过程
[0017] 通过液压装置锁紧刀架，在特定工位上安装一把刀杆，在刀杆上按照规定力矩要 求施加切向载荷，施加力时应避免载荷冲击成分；位移测量装置固定约束，其探头垂直触及 刀盘承载板，测点位于刀盘边缘处的固定位置，与加载点处于同一垂直线上；试验后刀架运 转正常，千分表读取其弹性变形量应符合规定要求，测试后刀架的精度仍应符合几何精度 规定要求。
[0018] 本发明的载荷力方向自控的数控刀架静刚度测试装置，包括测试台架、刀架固定 底盘、数控刀架、力传感器、位移测试装置、千斤顶、千斤顶连接帽、力传感器下连接块、力传 感器上连接块、独立加载块、刀盘承载板、刀杆和刀杆压块，所述数控刀架通固定安装于刀 架固定底盘上，所述刀架固定底盘和千斤顶固定安装于测试台架上；所述千斤顶连接帽块 固定安装在千斤顶的顶端，所述千斤顶连接帽顶部、力传感器上连接块顶部、独立加载块顶 部均为凸出的半球形结构，半球的直径小于其下部连接部位尺寸；所述力传感器下连接块 底部具有第一圆弧凹槽，第一圆弧凹槽半径大于千斤顶连接帽顶部半球的半径；所述加载 块底部具有第二圆弧凹槽，第二圆弧凹槽半径大于力传感器上连接块顶部半球的半径，所 述数控刀架上固定安装有刀杆和刀盘承载板，所述独立加载块的顶端抵靠在刀杆上的力加 载点上，所述位移测试装置的测点在刀盘承载板上，所述力加载点和测点同一垂直于地面 的直线上。
[0019] 具体地，刀架通过底座螺栓固定于刚性较大的刀架固定底盘，防止刚性不够而引 起的变形对测试结果的误差和影响。液压或者螺旋千斤顶顶部设计千斤顶连接帽，千斤顶 连接帽底部凹槽为空心圆柱状结构，直接通过过盈配合固定在千斤顶的顶端。千斤顶连接 帽顶部设计为半圆球结构，以保证载荷力的单点传递和单点加载。
[0020] 位移测量装置可选用电涡流传感器或者千分表，要求电涡流传感器探头或者千分 表顶针必须垂直于目标测点（刀盘承载板）；这里要求电涡流传感器探头或者千分表需要使 用万向磁力表座固定，并且磁座基准设计为地面。
[0021] 有益效果：本发明将载荷与位移选取不同的基准，并通过特别设计的滚动球副连 接机构，使千斤顶、力传感器以及独立加载块连接成一种可摆动的力加载杆。力加载杆表现 出的效果为：载荷力的可以通过装置自身的运动达到作用方向的自动调整以及自我控制， 保证载荷力方向始终垂直于刀杆加载点，防止载荷力的方向发生偏移和改变；保证了载荷 力方向的垂直性和加载点位置的准确性。
[0022] 目前刀架厂家的测试基准为测试台架，测出的是相对位移，包含了台架的刚度，相 当于两个心和K b串联的总刚度变成了
[0023]
【主权项】
1. 一种载荷力方向自平衡的加载装置，其特征在于：包括测试台架、通过球副依次连 接的千斤顶、力传感器和独立加载块，所述千斤顶固定安装在测试台架上，所述独立加载块 的顶端为半球形，所述加载装置的载荷始终垂直于被加载平面。
2. 根据权利要求1所述的一种载荷力方向自平衡的加载装置，其特征在于：所述加载 装置还包括千斤顶连接帽、力传感器下连接块和力传感器上连接块，所述千斤顶连接帽固 定安装在千斤顶的顶端，所述千斤顶连接帽和力传感器上连接块顶部均具有球冠凸，所述 力传感器下连接块和独立加载块的底部均具有与所述球冠凸相匹配的球冠凹。
3. -种力方向自控的数控刀架静刚度测试平台，包括加载装置和位移测试装置，其特 征在于：所述加载装置固定在测试台架上，是主要由千斤顶和力传感器通过球副连接而成 的直线加载机构；所述位移测试装置与地面相对固定，被测数控刀架通过刚性固定底盘固 定在测试台架上，所述数控刀架上固定安装有刀盘承载板和刀杆，所述刀盘承载板上具有 测试点，所述刀杆上具有力加载点，所述力加载点和测试点位于同一垂直于地面的直线上。
4. 根据权利要求3所述的一种力方向自控的数控刀架静刚度测试平台，其特征在于： 所述直线加载机构还包括千斤顶连接帽、力传感器下连接块、力传感器上连接块和独立加 载块，所述千斤顶连接帽固定安装在千斤顶的顶端，所述千斤顶连接帽顶部为第一球冠凸， 力传感器上连接块顶部为第二球冠凸，独立加载块顶部为第三球冠凸；所述力传感器下连 接板底部为第一球冠凹，第一球冠凹半径大于第一球冠凸半径；所述加载块底部为第二球 冠凹，第二球冠凹半径大于第二球冠凸的半径。
5. 根据权利要求4所述的一种力方向自控的数控刀架静刚度测试平台，其特征在于： 所述第一、第二球冠凸与第一、第二球冠凹通过点接触滑配，球冠凸在球冠凹内的滚动使力 传感器具有左右摆动的自由度，第三球冠凸直接作用于刀杆加载点。
6. 根据权利要求4所述的一种力方向自控的数控刀架静刚度测试平台，其特征在于： 所述力传感器是S型力传感器，所述力传感器的上、下部均具有螺孔，所述力传感器下连接 块的顶部和上连接块的底部均具有与所述螺孔配合的螺杆。
【专利摘要】本实用新型公开了一种载荷力方向自平衡的加载装置及力方向自控的数控刀架静刚度测试平台，属于数控机床功能部件基本性能参数测试领域。加载装置固定在测试台架上，通过球副的自平衡保证载荷力方向始终垂直于刀杆，不发生偏移；实现力的单点集中加载，保证加载位置的准确性；测试装置以地面为基准，测点选用设计的刀盘承载板，测点、载荷点位于同一垂直线上，克服了机床其他功能部件变形引起的测试误差。本装置和保证了载荷力方向、位置的准确性，也可应用到机床其他功能部件以及相关机械产品的静刚度测试中。
【IPC分类】G01M13-00
【公开号】CN204461728
【申请号】CN201520082162
【发明人】孙蓓蓓, 刘鑫, 陈南, 张建润, 卢熹
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月5日