一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置的制作方法

1.本发明属于机床性能测试技术领域，特别涉及一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置。


背景技术：

2.数控机床中的摆头转台式五轴机床，通过五轴联动可满足复杂曲面零件的高精度加工，且在诸多行业内成为了不可或缺的加工设备。由于机床制造企业不同，各机床制造企业的机床产品在性能上往往也会不同，由于机床性能存在差异，导致机床的实际加工能力也存在明显差异。因此在机床定型前，机床的性能测试是必不可少的环节，通过机床性能测试过程，可以不断发现机床在使用过程中可能出现的故障，从而根据故障诊断结果来改进原有设计，进一步提升机床性能。
3.例如在公告号为cn105845015b的一篇中国专利中提出了一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置“包括x向、y向、z向、转台回转向及摆头回转向切削力加载组件，通过分别拧紧x向、y向、z向、转台回转向及摆头回转向预紧螺栓实现切削力加载”，当需要进行切削力加载测试时，将机床刀具主轴与阻尼电机的电机轴相连，随后启动机床并运行加工程序，从而达到真实模拟机床在受力条件下的实际运行状态，测试当前切削力条件下的机床性能的目的。
4.虽然上述的切削力加载装置在一定程度上解决了对五轴机床切削力测试的问题，但是仍然存在一些不足。由于上述切削力加载装置所使用的阻尼电机是固定安装在支架上的，因此在将机床刀具主轴与阻尼电机的电机轴相连时，需要通过x向导轨、y向导轨以及z向导向槽的配合作用将阻尼电机的电机轴与机床刀具的主轴调整到相对的位置，从而便于机床刀具主轴与阻尼电机的电机轴连接，但是，由于x向导轨、y向导轨以及z向导向槽是通过对应的预紧螺栓进行定位的，因此在调整时，很难一次将阻尼电机的电机轴调整到合适位置，从而使得阻尼电机的电机轴与机床刀具主轴间的连接操作存在一定难度，进而影响切削力加载装置的测试效率。
5.因此，发明一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置来解决上述问题很有必要。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提供了一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置，包括u形板，所述u形板的外围设有安装架，且u形板活动安装在安装架上；
8.所述u形板的顶部滑动安装有活动板，所述活动板的顶部设有托板，所托板和活动板之间设有用于调节所述托板的旋转角度的第一调节装置，所述活动板的底部设有用于调整所述活动板在所述u形板顶部的滑动位置的第二调节装置，所述托板的顶部安装有阻尼
电机。
9.可选地，所述第一调节装置包括蜗轮，所述蜗轮的顶部与所述托板的底部固定连接，所述蜗轮的底部与所述活动板转动连接，所述蜗轮的一侧设有蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗杆靠近两端的位置均转动套接有固定板，所述固定板与所述活动板的顶部固定连接。
10.可选地，所述蜗轮的后侧设有卡板，所述卡板的底部与所述活动板的顶部固定连接，所述卡板沿平行于所述蜗杆的旋转轴的方向滑动贯穿插接有多个插板，所述插板的前侧与所述蜗轮啮合，所述插板的后侧固定连接有伸缩杆，且所述伸缩杆上套接有第一弹簧，多个所述伸缩杆的后侧固定连接有同一个连板，所述连板的后侧固定连接有条板，所述条板的前侧垂直地固定连接有推杆，所述推杆沿旋转轴方向贯穿插接在所述蜗杆内，所述推杆的前端穿出所述蜗杆前端并套接有第二弹簧，所述推杆的前端固定连接有把手，所述把手的后侧对称固定连接有两拨块，且两个拨块间的距离等于所述蜗杆的直径，所述蜗杆前端的侧表面对称固定连接有两个挡块。
11.可选地，所述u形板包括顶板和垂直顶板并朝下设置的两侧板；所述顶板的顶面向下贯穿地开设有条形的通孔；
