安装板1的周向均匀且间隔布置，且六条支链中的任意一个与其余支链中的一个关于连接法兰9对称，支链包括电动缸2，电动缸2的缸体与安装板1连接，电动缸2的活塞杆与连接法兰9连接。
24.换言之，安装板1和连接法兰9之间连接多条支链，电动缸2的运动可以向连接法兰9传动，连接法兰9受力与主轴连接刀柄10接触，则电动缸2伸缩产生的力可以传递至主轴连接刀柄10以实现模拟切削力加载。
25.具体地，电控柜14与电动缸2连接，且电动柜可控制电动缸2的活塞杆伸出，电动缸2的活塞杆可朝向主轴连接刀柄10压迫连接法兰9以模拟切削力。
26.需要说明的是，相关技术中提出了包括五条支链的切削力模拟加载装置，但是，发明人发现，五条支链存在结构不对称的问题，工作空间和负载能力较小，难以模拟主轴连接刀柄在复杂工况下的切削力，模拟加载不均匀，范围窄。
27.而本技术中提出了六条支链，且六条支链与安装板1的连接处沿安装板1的周向均匀且间隔布置，且六条支链中的任意一个与其余支链中的一个关于连接法兰9对称，即六条支链称对称分布，且底部间隔均匀，从而能够模拟加载均匀的切削力，增大工作空间和负载能力。
28.本发明的冗余驱动切削力模拟加载装置，连接法兰与主轴连接刀柄通过转动副连接，六条支链连接在连接法兰和安装板之间，支链包括电动缸，电动缸的缸体与安装板连接，电动缸的活塞杆与连接法兰连接，电动缸的活塞杆伸出可朝向主轴连接刀柄压迫连接法兰并向连接法兰传动，六条支链的下端沿安装板的周向间隔布置，且六条支链中的任意一条与其余支链中的一条关于连接法兰对称，由此，六条支链相对于连接法兰对称且均匀布置，从而能够保证模拟切削力的多维度均匀加载，增大工作空间和负载能力，并模拟出更加复杂的切削力工况，模拟加载效果好。
29.进一步地，如图1所示，六条支链包括第一支链3、第二支链4、第三支链5、第四支链6、第五支链7和第六支链8，第一支链3和第四支链6关于连接法兰9对称，第二支链4和第六支链8关于连接法兰9对称，第三支链5和第五支链7关于连接法兰9对称，且第二支链4的上端和第三支链5的上端邻近，第五支链7的上端和第六支链8的上端邻近，且第一支链3相对第三支链5和第五支链7位置一致，第四支链6相对第二支链4和第六支链8位置一致。
30.由此，上端相邻近的第二支链4和第三支链5以及第五支链7和第六支链8，可以减
小支链与连接法兰9连接处的间隔，连接法兰9无需设置较大尺寸即可满足装配需求。且第一支链3和第四支链6在连接法兰9的周向上不倾斜，能够更好地实现对连接法兰9的多维度传动。
31.优选地，第一支链3和第四支链6相同，第二支链4、第三支链5、第五支链7和第六支链8相同。
32.进一步地，如图1所示，冗余驱动切削力模拟加载装置还包括第一转动副606和第二转动副401，第一支链3的电动缸2的活塞杆和第四支链6的电动缸2的活塞杆各通过一个第一转动副606与连接法兰9连接，即第一支链3和第二四支链分别对应一个第一转动副606。
33.如图1所示，第二支链4的电动缸2的活塞杆和第三支链5的电动缸2的活塞杆共同通过一个第二转动副401与连接法兰9连接，第五支链7的电动缸2的活塞杆和第六支链8的电动缸2的活塞杆共同通过一个第二转动副401与连接法兰9连接。换言之，第二支链4和第三支链5的上端连接在同一个第二转动副401上，第五支链7和第六支链8的上端连接在同一个转动副上。由此，针对第二支链4、第三支链5、第五支链7和第六支链8，连接法兰9上仅需要设置两个连接点以对应连接两个第二转动副401即可。
34.进一步地，第一支链3的电动缸2和第四支链6的电动缸2具有防回转功能。换言之，第一支链3的电动缸2和第四支链6的电动缸2的缸体与活塞杆仅通过移动副连接，电动缸2的活塞杆不能绕其轴线旋转，提高力加载的可靠性。
35.具体地，如图1和图4所示，第一支链3和第四支链6均包括导向装置601，导向装置601包括导向卡板602和导向杆603，导向卡板602连接在电动缸2的缸体上端，导向卡板602具有沿电动缸2的伸缩方向延伸的导槽，导向杆603与所述电动缸2的活塞杆连接，且导向杆603的部分可移动地配合在导槽内，且导槽的内壁可止抵导向杆603以阻止导向杆603相对导向部转动。
36.进一步地，如图4所示，导槽包括第一导槽和第二导槽，且第一导槽和第二导槽位于电动缸2的活塞杆的不同侧，导向杆603包括第一导向杆603和第二导向杆603，第一导向杆603与第一导槽适配，第二导向杆603与第二导槽适配。由此，当电动缸2的活塞杆均有回转趋势时，第一导槽可阻止第一导向杆603相对转动，第二导槽可阻止第二导向杆603转动，且两组导向杆603和导槽可以保证电动缸2防回转的可靠性。
37.进一步地，第一导向杆603和第二导向杆603可以一体形成，两者之间具有连接板，连接板可套设在电动缸2的活塞杆上并与活塞杆固连。
38.进一步地，如图4所示，支链还包括下连接件605和拉力传感器604，下连接件605的下端与安装板1连接，拉力传感器604连接在下连接件605和电动缸2之间，电控柜14与拉压力传感器连接以根据拉力传感器604的信号对电动缸2的输出力进行调整。
39.优选地，下连接件605为虎克铰。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。