本实用新型属于机床功能部件精度测试领域，涉及一种数控伺服刀架精度检测装置，更确切地说，本实用新型涉及一种能够对不同类型的数控伺服刀架进行全面的刚性检测的检测装置及检测装置。
背景技术：
数控伺服刀架是数控机床的核心功能部件之一，其精度影响加工精度。厂家出厂前会依据厂标、国标检测刀架精度。国标GB/T20960-2007规定了一系列几何精度检测项目，其中包括刀架刚性检测项目。刀架刚性作为刀架性能的主要参考指标，国内主流生产商均配有功能参差不齐的刀架刚性检测装置。
对于刀架刚性检测方法，国标GB/T20960-2007中规定了轴向静力载荷与切向静力载荷以及相应载荷下的刀架最大位移变形量，但忽略了刀架实际加工中，仍受到径向力，即没有给出径向力载荷与相应载荷下的刀架最大位移变形量。国标GB/T20960-2007中并未规定刀架刚性检测项目的具体检测装置与装置使用方法，这离实际检测应用推广仍有距离。
现有专利或文献也只提到轴向、切向静力载荷施加装置，不涉及径向静力施加装置。此外，现有的轴向、切向静力载荷施加装置具有结构大，灵活性差，不宜安装，可操作性低等缺点。
本实用新型基于刀架用户与刀架可靠性试验角度，提出一种能够对不同类型的数控卧式伺服刀架进行快速的轴向、切向、径向三方向刚性检测的检测装置，并提出较详尽的检测装置使用方法，用于指导实际刀架刚性检测。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是目前数控卧式伺服刀架刚性检测装置结构大，灵活性差，不宜安装，可操作性低，检测装置功能不全面，不能对刀架进行较为全面的刚性检测。
本实用新型提供了一种能够对不同类型数控卧式伺服刀架进行轴向、切向、径向三方向刚性检测的检测装置，同时数字化加载力，减小装置体积，使其便于搬动，帮助使用者快速便捷的开展刀架刚性检测试验。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：
一种数控卧式伺服刀架刚性检测装置，由刀架试验台、检测台、刀架刚性检测架、刀架变形检测架和地平铁34组成；
所述的刀架试验台固定于地平铁34上，刀架刚性检测架置于检测台上，检测台置于刀架试验台两直角边，固定于地平铁34上，刀架变形检测架吸附于刀架试验台，且位于刀架刚性检测架载荷施加方向线上。
技术方案中所述的刀架试验台包括被测刀架40，刀架垫板41，刀架支撑台42，刀座43，刀盘44和专用检具16；被测刀架40的刀盘44各工位处设有刀座43，专用检具16按照实际刀具夹持方式，安装在工作位刀座43上，被测刀架40固定于刀架垫板41上，刀架垫板41 固定于刀架支撑台42上，刀架支撑台42固定于地平铁34上。
技术方案中所述的检测台包括检测平台Ⅰ1、检测平台垫板Ⅰ19、检测平台底座Ⅰ18、检测平台Ⅱ11、检测平台垫板Ⅱ12、检测平台底座Ⅱ13；
检测平台Ⅰ1与检测平台Ⅱ11上设有T型槽；检测平台Ⅰ1通过螺栓与检测平台垫板Ⅰ 19连接，检测平台垫板Ⅰ19通过螺栓与检测平台底座Ⅰ18连接，检测平台底座Ⅰ18固定于地平铁34上，置于被测刀架40正前方；
检测平台Ⅱ11通过螺栓与检测平台垫板Ⅱ12连接，检测平台垫板Ⅱ12通过螺栓与检测平台底座Ⅱ13连接，检测平台底座Ⅱ13固定于地平铁34上，置于被测刀架40工作位刀座 43侧面。
技术方案中所述的刀架刚性检测架部分包括转柄15、卡座2、锥形台30、加载块7、压力传感器6、加载头20、卡环21、弹簧22、导柱26、转柄轴承27、刚性支座Ⅰ10、刚性支座Ⅱ17、插销14；
刚性支座Ⅰ10固定于检测平台Ⅱ11上，刚性支座Ⅱ17固定于检测平台Ⅰ上；
