重型数控立式车床可靠性试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种重型数控立式车床可靠性试验系统，旨在克服目前重型数控立式车床可靠性试验装置不能模拟动、静态切削力和扭矩加载的问题，其包括有配重块惯性加载及加载辅助装置、电液伺服切削力加载装置及立式测功机扭矩加载装置。配重块惯性加载及加载辅助装置安装在重型数控立式车床中的回转工作台上，电液伺服切削力加载装置中的径向电液伺服加载装置安装在回转工作台周边的地面上，径向电液伺服加载装置的一端和加载工作台的圆周表面接触，轴向电液伺服加载装置的顶端固定安装在重型数控立式车床中的滑枕底端，轴向电液伺服加载装置底端与加载工作台的上表面接触连接，立式测功机扭矩加载装置同和加载工作台与回转工作台的中心处固定连接。

【技术实现步骤摘要】
重型数控立式车床可靠性试验系统
本专利技术涉及一种应用于重型机械加工设备可靠性领域的试验装置，更确切地说，本专利技术涉及一种能够对重型数控立式车床实现动、静态切削力和扭矩加载的重型数控立式车床可靠性试验系统。
技术介绍
重型机床是国防军工、航空航天、交通运输和水利工程等支柱产业的重要数控加工装备之一。目前国内研发的重型数控机床在精度、速度、大型化、重量化和多轴联动等方面取得一定的发展。但由于重型机床自身和工件庞大、负载变化大、行程大等特点，容易受到工况及环境的影响，使其故障频繁，可靠性问题严重，已经成为机床生产企业与用户关注的焦点和重型数控机床发展的瓶颈。因此研究开发重型数控立式车床可靠性试验系统具有重要的实际意义。我国的重型数控立式车床研发和可靠性试验研究起步较晚，目前国内仅有一些能够对重型数控立式车床功能部件进行功能简单的可靠性试验装置。例如，某些试验台可以对数控立式车床的工作台、滑枕等进行空运转试验或者在工作台上添加重物进行模拟惯性载荷的可靠性试验，但试验模拟的工况与真实工况有很大的差距。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了目前重型数控立式车床可靠性试验装置不能模拟动、静态切削力和扭矩加载的问题，提供了一种采用轴向电液伺服加载装置、径向电液伺服加载装置、测功机扭矩加载装置和配重块分别对重型数控立式车床进行模拟轴向与径向的动静态切削力、扭矩以及惯性载荷的混合加载的重型数控立式车床可靠性试验系统。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的重型数控立式车床可靠性试验系统包括有配重块惯性加载及加载辅助装置、电液伺服切削力加载装置及立式测功机扭矩加载装置。所述的配重块惯性加载及加载辅助装置包括结构相同的配重块和加载辅助装置。所述的加载辅助装置包括加载工作台、辅助导轨副、6个结构相同的压板与2个结构相同的固定装置。加载工作台采用2个结构相同的固定装置安装在重型数控立式车床中的回转工作台的正上方，结构相同的配重块均匀地安装在加载工作台正下方的回转工作台上，辅助导轨副的静导轨安装在加载工作台周边的底面上，辅助导轨副的动导轨通过垫板、6个结构相同的压板与T型螺栓固定在回转工作台上，电液伺服切削力加载装置中的径向电液伺服加载装置安装在回转工作台周边的地面上，径向电液伺服加载装置中的加载杆和加载工作台的圆周表面接触，轴向电液伺服加载装置的顶端固定安装在滑枕的底端，轴向电液伺服加载装置底端的轴向加载杆与加载工作台的上表面接触连接，立式测功机扭矩加载装置通过其立式测功机支撑架固定安装在加载工作台的中心处，同时立式测功机扭矩加载装置通过扭矩加载杆固定在机床回转工作台的中心处。技术方案中所述的配重块为板式的扇形体，扇形体的外圆弧端设置有两个U型槽，每个U型槽外侧的扇形体的上表面设置有一个半球凹坑，而每个U型槽的外侧的下表面上设置有一个半球凸起，每块配重块上表面、下表面上的半球凹坑、半球凸起对正，每块配重块上表面、下表面上的半球凹坑、半球凸起结构尺寸相同。技术方案中所述的加载工作台为平板圆盘类结构件，加载工作台的圆心处设置一个中心通孔，中心通孔周围均匀地分布有用于固定立式测功机支撑架(31)的6个螺纹孔，加载工作台的周围下表面均布有用于安装辅助导轨副中的静导轨的螺纹孔，加载工作台外圆周处相距180°各设置有一个用于和2个结构相同的固定装置中固定杆一端的燕尾凸台相互配合的燕尾开口通槽。技术方案中所述的径向电液伺服加载装置包括有径向电液伺服加载单元、径向电液伺服加载底座、径向安装座、两个结构相同的径向加载支撑架及径向导轨。所述的径向电液伺服加载单元沿纵向安装在径向电液伺服加载底座上，伺服加载底座通过螺栓固定在径向安装座的两个平行对称的T型槽上，径向安装座与两个结构相同的径向加载支撑架的顶端通过螺栓连接，两个结构相同的径向加载支撑架采用螺栓固定安装在径向导轨上。