本實用新型屬于機(jī)床性能測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置。

背景技術(shù)：

目前，對于數(shù)控機(jī)床中的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，通過五軸聯(lián)動可滿足復(fù)雜曲面零件的高精度加工，且在諸多行業(yè)內(nèi)成為了不可或缺的加工設(shè)備。由于機(jī)床制造企業(yè)不同，各機(jī)床制造企業(yè)的機(jī)床產(chǎn)品在性能上往往也會不同，由于機(jī)床性能存在差異，導(dǎo)致機(jī)床的實際加工能力也存在明顯差異。對于機(jī)床采購企業(yè)而言，都希望能夠利用較低的價格購買到性能更優(yōu)的機(jī)床產(chǎn)品，但是實際情況是，機(jī)床價格往往和機(jī)床性能掛鉤，機(jī)床性能越優(yōu)良，機(jī)床的價格越昂貴，主要原因是機(jī)床性能的獲得往往需要高昂測試成本。

在機(jī)床定型前，機(jī)床的性能測試是必不可少的環(huán)節(jié)，通過機(jī)床性能測試過程，可以不斷發(fā)現(xiàn)機(jī)床在使用過程中可能出現(xiàn)的故障，再根據(jù)故障診斷結(jié)果來改進(jìn)原有設(shè)計，進(jìn)一步提升機(jī)床性能，直到測試出機(jī)床的極限性能，并在極限性能下將機(jī)床定型。

現(xiàn)階段，機(jī)床性能測試的實現(xiàn)方式主要有兩種，第一種是通過機(jī)床實際加工材料實物來實現(xiàn)的，第二種是通過計算機(jī)模擬機(jī)床加工過程來實現(xiàn)的；通過第一種方式進(jìn)行的機(jī)床性能測試，需要消耗大量的材料實物和加工刀具，而加工刀具的價格是非常昂貴的，往往一次性能測試過程就需要耗費數(shù)把加工刀具，而上述花費都會計入機(jī)床的制造成本，但這種機(jī)床性能測試方式是最可靠的，能夠保證機(jī)床在出廠后具有最優(yōu)的性能，缺點是機(jī)床的制造成本高昂；通過第二種方式進(jìn)行的機(jī)床性能測試，雖然測試成本很低，但是測試可靠性同樣很低，計算機(jī)模擬的都是理想狀態(tài)下的加工過程，而實際加工過程則是具有不確定性的，即使在計算機(jī)中模擬完成了性能測試，但機(jī)床在實際加工過程中仍無法避免故障的發(fā)生，盡管機(jī)床的制造成本降低了，同時也犧牲了機(jī)床的性能。

因此，迫切需要尋找一種全新的機(jī)床性能測試手段，能夠真實模擬機(jī)床實際加工過程中的受力條件，又無需消耗材料實物和加工刀具，有效降低機(jī)床性能測試成本，保證機(jī)床優(yōu)良性能的同時降低機(jī)床制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，能夠真實模擬機(jī)床實際加工過程中的受力條件，又無需消耗材料實物和加工刀具，有效降低機(jī)床性能測試成本，保證機(jī)床優(yōu)良性能的同時降低機(jī)床制造成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，包括X向切削力加載組件、Y向切削力加載組件及Z向切削力加載組件，所述X向切削力加載組件包括X向?qū)к壥降鬃癤向滑臺，所述Y向切削力加載組件包括Y向?qū)к壖癥向滑塊，所述Z向切削力加載組件包括Z向?qū)к壖癦向滑塊；

所述X向滑臺設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃?內(nèi)，X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃瑒优浜希赬向滑臺與X向?qū)к壥降鬃幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃g設(shè)置有X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；

所述Z向?qū)к壺Q直固裝在X向滑臺上，Z向滑塊套裝于Z向?qū)к壣希琙向滑塊與Z向?qū)к壔瑒优浜希赯向滑塊與Z向?qū)к壍幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在Z向滑塊與Z向?qū)к壷g設(shè)置有Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；

所述Y向?qū)к壦皆O(shè)置在X向?qū)к壥降鬃戏剑琘向?qū)к壟cX向?qū)к壥降鬃啻怪保琘向滑塊套裝于Y向?qū)к壣希琘向滑塊與Y向?qū)к壔瑒优浜希赮向滑塊與Y向?qū)к壍幕瑒咏佑|面之間加裝有阻尼片，在Y向滑塊與Y向?qū)к壷g設(shè)置有Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件，Y向滑塊固定連接在Z向滑塊上。

