本發(fā)明涉及地基-機床系統(tǒng)中床身精度的領(lǐng)域，也涉及基礎(chǔ)與床身的連接結(jié)構(gòu)-墊鐵，更涉及到墊鐵調(diào)控床身精度的實驗方法，可應(yīng)用到實驗設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近幾年來，隨著國務(wù)院實施多個重點專項計劃，政府持續(xù)加大對航空航天、核電風(fēng)電、鐵路機車、船舶艦艇、交通運輸?shù)戎攸c工程的投入力度。工程設(shè)備的關(guān)鍵零部件均為大尺寸、重噸位、高精度工件，要想承接加工這樣的典型零件，就必須開發(fā)高水平的大型、重型、超重型數(shù)控機床。高精度機床是加工零件的重要基礎(chǔ)，對精度要求很高。受外部載荷的作用，環(huán)境溫度，潮濕度等很多因素的影響，機床的地基容易出現(xiàn)不均勻沉降的危害，地基的不均勻沉降可以通過不同的途徑進行防治。實驗方法是最節(jié)省時間，最有效的研究方法，其中，模型實驗室按照比例縮尺復(fù)原工程結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)模擬對象的可監(jiān)測、多條件控制，可重復(fù)，是研究工程結(jié)構(gòu)受力變形的有效手段，通過對基礎(chǔ)模型及床身的變性調(diào)控實驗，可用于真實機床-基礎(chǔ)系統(tǒng)中的床身變形調(diào)控。此案城測試雖然可以直觀反映不均勻沉降問題，但造價較高且難以進行多影響因素控制下的重復(fù)實驗，模型實驗則能保證這個優(yōu)點，因此有必要研究可以調(diào)控床身精度的實驗方法。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與機床連接件-墊鐵是通過地腳螺栓直接放置，沒有調(diào)控功能，無法對床身微小的變化進行調(diào)控。本次發(fā)明的實驗裝置及方法采用新型的靜壓墊鐵調(diào)控裝置可以準確實現(xiàn)對床身精度的調(diào)控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)實機床中的精度調(diào)控問題，提出了一種墊鐵調(diào)控床身精度的實驗方法。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的：

一種靜壓墊鐵調(diào)控床身精度的實驗裝置，該實驗裝置包括靜壓系統(tǒng)1、豎向變形裝置2、位移傳感器a3、壓力傳感器a4、預(yù)制板5、軌道6、圓柱墊鐵7、位移傳感器b8、滑桿9、位移傳感器c10、位移傳感器d11、床身12、壓力傳感器b13、基礎(chǔ)模型箱14。

該實驗裝置中，基礎(chǔ)模型箱14置于水平面上，將基礎(chǔ)模型箱14劃分為多個小格室，預(yù)制板5置于每個小格室上部并且能夠在格室內(nèi)豎向軌道6上滑動，小格室內(nèi)部裝有豎向變形裝置2，其由旁邊的液壓系統(tǒng)1控制升降，位移傳感器a3與壓力傳感器a4分別被貼于豎向變形裝置2的左右兩側(cè)；在基礎(chǔ)模型箱14的上表面，床身由圓柱墊鐵7及其內(nèi)部的滑桿9與基礎(chǔ)模型箱14連接，位移傳感器c10與位移傳感器d11均貼在床身12的外表面；滑桿9在圓柱墊鐵7內(nèi)由液壓系統(tǒng)1控制升降，位移傳感器b8與壓力傳感器b13均貼于圓柱墊鐵7的外側(cè)。

本發(fā)明的實驗方法首先構(gòu)造出機床-基礎(chǔ)系統(tǒng)模型，包括床身、墊鐵調(diào)控裝置、基礎(chǔ)三部分結(jié)構(gòu)；然后，墊鐵調(diào)控裝置是由圓柱形墊鐵及靜壓系統(tǒng)組成；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)做成實驗?zāi)Ｐ拖?，模型箱?nèi)部分為若干個土工格室，土工格室上層采用預(yù)制板，內(nèi)部裝有多個豎向變形裝置，用來真實模擬基礎(chǔ)的不均勻沉降。然后，將初始狀態(tài)下，豎向變形裝置的上端在同一位置連成一個水平平面形成支撐；再將床身重載通過墊鐵調(diào)控裝置與基礎(chǔ)上平面連接；然后調(diào)節(jié)豎向變形裝置上下交錯，模擬不均勻沉降；最后，通過墊鐵調(diào)控裝置，靜壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)圓柱墊鐵內(nèi)部的滑桿，實現(xiàn)對床身的調(diào)控，從而保證了機床加工精度。

工作機理：

1).建立基礎(chǔ)-機床系統(tǒng)模型。根據(jù)實際的機床與基礎(chǔ)的尺寸進行縮放比例，來達到符合實驗條件長、寬、高的模型；

2).構(gòu)建基礎(chǔ)土工格室層。根據(jù)實驗方法設(shè)計的土工格室大小尺寸以及內(nèi)部導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，土工格室上層采用可以滑動的預(yù)制板，內(nèi)部裝有多個豎向變形裝置，用來真實模擬基礎(chǔ)的不均勻變形；

3).填充地基層。選取合適的土質(zhì)填充于基礎(chǔ)土工格室內(nèi)，想成地基層，并在底基層土工格室內(nèi)埋設(shè)壓力傳感器、位移傳感器；