技术方案中所述的径向电液伺服加载单元包括伺服阀、伺服油缸、位移传感器、弹性装置、拉压力传感器、加载杆和杆端关节轴承。所述的杆端关节轴承由杆端关节轴承底座和连杆组成，连杆的左端与杆端关节轴承底座为球铰连接，连杆的右端与伺服油缸左端面通过螺纹连接，杆端关节轴承的杆端关节轴承底座与径向电液伺服加载底座中的底板为铰接；弹性装置中的左侧连接板与伺服油缸活塞杆的右端螺纹连接，弹性装置中的右侧连接板与双头螺柱的左端螺纹连接，双头螺柱的右端与拉压力传感器螺纹连接，拉压力传感器的右端与加载杆螺纹连接。技术方案中所述的弹性装置还包括2个结构相同的套筒、2个规格相同的螺栓和2个规格相同的螺母组成。所述的左侧连接板与右侧连接板结构相同，均为一个长方形平板，左侧连接板与右侧连接板的中心位置处设置有螺纹通孔，螺纹通孔的两侧各有一个通孔，2个结构相同的套筒的外径大于左侧连接板与右侧连接板上两侧通孔的直径；2个规格相同的螺栓插入左侧连接板与右侧连接板两侧的通孔中，2个结构相同的套筒套装在左侧连接板与右侧连接板之间的两个螺栓上，再采用2个规格相同的螺母在左侧连接板或右侧连接板的外侧将左侧连接板、2个结构相同的套筒与右侧连接板固定连接在一起。技术方案中所述的轴向电液伺服加载装置包括轴向电液伺服加载单元和轴向电液伺服加载底座。所述的轴向电液伺服加载单元和径向电液伺服加载装置中的径向电液伺服加载单元的结构相同，轴向电液伺服加载单元包括轴向伺服阀、轴向加载杆、轴向拉压力传感器、轴向弹性装置、轴向位移传感器、轴向杆端关节轴承和轴向伺服油缸；轴向伺服阀与径向电液伺服加载单元的伺服阀、轴向伺服油缸与径向电液伺服加载单元的伺服油缸、轴向位移传感器与径向电液伺服加载单元的位移传感器、轴向弹性装置与径向电液伺服加载单元的弹性装置、轴向拉压力传感器与径向电液伺服加载单元的拉压力传感器、轴向加载杆与径向电液伺服加载单元的加载杆和轴向杆端关节轴承与径向电液伺服加载单元的杆端关节轴承结构相同。技术方案中所述的测功机扭矩加载装置包括扭矩加载杆、弹性联轴器、3号轴承端盖、立式测功机支撑架、立式测功机、1号安装支架、2号安装支架、3号安装支架、1号轴承端盖及2号轴承端盖。所述的扭矩加载杆的左端与弹性联轴器的右端螺栓连接，弹性联轴器的左端与立式测功机输出端螺栓连接，立式测功机的顶端与1号安装支架的底端相接触并采用螺栓固定，立式测功机的底端与2号安装支架顶端相接触并采用螺栓固定，1号安装支架的上端通过轴承安装在立式测功机支撑架中的端盖的小直径孔中，1号轴承端盖扣装在立式测功机支撑架中的端盖的大直径孔中，2号安装支架的下端通过轴承安装在3号安装支架的大直径孔内，3号安装支架采用螺栓固定在立式测功机支撑架内的台阶端面上，2号轴承端盖扣装在3号安装支架的大直径孔内，3号轴承端盖扣装在3号安装支架的小直径孔内。技术方案中所述的1号安装支架为圆盘类结构件，由支架盘与中空阶梯轴组成，支架盘与中空阶梯轴的大直径端连成一体，两者的回转轴线共线；支架盘上以回转轴线为中心均匀地分布有用于与立式测功机顶端法兰盘固定连接的螺纹孔，1号安装支架的中空阶梯轴由两段轴组成，上端为安装1号轴承的小直径轴段，下端为大直径轴段，小直径轴段与大直径轴段所形成与1号轴承内环接触连接的轴肩。技术方案中所述的立式测功机支撑架由支撑架底座和端盖组成，支撑架底座和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的重型数控立式车床可靠性试验系统包括有配重块惯性加载及加载辅助装置、电液伺服切削力加载装置及立式测功机扭矩加载装置(27)；所述的配重块惯性加载及加载辅助装置包括结构相同的配重块(13)和加载辅助装置；所述的加载辅助装置包括加载工作台(7)、辅助导轨副(8)、6个结构相同的压板(12)与2个结构相同的固定装置(26)；加载工作台(7)采用2个结构相同的固定装置(26)安装在重型数控立式车床中的回转工作台(9)的正上方，结构相同的配重块(13)均匀地安装在加载工作台(7)正下方的回转工作台(9)上，辅助导轨副(8)的静导轨安装在加载工作台(7)周边的底面上，辅助导轨副(8)的动导轨通过垫板、6个结构相同的压板(12)与T型螺栓固定在回转工作台(9)上，电液伺服切削力加载装置中的径向电液伺服加载装置(10)安装在回转工作台(9)周边的地面上，径向电液伺服加载装置(10)中的加载杆(24)和加载工作台(7)的圆周表面接触，轴向电液伺服加载装置(6)的顶端固定安装在滑枕(3)的底端，轴向电液伺服加载装置(6)底端的轴向加载杆与加载工作台(7)的上表面接触连接，立式测功机扭矩加载装置(27)通过其立式测功机支撑架(31)固定安装在加载工作台(7)的中心处，同时立式测功机扭矩加载装置(27)通过扭矩加载杆(28)固定在机床回转工作台(9)的中心处。...

