專利名稱：臥式加工中心的靜剛度測試法的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種數控機床的靜剛度測試方法，尤其是一種臥式加工中心的靜剛度 測試方法。
背景技術：
加工中心的靜剛度對系統的抗振性，系統的動剛度及自激振動的穩定性極限有著 重要的影響，進而影響零件的加工效率和表面質量。由彈性力學知識告訴我們要想知道加 工中心的靜剛度，必須要對其施加一定得外力，測得其在該外力作用下的相應的應變，從而 由本構方程計算得出加工中心的靜剛度。對于普通的機床的靜剛度的測試方法，研究已經 比較深入，但對于數控加工中心(圖1，2)的靜剛度測試，研究相對較少，同時在實驗測定方 面還沒有比較理想的測量方法。目前，在對箱中箱結構的龍門架靜剛度的測試中，測試方法 可操作性較差，測試結果不夠理想。
發明內容
本發明針對目前的數控加工中心的靜剛度測試方法操作性較差，測試結果不夠理 想的缺點，結合箱中箱結構加工中心的實際結構特點，而提供一種臥式加工中心的靜剛度 測試方法，該測試方法不僅可以應用在具有箱中箱結構的臥式加工中心上，而且還可以應 用在具有相似結構的臥式加工中心上。為實現上述目的，本發明的技術方案是 一種臥式加工中心的靜剛度測試方法，其步驟是
1.模擬機床工作時主軸承受切削力工作情況
通過加載器對臥式加工中心的主軸刀柄施加載荷，在主軸頭部和龍門框架的上部左、 右兩側設立三個檢測點，并將主軸定位在機床的龍門框架的中心位置一處，中心位置左、 右，上、下以及對角八處極限位置，
2.檢測機床不同部位的變形值
加載器安裝在工作臺上，加載力的大小通過安裝在加載器上的測力儀讀出，由激光干 涉儀發出激光束，通過分光器后分為兩路光，一路光經過分光器后反射回來，另一路光由安 裝在檢測點處的反射鏡反射回來，在激光干涉儀處兩路反射回來的光束產生干涉條紋，在 加載載荷的情況下，干涉條紋產生明暗變化變化次數由計數器計數，通過計算機系統將其 轉換為變形的位移量，顯示在屏幕上。加載器采用表針指示式鋼環測力儀，其加載量應根據加工中心的實際切削工況來 確定，其數值大小由測力儀表盤讀出；位移變形檢測采用雙頻激光干涉儀，其安裝的高度與 應和反射鏡處于同一水平位置，以保證能夠準確接發光線。本發明的有益效果是；本發明采用九點靜剛度測試法是基于統計平均的規律設計 產生而來的，具有較強的實用性和較高的準確性。1.該方法對于立柱的靜剛度，特別是大體積的立柱靜剛度的測試比較適用，可以
3通過選取九個特征位置來進行施力操作，特征位置一般選取極限位置和中心位置，由于選 取了九個合適的特征位置，從而很好的測試到整體結構的靜剛度情況。2.該方法中所需的施加力由機床本身工作臺的移動產生。加載器安裝在工作臺 上，其加載量可以通過測力計上測力表讀出(也可以采用力傳感器由計算機處理后在顯示 屏上讀出)，其大小取決于工作臺的移動量多少。3.該方法中的應變檢測使用雙頻激光干涉儀，由于激光具有較好單色性和相干 性，能夠檢測到極其微小的應變變形，保證測試結果的準確性。4.該方法對“T”型結構布置的臥式加工中心都具有普遍的適用性；加載載荷力通 過機床本身工作臺的移動來產生，操作方便，不需要其他的載荷產生設備；采用激光干涉儀 檢測應力變形，通過計算機數據處理，由顯示屏顯示其數值，數據讀取方便，操作性強，準確 度較高。
圖1是典型箱中箱結構的加工中心立體示意圖2是典型“T”型結構布置的加工中心立體示意圖； 圖3是臥式加工中心靜剛度檢測方法示意圖； 圖4是加載裝置示意圖； 圖5是九點加載位置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的描述。本發明的臥式加工中心的靜剛度測試方法