所述X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括X向預(yù)緊螺栓、X向滾珠式導(dǎo)向塊及X向?qū)虬疾郏琗向預(yù)緊螺栓安裝在X向滑臺上，X向?qū)虬疾墼O(shè)置在X向?qū)к壥降鬃希琗向滾珠式導(dǎo)向塊位于X向預(yù)緊螺栓與X向?qū)虬疾壑g，X向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與X向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，X向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于X向?qū)虬疾蹆?nèi)。

所述Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Y向預(yù)緊螺栓、Y向滾珠式導(dǎo)向塊及Y向?qū)虬疾郏琘向預(yù)緊螺栓安裝在Y向滑塊上，Y向?qū)虬疾墼O(shè)置在Y向?qū)к壣希琘向滾珠式導(dǎo)向塊位于Y向預(yù)緊螺栓與Y向?qū)к壷g，Y向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與Y向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Y向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Y向?qū)虬疾蹆?nèi)。

所述Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Z向預(yù)緊螺栓、Z向滾珠式導(dǎo)向塊及Z向?qū)虬疾郏琙向預(yù)緊螺栓安裝在Z向滑塊上，Z向?qū)虬疾墼O(shè)置在Z向?qū)к壣希琙向滾珠式導(dǎo)向塊位于Z向預(yù)緊螺栓與Z向?qū)к壷g，Z向預(yù)緊螺栓的螺桿底端與Z向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Z向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Z向?qū)虬疾蹆?nèi)。

在所述X向?qū)к壥降鬃卤砻嬖O(shè)置有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤及轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤水平固裝在X向?qū)к壥降鬃卤砻妫D(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤滑動接觸配合，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤之間連接有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓。

在所述Y向?qū)к壣戏桨惭b有支架，在支架上表面設(shè)置有擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括擺頭回轉(zhuǎn)向定盤及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤豎直固裝在支架上表面，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤滑動接觸配合，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤之間連接有擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓。

在所述擺頭回轉(zhuǎn)向動盤固定安裝有阻尼電機(jī)，阻尼電機(jī)的電機(jī)軸與機(jī)床刀具主軸固定連接配合。

在所述X向?qū)к壥降鬃鶅?nèi)共設(shè)置有兩個X向滑臺，在每個X向滑臺上均設(shè)置有兩根Z向?qū)к墸诿扛鵝向?qū)к壣隙荚O(shè)有一個Z向滑塊，在每個Z向滑塊上都固連有一個Y向滑塊；所述Y向?qū)к壒苍O(shè)置有兩根，且處于同一個X向滑臺上的兩個Y向滑塊串聯(lián)在同一根Y向?qū)к壣希瑑筛鵜向?qū)к壣系腨向滑塊兩兩對應(yīng)固連。

在所述Z向?qū)к壟cX向?qū)к壥降鬃g加裝有結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架，結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架包括Z向立桿和X向?qū)к壥巾斄海赯向?qū)к夗敹税惭b有X向輔助滑臺板，Z向立桿固定安裝在X向?qū)к壥降鬃cX向?qū)к壥巾斄褐g，X向輔助滑臺板位于X向?qū)к壥巾斄簝?nèi)，X向輔助滑臺板與X向?qū)к壥巾斄夯瑒优浜稀?/p>

所述的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置的使用方法，包括如下步驟：

步驟一：選定一個需要進(jìn)行性能測試的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺上，并將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺固定連接在一起，再將機(jī)床刀具主軸與阻尼電機(jī)的電機(jī)軸固定連接在一起；

步驟二：設(shè)定一組切削力；

步驟三：利用扭力扳手分別擰緊X向預(yù)緊螺栓、Y向預(yù)緊螺栓、Z向預(yù)緊螺栓、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓及擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，使X向滑臺與X向?qū)к壥降鬃g的摩擦力、Y向滑塊與Y向?qū)к壷g的摩擦力、Z向滑塊與Z向?qū)к壷g的摩擦力、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤之間的摩擦力、擺頭回轉(zhuǎn)向定盤及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤之間的摩擦力分別等于所設(shè)定的切削力，由于摩擦力無法在扭力扳手上直接讀出，通過扭力扳手只能直接讀出擰緊力矩，而擰緊力矩需要通過計算得到，計算公式為M＝KFd/μ，式中，M為擰緊力矩，K為擰緊力系數(shù)，F(xiàn)為摩擦力，d為預(yù)緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)；