【技术特征摘要】
1.一种重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的重型数控立式车床可靠性试验系统包括有配重块惯性加载及加载辅助装置、电液伺服切削力加载装置及立式测功机扭矩加载装置(27)；所述的配重块惯性加载及加载辅助装置包括结构相同的配重块(13)和加载辅助装置；所述的加载辅助装置包括加载工作台(7)、辅助导轨副(8)、6个结构相同的压板(12)与2个结构相同的固定装置(26)；加载工作台(7)采用2个结构相同的固定装置(26)安装在重型数控立式车床中的回转工作台(9)的正上方，结构相同的配重块(13)均匀地安装在加载工作台(7)正下方的回转工作台(9)上，辅助导轨副(8)的静导轨安装在加载工作台(7)周边的底面上，辅助导轨副(8)的动导轨通过垫板、6个结构相同的压板(12)与T型螺栓固定在回转工作台(9)上，电液伺服切削力加载装置中的径向电液伺服加载装置(10)安装在回转工作台(9)周边的地面上，径向电液伺服加载装置(10)中的加载杆(24)和加载工作台(7)的圆周表面接触，轴向电液伺服加载装置(6)的顶端固定安装在滑枕(3)的底端，轴向电液伺服加载装置(6)底端的轴向加载杆与加载工作台(7)的上表面接触连接，立式测功机扭矩加载装置(27)通过其立式测功机支撑架(31)固定安装在加载工作台(7)的中心处，同时立式测功机扭矩加载装置(27)通过扭矩加载杆(28)固定在机床回转工作台(9)的中心处。2.按照权利要求1所述的重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的配重块(13)为板式的扇形体，扇形体的外圆弧端设置有两个U型槽，每个U型槽外侧的扇形体的上表面设置有一个半球凹坑，而每个U型槽的外侧的下表面上设置有一个半球凸起，每块配重块(13)上表面、下表面上的半球凹坑、半球凸起对正，每块配重块(13)上表面、下表面上的半球凹坑、半球凸起结构尺寸相同。3.按照权利要求1所述的重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的加载工作台(7)为平板圆盘类结构件，加载工作台(7)的圆心处设置一个中心通孔，中心通孔周围均匀地分布有用于固定立式测功机支撑架(31)的6个螺纹孔，加载工作台(7)的周围下表面均布有用于安装辅助导轨副(8)中的静导轨的螺纹孔，加载工作台(7)外圆周处相距180°各设置有一个用于和2个结构相同的固定装置(26)中固定杆一端的燕尾凸台相互配合的燕尾开口通槽。4.按照权利要求1所述的重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的径向电液伺服加载装置(10)包括有径向电液伺服加载单元、径向电液伺服加载底座(16)、径向安装座(17)、两个结构相同的径向加载支撑架(18)及径向导轨(19)；所述的径向电液伺服加载单元沿纵向安装在径向电液伺服加载底座(16)上，伺服加载底座(16)通过螺栓固定在径向安装座(17)的两个平行对称的T型槽上，径向安装座(17)与两个结构相同的径向加载支撑架(18)的顶端通过螺栓连接，两个结构相同的径向加载支撑架(18)采用螺栓固定安装在径向导轨(19)上。5.按照权利要求4所述的重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的径向电液伺服加载单元包括伺服阀(11)、伺服油缸(15)、位移传感器(20)、弹性装置(21)、拉压力传感器(22)、加载杆(24)和杆端关节轴承(25)；所述的杆端关节轴承(25)由杆端关节轴承底座和连杆组成，连杆的左端与杆端关节轴承底座为球铰连接，连杆的右端与伺服油缸(15)左端面通过螺纹连接，杆端关节轴承(25)的杆端关节轴承底座与径向电液伺服加载底座(16)中的底板为铰接；弹性装置(21)中的左侧连接板与伺服油缸(15)活塞杆的右端螺纹连接，弹性装置(21)中的右侧连接板与双头螺柱的左端螺纹连接，双头螺柱的右端与拉压力传感器(22)螺纹连接，拉压力传感器(22)的右端与加载杆(24)螺纹连接。6.按照权利要求5所述的重型数控立式车床可靠性试验系统，其特征在于，所述的弹性装置(21)还包括2个结...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆军，何佳龙，李圳，李国发，周传阳，李洪洲，杜大伟，谢群亚，王剑，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22