(1)通過加載器1對臥式加工中心的主軸頭部施加載荷，模擬機床工作時主軸承受切 削力工作情況。在主軸頭部和龍門框架(立柱)上部左、右兩側設立三個檢測點，檢測三處受 力后的變形位移值。由激光干涉儀5發出激光束，通過分光器4后分為兩路光，一路光經過 分光器后反射回來，另一路光由安裝在檢測點處的反射鏡3回來，在激光干涉儀5處兩路反 射回來的光束產生干涉條紋，在加載載荷的情況下，干涉條紋產生明暗變化變化次數由計 數器計數，通過計算機系統6將其轉換為變形的位移量，顯示在屏幕上。參見圖3，圖4。(2)為了更好預測機床在任意行程位置實際加工時變形情況，在測量時將主軸 定位在機床上的特殊位置(中心位置的左、右，上、下以及對角八處極限位置和一處中心位 置)，以測得機床不同部位的變形值，從而能夠精確的分析機床各處的剛度，參見圖5。加載器1采用表針指示式鋼環測力儀2，其加載量應根據加工中心的實際切削工 況來確定，其數值大小由測力儀表盤讀出；位移變形檢測采用雙頻激光干涉儀，其安裝的高 度應和反射鏡處于同一位置，以保證能夠準確接發光線。
權利要求
1.一種臥式加工中心的靜剛度測試方法，其特征在于，其步驟是(一)模擬機床工作時主軸承受切削力工作情況通過加載器(1)對臥式加工中心的主軸頭部)加載荷，在主軸頭部和龍門框架的上 部左、右兩側設立三個檢測點，并將主軸定位在機床的龍門框架的中心位置一處，中心位置 左、右，上、下以及對角八處極限位置；(二)檢測機床不同部位的變形值加載器(1)安裝在工作臺上，加載力的大小通過安裝在加載器(1)上的測力儀(2)讀 出，由激光干涉儀(5)發出激光束，通過分光器(4)后分為兩路光，一路光經過分光器(4) 后反射回來，另一路光由安裝在檢測點處的反射鏡(3)回來，在激光干涉儀(5)處兩路反射 回來的光束產生干涉條紋，在加載載荷的情況下，干涉條紋產生明暗變化變化次數由計數 器計數，通過計算機系統(6)將其轉換為變形的位移量，顯示在屏幕上。
2.根據權利要求1所述的臥式加工中心的靜剛度測試方法，其特征在于上述步驟中 所用的加載器(1)采用表針指示式鋼環測力儀(2)，其加載量根據加工中心的實際切削工 況來確定，其數值大小由測力儀表盤讀出；位移變形檢測采用雙頻激光干涉儀，其安裝的高 度與應和反射鏡(3)處于同一位置，以保證能夠準確接發光線。
全文摘要
本發明涉及一種臥式加工中心的靜剛度測試方法首先模擬機床工作時主軸承受切削力工作情況，通過加載器對臥式加工中心的主軸頭部加載荷，在主軸頭部和龍門框架的上部左、右兩側設立三個檢測點，并將主軸定位在機床的龍門框架的中心位置一處，中心位置左、右，上、下以及對角八處極限位置，然后，檢測機床不同部位的變形值，加載器安裝在工作臺上，加載力的大小通過安裝在加載器上的測力儀讀出，采用激光干涉儀來完成應變檢測。本發明采用九點靜剛度測試法是基于統計平均的規律設計產生而來的，具有較強的實用性和較高的準確性。該方法操作方便，實驗架構簡單，實驗設備要求較低。
文檔編號G01B11/16GK102004021SQ20101052126
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月27日 優先權日2010年10月27日
發明者徐增豪, 施文軍, 林建中, 沈小林, 程紅衛, 陳偉 申請人:上海理工大學, 上海第三機床廠