12.所述第二调节装置包括第一调节杆，所述第一调节杆的两端分别与两所述侧板转动连接，所述第一调节杆的前端贯穿对应的所述侧板并固定连接有摇把，所述第一调节杆上螺纹套接有套管，套管顶部穿过所述通孔并与所述活动板的底部固定连接。
13.可选地，所述阻尼电机的一侧设有转板，所述转板与所述托板的顶部转动连接；
14.所述转板靠近所述阻尼电机的一侧设有挡板，所述挡板靠近所述转板的一侧固定连接有两个平行的限位杆，所述限位杆的自由端垂直地活动插接在所述转板上，所述限位杆上标有刻度；
15.两个所述限位杆之间设有第二调节杆，所述第二调节杆的一端与所述挡板转动连接，所述第二调节杆的另一端贯穿地螺纹插接在所述转板上，所述转板靠近所述阻尼电机的一侧设有挡条，所述挡条与所述托板的顶部固定连接，所述转板远离所述挡条的另一侧沿平行所述旋转轴的方向开设有条形的限位槽，所述限位槽内滑动安装有限位块，所述限位块的底部对应的所述托板的位置开设有条形的卡槽，所述卡槽的前端贯通至所述托板的前侧，所述限位块的底部滑动插接在所述卡槽中。
16.可选地，所述挡板远离所述转板的一侧为弧面设计，且所述挡板的弧面的圆心与所述阻尼电机的电机轴位于同一高度。
17.可选地，所述限位槽的长度大于所述卡槽的长度，且所述限位槽的前侧槽壁伸出所述托板的前侧。
18.可选地，所述安装架包括两个安装板，两个所述安装板分别设置在所述u形板的顶部和底部，两个所述安装板相向的一侧均开设有滑槽，所述顶板的底部平行设置有两第一滑杆，所述第一滑杆的两端分别与两所述侧板固定连接，所述第一滑杆上滑动套接有两个第一滑套，所述第一滑套的外侧贯穿地螺纹插接有用于抵紧所述第一滑杆的第一调节螺栓；
19.两所述第一滑杆相互远离的一侧还分别设有两第二滑套，所述第二滑套与所述第一滑套固定连接，且位于所述u形板同侧的两个所述第二滑套之间固定连接有同一衔接板；
20.所述第二滑套中滑动插接有第二滑杆，所述第二滑套的外侧螺纹插接有用于抵紧所述第二滑杆第二调节螺栓；位于u形板同侧的两个所述第二滑杆的顶端之间以及底端之间均固定连接有滑板，所述滑板分别滑动安装在对应的所述滑槽内，所述滑板上贯穿地螺纹插接有用于抵紧所述滑槽的第三调节螺栓。
21.本发明的技术效果和优点：
22.1、当阻尼电机通过安装架进行初步位置调整后，能够先通过蜗轮蜗杆来调整阻尼电机的电机轴，使其与机床刀具的主轴位于同一直线上，随后通过调整第一调节杆，使其通过套管带动活动板和阻尼电机的电机轴向机床刀具的主轴靠近，从而避免了反复多次通过安装架来校正阻尼电机主轴的位置，进而提高了阻尼电机的电机轴与机床刀具的主轴连接效率，提高了本发明对机床刀具主轴切削力的测试效率；
23.2、当阻尼电机轴角度调整完毕后，松开把手，推杆在第二弹簧的带动下逐渐恢复原位，而插板则在连板的推动下再次与蜗轮卡接在一起，进而当阻尼电机角度调整完毕，卡板能够协助蜗杆对蜗轮进行锁定，从而避免蜗轮与蜗杆接触的位置因切削力测试而磨损；
24.3、当阻尼电机的电机轴与机床主轴刀具不在一条直线上时，机床刀具的主轴与挡板之间存在一定夹角，此时通过蜗杆带动蜗轮转动，从而使得托板带动阻尼电机一起转动，而随着阻尼电机的转动，此时机床刀具的主轴与挡板间的夹角逐渐减小，当机床刀具的主轴的侧面与挡板完全贴合后，停止转动蜗杆，此时机床刀具的主轴与阻尼电机的电机轴位于同一直线上，从而在提高了调整阻尼电机的精准度的同时，避免通过肉眼观察带来的调节误差，提高了通过蜗轮蜗杆调节阻尼电机电机轴角度的效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1是本发明的整体立体结构示意图；
27.图2是本发明中u形板及其顶部结构的第一立体结构示意图；
28.图3是本发明中图2的a部放大图；
29.图4是本发明中u形板及其顶部结构的第二立体结构示意图；
30.图5是本发明中转板、挡板、第二调节杆、限位块和限位杆的立体结构示意图；
31.图6是本发明中伸缩杆、第一弹簧、连板卡板以及插板的立体结构示意图；
32.图7是本发明中活动板及其顶部结构的立体结构示意图。