所述刚性支座Ⅰ10上设有插销通槽23，加载方槽25,弹簧扣槽38；刚性支座Ⅰ10中间垂直焊接有导柱26，导柱26与刚性支座Ⅰ10接触侧嵌有转柄轴承27；卡座2上设有插销方孔28、U型槽31、弹簧通孔45；
插销14穿过插销方孔28插入插销通槽23中，以连接卡座2和刚性支座Ⅰ10；四个加载块7分别插入加载方槽25中，上下方向加载块7直接通过弹簧22与刚性支座Ⅰ10上弹簧扣槽38连接，左右方向加载块通过弹簧22穿过弹簧通孔45与刚性支座Ⅰ10上弹簧扣槽38连接；加载头20通过螺纹与压力传感器6连接，压力传感器6通过连接轴37与加载块7连接；转柄15上部通过转柄卡台32卡入U型槽31中，通过螺纹轴35穿过锥形台30和导柱26，下部与转柄轴承27配合；
锥形台30右端通过螺纹与转柄15上螺纹轴35配合，锥形台30左端通孔与导柱26间隙配合，锥形台30四个楔形面分别于相应位置处的四个加载块7楔形面接触。
当转柄15顺时针旋转时，锥形台30直线向内移动，通过楔形面挤压加载块7向外移动，实现力方向的转移；当转柄15逆时针旋转时，锥形台30直线向外移动，弹簧22收缩，加载块7向中心靠拢，实现力的卸载。同时锥形台30与加载块7的楔形面接触结构可以起到力的放大的作用，减小输入力的大小，节省人力。
技术方案中刚性支座Ⅰ10与刚性支座Ⅱ17结构一致。
技术方案中所述的刀架变形检测架包括切向千分表、轴向千分表8、径向千分表4、轴向千分表支架9和径向千分表支架3；轴向千分表8按磁力座夹持方式固定在轴向千分表支架9 上，径向千分表4按磁力座夹持方式固定在径向千分表支架3上；轴向千分表8垂直刀盘与轴向加载力处于同一水平线上，径向千分表4垂直刀盘与径向加载力处于同一水平线上，切向千分表垂直工作位刀座43与切向加载力处于同一水平线上。
一种数控卧式伺服刀架刚性检测装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：安装被测刀架40于刀架垫板41上；
步骤二：根据被测刀架40中心高，调整检测平台垫板Ⅰ19和检测平台垫板Ⅱ12高度，安装检测台；
步骤三：刀架刚性检测。
步骤三中所述刀架刚性检测，具体包括如下步骤：
3.1在工作位刀座43上安装专用检具16；
3.2安装刀架刚性检测架，包括刚性支座Ⅰ10，加载块7，压力传感器6，加载头20，插销14，弹簧22；
3.3调节检测平台垫板Ⅰ19、检测平台垫板Ⅱ12、刚性支座Ⅰ10和刚性支座Ⅱ17位置，从而摆正加载块7工作位置，使加载头20处于加力方向上，使加载头20实现切向、轴向或径向加载；
3.4根据加力方向，调节切向千分表，轴向千分表和径向千分表的位置，使千分表安装在施力相反方向同一水平线上；
3.5开始试验，旋转转柄15，观察压力传感器6静力载荷施加读数与相应位置千分表刀盘位移变形量读数，注意缓慢旋转转柄15，避免由于过载损伤被测刀架40；
3.6记录数据并分析刀架可靠性与刀架刚性精度保持性的关系。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置，能对不同类型的数控卧式伺服刀架进行轴向、切向、径向三方向刚性检测的检测装置。
2.本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置，能够量化加载力的大小，施加载荷分辨率高，不会出现加载过载情况，使刀架变形在弹性形变范围内，能保护刀架。
3.本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置，装置整体体积小，便于搬动，方便使用者快速操作刚性检测装置。