4).構(gòu)建靜壓墊鐵調(diào)控裝置。此裝置主要由靜壓系統(tǒng)和墊鐵部分組成，其中墊鐵做成空心圓柱體，旁邊裝有壓力傳感器、位移傳感器；內(nèi)部滑桿根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)由靜壓系統(tǒng)控制，上下滑動，調(diào)控床身的傾斜；

5).放置床身模型。床身初始狀態(tài)置于水平墊鐵上，由兩邊的吸鐵石緊密接觸，床身貼附有位移傳感器；

6).模擬基礎(chǔ)不均勻沉降。根據(jù)實驗中設(shè)定的沉降位置，同時調(diào)節(jié)多個豎向變形裝置交錯升降，模擬真實的基礎(chǔ)變形；

7).采集數(shù)據(jù)調(diào)控床身傾斜。在基礎(chǔ)變形的條件下，床身會發(fā)生傾斜，通過床身上的位移傳感器數(shù)據(jù)，靜壓系統(tǒng)根據(jù)墊鐵上壓力傳感器數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)滑桿的升降，最后由墊鐵上的位移傳感器數(shù)據(jù)顯示調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，使得床身恢復(fù)水平狀態(tài)。

實驗中采用以上設(shè)計方案，其優(yōu)點是：

(1)基礎(chǔ)模型簡單模擬了基礎(chǔ)的不均勻沉降，可以根據(jù)不同的實驗要求，調(diào)節(jié)基礎(chǔ)的沉降量、沉降速度等。

(2)通過靜壓系統(tǒng)來控制調(diào)控裝置，可以實現(xiàn)對墊鐵滑桿的升降量的精確控制。

(3)一些影響機床精度的環(huán)境因素可以在實驗?zāi)Ｐ椭幸子诳刂啤?/p>

(4)測量傳感器易于監(jiān)測整個實驗中受力以及位移數(shù)據(jù)。

(5)實驗裝置構(gòu)造簡單，成本低，操作性強，可以廣泛用于實驗中。

附圖說明

圖1為靜壓墊鐵調(diào)控床身精度的實驗裝置初始狀態(tài)圖；

圖2為靜壓墊鐵調(diào)控床身精度的實驗裝置變形調(diào)節(jié)圖；

圖3為基礎(chǔ)土工格層；

圖中：1為靜壓系統(tǒng)、2為豎向變形裝置、3為位移傳感器、4為壓力傳感器、5為預(yù)制板、6為軌道、7為圓柱墊鐵、8為位移傳感器、9為滑桿、10，11為位移傳感器、12為床身、13為壓力傳感器、14為基礎(chǔ)模型箱。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進行詳細描述。

圖1為靜壓墊鐵調(diào)控床身精度的實驗裝置初始狀態(tài)，初始狀態(tài)時，基礎(chǔ)層豎向變形裝置處于同一水平位置，墊鐵內(nèi)的滑桿也同時處于水平狀態(tài)。

圖2為靜壓墊鐵調(diào)控床身精度的實驗裝置變形后調(diào)節(jié)圖，當豎向變形相互交錯升降時，此時模擬了基礎(chǔ)的不均勻沉降；床身發(fā)生傾斜，靜壓墊鐵調(diào)控裝置中的滑桿進行升降，保證床身的水平狀態(tài)。

圖3為基礎(chǔ)土工格室層，基礎(chǔ)層模型劃分成多個格子，每個格子上層放置可以滑動的預(yù)制板，內(nèi)部裝有豎向變形裝置，調(diào)節(jié)豎向變形裝置的交錯升降，真實模擬地基基礎(chǔ)的不均勻沉降。

本發(fā)明的靜壓墊鐵調(diào)控床身精度的實驗方法，通過以下步驟來實現(xiàn)：

1).建立基礎(chǔ)-機床系統(tǒng)模型。根據(jù)實際的機床與基礎(chǔ)的尺寸進行縮放比例，來達到符合實驗條件長、寬、高的模型；

2).構(gòu)建基礎(chǔ)土工格室。根據(jù)實驗方法設(shè)計的土工格室大小尺寸以及內(nèi)部導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，土工格室上層采用可以滑動的預(yù)制板，內(nèi)部裝有多個豎向變形裝置，用來真實模擬基礎(chǔ)的不均勻變形；

3).填充地基層。選取合適的土質(zhì)填充于基礎(chǔ)土工格室內(nèi)，想成地基層，并在底基層土工格室內(nèi)埋設(shè)壓力傳感器、位移傳感器；

4).構(gòu)建靜壓墊鐵調(diào)控裝置。此裝置主要由靜壓系統(tǒng)和墊鐵部分組成，其中墊鐵做成空心圓柱體，旁邊裝有壓力傳感器、位移傳感器；內(nèi)部滑桿根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)由靜壓系統(tǒng)控制，上下滑動，調(diào)控床身的傾斜；

5).放置床身模型。床身初始狀態(tài)置于水平墊鐵上，由兩邊的吸鐵石緊密接觸，床身貼附有位移傳感器；

6).模擬基礎(chǔ)不均勻沉降。根據(jù)實驗中設(shè)定的沉降位置，同時調(diào)節(jié)多個豎向變形裝置交錯升降，模擬真實的基礎(chǔ)變形；

7).采集數(shù)據(jù)調(diào)控床身傾斜。在基礎(chǔ)變形的條件下，床身會發(fā)生傾斜，通過床身上的位移傳感器數(shù)據(jù)，靜壓系統(tǒng)根據(jù)墊鐵上壓力傳感器數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)滑桿的升降，最后由墊鐵上的位移傳感器數(shù)據(jù)顯示調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，使得床身恢復(fù)水平狀態(tài)。