步驟四：啟動機(jī)床并運行加工程序，開始模擬機(jī)床的加工過程，并真實模擬機(jī)床在受力條件下的實際運行狀態(tài)，進(jìn)而測試出在當(dāng)前切削力條件下的機(jī)床性能；

步驟五：重新設(shè)定切削力，重復(fù)步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機(jī)床性能測試。

本實用新型的有益效果：

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種全新的機(jī)床性能測試手段，通過全新設(shè)計的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，在與機(jī)床進(jìn)行配裝使用后，能夠真實模擬出機(jī)床實際加工過程中的受力條件，完全不用消耗材料實物和加工刀具，有效降低了機(jī)床性能測試成本，在保證機(jī)床優(yōu)良性能的同時還有效降低了機(jī)床制造成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置立體圖；

圖2為本實用新型的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置正視圖；

圖3為本實用新型的一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置側(cè)視圖；

圖中，1—X向?qū)к壥降鬃?—X向滑臺，3—Y向?qū)к墸?—Y向滑塊，5—Z向?qū)к墸?—Z向滑塊，7—X向預(yù)緊螺栓，8—X向?qū)虬疾郏?—Y向預(yù)緊螺栓，10—Y向?qū)虬疾郏?1—Z向預(yù)緊螺栓，12—Z向?qū)虬疾郏?3—轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤，14—轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤，15—轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，16—支架，17—擺頭回轉(zhuǎn)向定盤，18—擺頭回轉(zhuǎn)向動盤，19—擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓，20—阻尼電機(jī)，21—結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1、2、3所示，一種擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置，包括X向切削力加載組件、Y向切削力加載組件及Z向切削力加載組件，所述X向切削力加載組件包括X向?qū)к壥降鬃?及X向滑臺2，所述Y向切削力加載組件包括Y向?qū)к?及Y向滑塊4，所述Z向切削力加載組件包括Z向?qū)к?及Z向滑塊6；

所述X向滑臺2設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃?內(nèi)，X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃?滑動配合，在X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃?的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃?之間設(shè)置有X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；

所述Z向?qū)к?豎直固裝在X向滑臺2上，Z向滑塊6套裝于Z向?qū)к?上，Z向滑塊6與Z向?qū)к?滑動配合，在Z向滑塊6與Z向?qū)к?的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在Z向滑塊6與Z向?qū)к?之間設(shè)置有Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件；

所述Y向?qū)к?水平設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃?上方，Y向?qū)к?與X向?qū)к壥降鬃?相垂直，Y向滑塊4套裝于Y向?qū)к?上，Y向滑塊4與Y向?qū)к?滑動配合，在Y向滑塊4與Y向?qū)к?的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在Y向滑塊4與Y向?qū)к?之間設(shè)置有Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件，Y向滑塊4固定連接在Z向滑塊6上。

所述X向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括X向預(yù)緊螺栓7、X向滾珠式導(dǎo)向塊及X向?qū)虬疾?，X向預(yù)緊螺栓7安裝在X向滑臺2上，X向?qū)虬疾?設(shè)置在X向?qū)к壥降鬃?上，X向滾珠式導(dǎo)向塊位于X向預(yù)緊螺栓7與X向?qū)虬疾?之間，X向預(yù)緊螺栓7的螺桿底端與X向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，X向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于X向?qū)虬疾?內(nèi)。

所述Y向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Y向預(yù)緊螺栓9、Y向滾珠式導(dǎo)向塊及Y向?qū)虬疾?0，Y向預(yù)緊螺栓9安裝在Y向滑塊4上，Y向?qū)虬疾?0設(shè)置在Y向?qū)к?上，Y向滾珠式導(dǎo)向塊位于Y向預(yù)緊螺栓9與Y向?qū)к?之間，Y向預(yù)緊螺栓9的螺桿底端與Y向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Y向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Y向?qū)虬疾?0內(nèi)。