4.本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置，不限制被测刀架型号、刀位数、中心高、安装尺寸，属于通用性刚性检测的检测装置。
5.本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置给出了检测装置的使用方法，规范了检测装置使用流程，解决了现有技术使用方法不明确的缺陷，使刀架刚性检测应用实际化。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置整体轴视图；
图2为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置部分切向与径向加载装置爆炸图；
图3为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置切向与径向加载装置正视图；
图4为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置刚性支座Ⅰ和导柱26,转柄27 装配轴视图；
图5为本实用新型所述的数控伺卧式服刀架刚性检测装置转柄轴视图；
图6为本实用新型所述的数控伺卧式服刀架刚性检测装置插销轴视图；
图7(a)为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置径向加载装置正视剖视图；
图7(b)为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置径向加载装置右视图；
图7(c)为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置径向加载装置俯视剖视图；
图8为本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置的使用方法流程图；
其中1-检测平台Ⅰ，2-卡座，3-径向千分表支架，4-径向千分表，5-刀盘，6-压力传感器，7-加载块，8-轴向千分表，9-轴向千分表支架，10-刚性支座Ⅰ，11-检测平台Ⅱ，12- 检测平台垫板Ⅱ，13-检测平台底座Ⅱ，14-插销，15-转柄，16-专用检具，17-刚性支座Ⅱ， 18-检测平台底座Ⅰ，19-检测平台垫板Ⅰ，20-加载头，21-卡环，22-弹簧，23-插销通槽， 24-锥形槽，25-加载方槽，26-导柱，27-转柄轴承，28-插销方孔，29-加载块方孔，30-锥形台，31-U型槽，32-转柄卡台，33-手柄，34-地平铁，35-螺纹轴，36-光轴，37-连接轴，38- 弹簧扣槽，39-底板，40-被测刀架，41-刀架垫板，42-刀架支撑台，43-刀座，44-刀盘，45、弹簧通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
一、数控卧式伺服刀架几何精度检测装置
参阅图1，本实用新型所述的数控卧式伺服刀架刚性检测装置，由刀架试验台、检测台、刀架刚性检测架、刀架变形检测架和地平铁34组成。刀架试验台固定于地平铁34上，刀架刚性检测架置于检测台上，检测台置于刀架试验台两直角边，固定于地平铁34上，刀架变形检测架吸附于刀架试验台，且位于刀架刚性检测架载荷施加方向线上。
1、刀架试验台
参阅图1，所述刀架试验台包括被测刀架40，刀架垫板41，刀架支撑台42，刀座43，刀盘44和专用检具16。
被测刀架40的刀盘44各工位处设有刀座43，专用检具16按照实际刀具夹持方式，安装在工作位刀座43上，被测刀架40通过螺栓固定于刀架垫板41上，刀架垫板41通过螺栓固定于刀架支撑台42上，刀架支撑台42通过螺栓固定于地平铁34上。