33.图中：1、u形板；2、活动板；3、托板；4、第一调节装置；41、蜗轮；42、蜗杆；5、第二调节装置；51、第一调节杆；52、摇把；53、套管；6、阻尼电机；7、安装板；8、第一滑杆；9、第一滑套；10、第一调节螺栓；11、第二滑套；12、第二滑杆；13、第二调节螺栓；14、滑板；15、第三调节螺栓；16、卡板；17、插板；18、伸缩杆；19、第一弹簧；20、连板；21、条板；22、推杆；23、第二弹簧；24、把手；25、拨块；26、挡块；27、转板；28、挡板；29、限位杆；30、第二调节杆；31、挡条；32、限位块。
具体实施方式
34.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
37.本发明提供了如图1-图7所示的一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置，包括u形板1，u形板1的外围设有安装架，且u形板1活动安装在安装架上；
38.u形板1的顶部滑动安装有活动板2，活动板2的顶部设有托板3，所托板3和活动板2之间设有用于调节托板3的旋转角度的第一调节装置4，活动板2的底部设有用于调整活动板2在u形板1顶部的滑动位置的第二调节装置5，托板3的顶部安装有阻尼电机6。
39.具体的，第一调节装置4包括蜗轮41，蜗轮41的顶部与托板3的底部固定连接，蜗轮41的底部与活动板2转动连接，蜗轮41的一侧设有蜗杆42，蜗杆42与蜗轮41啮合，蜗杆42靠近两端的位置均转动套接有固定板，固定板与活动板2的顶部固定连接。
40.使用前，先使用吊具将安装将吊装到机床上并进行安装，当需要将阻尼电机6的电机轴与机床刀具的主轴进行连接时，能够通过安装架对u形板1位置进行调整，并使阻尼刀具的电机轴与机床刀具的主轴位置相对，但是由于按装架的调整存在偏差，此时能够转动蜗杆42，从而使得蜗轮41在蜗杆42的作用下带动阻尼电机6的电机轴向机床刀具的主轴方向偏转，进而使得阻尼电机6的电机轴能够与机床刀具的主轴位于同一直线上，当调整完毕后，停止转动蜗杆42，随后转动第一调节杆51，使其通过套管53带动活动板2及其顶部的阻尼电机6的电机轴向机床刀具的主轴方向靠近，当阻尼电机6的电机轴与机床刀具的主轴靠在一起后，停止调整第一调节杆51，此时即可对阻尼电机6的电机轴以及机床刀具的主轴进行连接，避免了反复多次通过安装架来校正阻尼电机6主轴的位置，从而提高了阻尼电机6的电机轴与机床刀具的主轴连接效率，提高了本发明对机床刀具主轴切削力的测试效率。
41.如图2和图6所示，蜗轮41的后侧设有卡板16，卡板16的底部与活动板2的顶部固定连接，卡板16沿平行于蜗杆42的旋转轴的方向滑动贯穿插接有多个插板17，插板17的前侧与蜗轮41啮合，插板17的后侧固定连接有伸缩杆18，且伸缩杆18上套接有第一弹簧19，多个伸缩杆18的后侧固定连接有同一个连板20，连板20的后侧固定连接有条板21，条板21的前侧垂直地固定连接有推杆22，推杆22沿旋转轴方向贯穿插接在蜗杆42内，推杆22的前端穿出蜗杆42前端并套接有第二弹簧23，推杆22的前端固定连接有把手24，把手24的后侧对称固定连接有两拨块25，且两个拨块25间的距离等于蜗杆42的直径，蜗杆42前端的侧表面对称固定连接有两个挡块26，第二弹簧23的弹力大于所有第一弹簧19的弹力之和，且当第二弹簧23达到最大收缩量时，插板17能够与蜗轮41分离。
42.具体的，u形板1包括顶板和垂直顶板并朝下设置的两侧板；顶板的顶面向下贯穿
地开设有条形的通孔；
43.第二调节装置5包括第一调节杆51，第一调节杆51的两端分别与两侧板转动连接，第一调节杆51的前端贯穿对应的侧板并固定连接有摇把52，第一调节杆51上螺纹套接有套管53，套管53顶部穿过通孔并与活动板2的底部固定连接。
44.当需要通过蜗轮41蜗杆42调整阻尼电机6的角度时，先推动把手24，使推杆22向后运动，在此过程中，第二弹簧23逐渐被压缩，随着推杆22的向后运动，推杆22通过条板21带动连板20一起向后运动，从而使得多个伸缩杆18和对应的第一弹簧19能够逐渐伸长，随着推杆22的继续运动，此时拨块25逐渐靠近挡块26并交叉卡在一起，当伸缩杆18完全伸长后，随着推杆22的进一步的运动，推杆22通过条板21和连板20拉动多个伸缩杆18一起向后运动，此时，插板17能够逐渐与蜗轮41分开，随后转动把手24，使拨块25在把手24的带动下与挡块26接触，从而通过挡块26带动蜗杆42转动，而随着蜗杆42的转动，蜗轮41能够带动托板3和阻尼电机6一起转动，从而实现对阻尼电机6轴角度的调整，当阻尼电机6轴角度调整完毕后，松开把手24，推杆22在第二弹簧23的作用下逐渐恢复原位，而插板17则在连板20的推动下再次与蜗轮41卡接在一起，进而当阻尼电机6角度调整完毕，卡板16能够协助蜗杆42对蜗轮41进行锁定，从而避免蜗轮41与蜗杆42接触的位置因切削力测试而磨损。