所述Z向預(yù)緊力加載結(jié)構(gòu)件包括Z向預(yù)緊螺栓11、Z向滾珠式導(dǎo)向塊及Z向?qū)虬疾?2，Z向預(yù)緊螺栓11安裝在Z向滑塊6上，Z向?qū)虬疾?2設(shè)置在Z向?qū)к?上，Z向滾珠式導(dǎo)向塊位于Z向預(yù)緊螺栓11與Z向?qū)к?之間，Z向預(yù)緊螺栓11的螺桿底端與Z向滾珠式導(dǎo)向塊的頂部相接觸，Z向滾珠式導(dǎo)向塊的底部滾珠位于Z向?qū)虬疾?2內(nèi)。

在所述X向?qū)к壥降鬃?下表面設(shè)置有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13及轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14水平固裝在X向?qū)к壥降鬃?下表面，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14滑動接觸配合，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14之間連接有轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓15。

在所述Y向?qū)к?上方安裝有支架16，在支架16上表面設(shè)置有擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件，擺頭回轉(zhuǎn)向切削力加載組件包括擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17豎直固裝在支架16上表面，擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18滑動接觸配合，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18的滑動接觸面之間加裝有阻尼片，在擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17與擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18之間連接有擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓19。

在所述擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18固定安裝有阻尼電機(jī)20，阻尼電機(jī)20的電機(jī)軸與機(jī)床刀具主軸固定連接配合。

在所述X向?qū)к壥降鬃?內(nèi)共設(shè)置有兩個X向滑臺2，在每個X向滑臺2上均設(shè)置有兩根Z向?qū)к?，在每根Z向?qū)к?上都設(shè)有一個Z向滑塊6，在每個Z向滑塊6上都固連有一個Y向滑塊4；所述Y向?qū)к?共設(shè)置有兩根，且處于同一個X向滑臺2上的兩個Y向滑塊4串聯(lián)在同一根Y向?qū)к?上，兩根Y向?qū)к?上的Y向滑塊4兩兩對應(yīng)固連。

在所述Z向?qū)к?與X向?qū)к壥降鬃?之間加裝有結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架21，結(jié)構(gòu)剛性加強(qiáng)穩(wěn)定架21包括Z向立桿和X向?qū)к壥巾斄海赯向?qū)к?頂端安裝有X向輔助滑臺板，Z向立桿固定安裝在X向?qū)к壥降鬃?與X向?qū)к壥巾斄褐g，X向輔助滑臺板位于X向?qū)к壥巾斄簝?nèi)，X向輔助滑臺板與X向?qū)к壥巾斄夯瑒优浜稀?/p>

所述的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床模擬切削力加載裝置的使用方法，包括如下步驟：

步驟一：選定一個需要進(jìn)行性能測試的擺頭轉(zhuǎn)臺式五軸機(jī)床，將模擬切削力加載裝置吊裝到機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺上，并將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)工作臺固定連接在一起，再將機(jī)床刀具主軸與阻尼電機(jī)20的電機(jī)軸固定連接在一起；

步驟二：設(shè)定一組切削力；

步驟三：利用扭力扳手分別擰緊X向預(yù)緊螺栓7、Y向預(yù)緊螺栓9、Z向預(yù)緊螺栓11、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓15及擺頭回轉(zhuǎn)向預(yù)緊螺栓19，使X向滑臺2與X向?qū)к壥降鬃?之間的摩擦力、Y向滑塊4與Y向?qū)к?之間的摩擦力、Z向滑塊6與Z向?qū)к?之間的摩擦力、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向定盤13與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)向動盤14之間的摩擦力、擺頭回轉(zhuǎn)向定盤17及擺頭回轉(zhuǎn)向動盤18之間的摩擦力分別等于所設(shè)定的切削力，由于摩擦力無法在扭力扳手上直接讀出，通過扭力扳手只能直接讀出擰緊力矩，而擰緊力矩需要通過計算得到，計算公式為M＝KFd/μ，式中，M為擰緊力矩，K為擰緊力系數(shù)，F(xiàn)為摩擦力，d為預(yù)緊螺栓的螺紋公稱直徑，μ為摩擦系數(shù)；

步驟四：啟動機(jī)床并運行加工程序，開始模擬機(jī)床的加工過程，并真實模擬機(jī)床在受力條件下的實際運行狀態(tài)，進(jìn)而測試出在當(dāng)前切削力條件下的機(jī)床性能；

步驟五：重新設(shè)定切削力，重復(fù)步驟三及步驟四，完成不同切削力條件下的機(jī)床性能測試。

實施例中的方案并非用以限制本實用新型的專利保護(hù)范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。