2、检测台
参阅图1，所述检测台包括检测平台Ⅰ1、检测平台垫板Ⅰ19、检测平台底座Ⅰ18、检测平台Ⅱ11、检测平台垫板Ⅱ12、检测平台底座Ⅱ13。
检测平台Ⅰ1与检测平台Ⅱ11上设有T型槽，四周设有沉头孔；检测平台垫板Ⅰ19和检测平台垫板Ⅱ12四周相应位置处开有通孔；检测平台底座Ⅰ18和检测平台底座Ⅱ13四周相应位置处开有螺纹盲孔；通过螺栓连接检测平台Ⅰ1、检测平台垫板Ⅰ19和检测平台底座Ⅰ 18，整体置于被测刀架40正前方；通过螺栓连接检测平台Ⅱ11、检测平台垫板Ⅱ12和检测平台底座Ⅱ13，整体置于被测刀架40工作位刀座43侧面。
本实用新型不限制被测刀架40的型号、刀位数、中心高、安装尺寸，不同刀架安装尺寸根据刀架垫板41调节，不同中心高刀架与几何精度检测装置的配合通过改变检测平台垫板Ⅰ 19、检测平台垫板Ⅱ12高度调节。
3、刀架刚性检测架
参阅图2，图3，图4，图5，图6，图7(a)，图7(b)，图7(c)，所述的刀架刚性检测架部分包括转柄15、卡座2、锥形台30、加载块7、连接轴37、压力传感器6、加载头20、卡环21、弹簧22、导柱26、转柄轴承27、刚性支座Ⅰ10、刚性支座Ⅱ17、插销14。
刚性支座Ⅰ10通过螺栓固定于检测平台Ⅱ11上，刚性支座Ⅱ17通过螺栓固定于检测平台Ⅰ上，刚性支座Ⅰ10与刚性支座Ⅱ17仅样式不同，适应于不同方向的刀架加载，但结构原理一致，以刚性支座Ⅰ10为例描述；
参阅图2，图4，图7(a)所示，刚性支座Ⅰ10整体呈“凸”字型，下端设有底板39，底板39四周开有通孔，用于与检测平台Ⅱ11相连；刚性支座Ⅰ10中部开有上下两条插销通槽23，用于固定卡座2；刚性支座Ⅰ10前端四周开有加载方槽25，用于与加载块7配合；加载方槽25两侧开有弹簧扣槽38，由于固定弹簧22一端；刚性支座Ⅰ10前端中心开有锥形槽 24，因此加载方槽25结构为直角梯形槽；锥形槽24底部焊有圆柱形导柱26，导柱26内嵌有转柄轴承27，与锥形台30配合使用。
参阅图2，卡座2整体为“凵”字型，右侧中间开有U型槽31，两侧面上下对应处开有插销方孔28，两侧面中间处均开有加载块方孔29,加载块方孔29上下两端均设有弹簧通孔 45；
参阅图5，转柄15右端设有一组手柄33，手柄33左侧车有一端转柄卡台32，转柄卡台 32左侧攻有一端螺纹轴35，转柄15左侧为一端光轴36。
参阅图7(c)，锥形台30中心左前段开有螺纹孔，与螺纹轴35螺纹配合；右后端为通孔，与导柱26间隙配合。
加载块7右端呈锥形台状，加载块7最左端为斜面，斜度与锥形台30锥面保持一致；加载块7中部侧面焊有两个对称摆放的卡环21。加载头20通过螺纹与压力传感器6连接，压力传感器6通过连接轴37与加载块7连接。
参阅图2，图3，图6，图7(a)，图7(b)，图7(c)，转柄15上部通过转柄卡台32卡入 U型槽31中，螺纹轴35与锥形台30上螺纹段咬合，光轴36穿过锥形台30后半段通孔部分，进入导柱26内，并与转柄轴承27配合。导柱26深入锥形台30内，约束锥形台30的自由度。切向方向上的加载块7直接插入加载方槽25中，径向方向上的加载块7穿过加载块方孔29 插入加载方槽25中。弹簧22两端分别固定于卡环21与弹簧扣槽38上，且在初始未拉伸状态下，四个加载块7朝中心靠拢。锥形台30四个楔形面与加载块7侧面接触。插销14穿过插销方孔28插入插销通槽23中，连接卡座2和刚性支座Ⅰ10；