45.如图2、图4、图5和图7所示，阻尼电机6的一侧设有转板27，转板27与托板3的顶部转动连接；
46.转板27靠近阻尼电机6的一侧设有挡板28，挡板28靠近转板27的一侧固定连接有两个平行的限位杆29，限位杆29的自由端垂直地活动插接在转板27上，限位杆29上标有刻度；
47.两个限位杆29之间设有第二调节杆30，第二调节杆30的一端与挡板28转动连接，第二调节杆30的另一端贯穿地螺纹插接在转板27上，转板27靠近阻尼电机6的一侧设有挡条31，挡条31与托板3的顶部固定连接，转板27远离挡条31的另一侧沿平行旋转轴的方向开设有条形的限位槽，限位槽内滑动安装有限位块32，限位块32的底部对应的托板3的位置开设有条形的卡槽，卡槽的前端贯通至托板3的前侧，限位块32的底部滑动插接在卡槽中，挡板28远离转板27的一侧为弧面设计，且挡板28弧面的圆心与阻尼电机6的电机轴位于同一高度，限位槽的长度大于卡槽的长度，且限位槽的前侧槽壁伸出托板3的前侧；
48.具体的，安装架包括两个安装板7，两个安装板7分别设置在u形板1的顶部和底部，两个安装板7相向的一侧均开设有滑槽，顶板的底部平行设置有两第一滑杆8，第一滑杆8的两端分别与两侧板固定连接，第一滑杆8上滑动套接有两个第一滑套9，第一滑套9的外侧贯穿地螺纹插接有用于抵紧第一滑杆8的第一调节螺栓10；
49.两第一滑杆8相互远离的一侧还分别设有两第二滑套11，第二滑套11与第一滑套9固定连接，且位于u形板1同侧的两个第二滑套11之间固定连接有同一衔接板；
50.第二滑套11中滑动插接有第二滑杆12，第二滑套11的外侧螺纹插接有用于抵紧第二滑杆12第二调节螺栓13；位于u形板1同侧的两个第二滑杆12的顶端之间以及底端之间均固定连接有滑板14，滑板14分别滑动安装在对应的滑槽内，滑板14上贯穿地螺纹插接有用于抵紧滑槽的第三调节螺栓15。
51.通过设有滑板14、第一滑杆8、第二滑杆12以及，从而能够实现u形板1沿x、y、z轴方向的任意移动，从而便于将安装在活动板2顶部的阻尼电机6的电机轴与机床刀具的主轴的
连接。
52.当需要将阻尼电机6的电机轴与机床刀具的主轴进行连接时，先按照图7的方式将挡板28转到与阻尼电机6相对的位置，接着根据机床刀具的主轴的直径来调整第二调节杆30，从而使得挡板28到阻尼电机6的电机轴的距离等于机床刀具的主轴半径与阻尼电机6轴的半径差，而挡板28的调整距离能够通过限位杆29上的刻度获取，随后，将阻尼电机6调整到与机床刀具主轴高度相对的位置，并使机床刀具的主轴与挡板28靠近，当阻尼电机6的电机轴与机床主轴刀具不在一条直线上时，机床刀具的主轴与挡板28之间存在一定夹角，此时通过蜗杆42带动蜗轮41转动，从而使得托板3带动阻尼电机6一起转动，而随着阻尼电机6的转动，此时机床刀具的主轴与挡板28间的夹角逐渐减小，当机床刀具的主轴的侧面与挡板28完全贴合后，停止转动蜗杆42，此时机床刀具的主轴与阻尼电机6的电机轴位于同一直线上，从而在提高了调整阻尼电机6的精准度的同时，避免通过肉眼观察带来的调节误差，提高了通过蜗轮41蜗杆42调节阻尼电机6电机轴角度的效率；
53.随后调整第一螺杆，使阻尼电机6的电机轴能够向机床刀具的主轴靠近并最终贴近在一起，从而便于阻尼电机6的电机轴与机床刀具的主轴连接在一起，接着将限位块32从卡槽内滑出，从而解除限位块32对转板27的限定，随后转动转板27，使转板27带动挡板28移动到远离阻尼电机6的一侧，从而不会对阻尼电机6的测试产生阻挡或影响。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
56.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。