当转柄15顺时针旋转时，锥形台30直线向内移动，通过楔形面挤压加载块7向外移动，实现力方向的转移；当转柄15逆时针旋转时，锥形台30直线向外移动，弹簧22收缩，加载块7向中心靠拢，实现力的卸载。同时锥形台30与加载块7的楔形面接触结构可以起到力的放大的作用，减小输入力的大小，节省人力。
当刀架刚性检测架安装出现极端情况，如力只能从特定角度施加进去或刀架刚性检测架摆放位置受空间限制时，加载块7右端呈锥形台状，外形轮廓与锥形台30一致，可以插入刚性支座Ⅰ10中，实现与多套刚性支座Ⅰ10的连接，即加载块7既可以作直接加载力使用，也可以等效于一个锥形台30，起到产生力的作用，加载块7与多套刚性支座Ⅰ10配套使用，实现力的转移，同时，多次楔形面配合，可以把力更加放大。本实用新型不限制刚性支座Ⅰ10和刚性支座Ⅱ17的实际安装个数，可根据实际刀架刚性安装位置需求，安置刚性支座Ⅰ10和刚性支座Ⅱ17。
本实用新型不限制加载块7在刚性支座Ⅰ10上的实际安置个数，可根据力的施加需要，安置加载块7。
4、刀架变形检测架
参阅图1，所述的刀架变形检测架包括轴向千分表8、径向千分表4、轴向千分表支架9 和径向千分表支架3。
径向千分表4通过径向千分表支架3固定于被测刀架40上，径向千分表4检测位置为被测刀架40刀盘44上与切向载荷在工作刀位专用检具16施加力处于同一水平线上；同理，轴向千分表8通过轴向千分表支架9固定于被测刀架40上，轴向千分表8检测位置为被测刀架 40刀盘44上与轴向载荷在工作刀位专用检具16施加力处于同一水平线。同理，未给出切向千分表的摆放位置示意图，但切向千分表垂直工作位刀座43与切向加载力处于同一水平线上。
刀架刚性检测部分工作原理：刀架刚性是指刀架在工作位置受到某一方向静力载荷时，在加力相反方向上所测得的刀盘变形量应在额定范围内。本实用新型所述的刀架刚性检测装置仅通过改变刚性支座即可实现切向、轴向与径向加载。摆正加载块7工作位置，通过旋转转柄15，使加载块7沿指定方向运动，通过压力传感器6读取载荷大小，通过千分表读取刀盘变形位移大小。
二、数控卧式伺服刀架几何精度检测装置使用方法
从国标GB/T20960-2007发现数控卧式伺服刀架的刚性精度要求高，这对检测操作员的操作素质产生了巨大的要求，特别对于用户方与可靠性人员从业者这类未接触过刀架制造者，其检测结果受操作误差干扰更大。国标、厂标与现有文献专利中都对刀架刚性检测原理与试验方法做了详细规定，但对于检测装置内容本身以及检测装置的使用方法避而不谈，这对刀架刚性检测的实际应用化仍是挑战。本实用新型是针对不同类型数控卧式伺服刀架，轴向、切向、径向三方向刚性检测的检测装置，轴向、切向、径向三方向刚性检测共同组成了刀架刚性精度。同时数字化加载力，减小装置体积，使其便于搬动，帮助使用者快速便捷的开展刀架刚性检测试验。
参阅图8，具体试验步骤如下：
1)安装被测刀架40于刀架垫板41上；
2)根据被测刀架40中心高，调整检测平台垫板Ⅰ19和检测平台垫板Ⅱ12高度，安装检测台；
2刀架刚性检测
2.1在工作位刀座43上安装专用检具16；
2.2安装刀架刚性检测架，包括刚性支座Ⅰ10，加载块7，压力传感器6，加载头20，插销14，弹簧22等；
2.3调节检测平台垫板Ⅰ19、检测平台垫板Ⅱ12、刚性支座Ⅰ10和刚性支座Ⅱ17位置，从而摆正加载块7工作位置，使加载头20处于加力方向上，实现切向、轴向或径向加载；
2.4根据加力方向，调节切向千分表，轴向千分表和径向千分表的位置，使千分表安装在施力相反方向同一水平线上；
2.5开始试验，旋转转柄15，观察压力传感器6静力载荷施加读数与相应位置千分表刀盘位移变形量读数，注意缓慢旋转转柄15，避免由于过载损伤被测刀架40；
2.6记录数据并分析刀架可靠性与刀架刚性精度保持性的关系。