数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置，包括工件轴、砂轮轴力加载装置、砂轮轴扭矩加载制动器、工件轴力加载装置和工件轴扭矩加载制动器，砂轮轴力加载装置和工件轴力加载装置均包括铅直向下径向力载荷和水平径向力载荷两加载气缸，各气缸及砂轮轴扭矩加载制动器各自固定在砂轮架上，砂轮轴扭矩加载制动器通过联轴器与砂轮轴同轴连接；工件为双顶尖装夹时采用工件轴力加载装置，工件为卡盘装夹时采用工件轴扭矩加载装置，工件轴扭矩加载制动器固定在工作台上，还通过联轴器与工件轴同轴连接。本实用新型专利技术可较准确的模拟出数控磨床实际加工时的受力状态，为验证数控磨床工作可靠性提供实验设备，且能适应不同型号的外圆磨床。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数控外圆磨床可靠性试验用综合加载装置。
技术介绍
数控机床是机械工业中的基础设备，具有使用量大，应用范围广泛的特点，是先进制造技术的基本手段。然而，可靠性普遍不高严重制约了国产数控机床的发展。为提高数控机床的可靠性，国内数控机床领域开展了多种机床加载装置的研究，以期利用加载装置模拟数控机床的实际工况，对各种工况下设备各部分的受力、变形、潜在故障隐患等进行记录和评价，找到薄弱环节并针对性地持续改进，从而提高可靠性。现阶段，我国对机床加载装置的研究主要集中在数控车床(塔转刀架等)、数控铣床、加工中心以及通用高速电主轴等方面，在数控外圆磨床方面的研究较少。因此，对数控外圆磨床可靠性加载装置的研究对于数控外圆磨床可靠性评估与故障模式分析的开展具有重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术下的上述不足，本技术的目的在于提供一种数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置，以填补国内数控外圆磨床可靠性试验加载技术的空白。本技术的技术方案是:—种数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置，包括工件轴、砂轮轴加载装置和工件轴加载装置，所述砂轮轴加载装置和工件轴加载装置均为闭环控制装置，所述砂轮轴加载装置包括砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸、砂轮轴水平径向力载荷加载气缸和砂轮轴扭矩加载制动器，砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸和砂轮轴水平径向力载荷加载气缸的缸体通过各自的过渡安装板位置可调地固定连接在加载支架上，所述加载支架固定连接在磨床的砂轮架上，且两气缸的活塞杆的外伸端在砂轮轴上的作用点位于砂轮轴的同一横截面上，所述砂轮轴扭矩加载制动器通过砂轮轴制动器支架固定连接在所述加载支架上，且通过联轴器与所述砂轮轴同轴连接；所述工件轴同轴安装在磨床的头架上，所述工件轴加载装置包括工件轴力加载装置和工件轴扭矩加载装置，所述工件轴力加载装置包括工件轴铅直向下径向力载荷加载气缸和工件轴水平径向力载荷加载气缸，这两个气缸的缸体各自位置可调地固定连接在所述加载支架上，且两气缸的活塞杆的外伸端在工件轴上的作用点位于工件轴的同一横截面上，所述工件轴扭矩加载装置包括工件轴扭矩加载制动器，工件轴扭矩加载制动器通过工作轴制动器支架固定连接在磨床的工作台上，且通过联轴器与所述工件轴同轴连接。所述砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸、砂轮轴水平径向力载荷加载气缸、工件轴铅直向下径向力载荷加载气缸和工件轴水平径向力载荷加载气缸的活塞杆的外伸端上各自安装有一微型荷重传感器，用于实时测量出各气缸对外施加的压力，并反馈给各加载装置的动力伺服系统，从而精确控制各气缸的压力。作为进一步的技术方案:所述砂轮轴上可以固定安装有一带内锥孔的锥套，所述锥套上固定套设有模拟砂轮套，所述模拟砂轮套与套在其上的套筒之间通过滚动轴承/滚动轴承组旋转连接，气缸施力时作用在所述套筒上。所述套筒的外表面上设有两处凹坑，砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸和砂轮轴水平径向力载荷加载气缸上的所述微型荷重传感器的接触头各自抵在相应的所述凹坑内。所述模拟砂轮套的外端还可以固定安装有法兰盘，所述砂轮轴扭矩加载制动器通过膜片联轴器与所述法兰盘外侧中心设置的与砂轮轴同轴的半轴轴向浮动连接，相当于实现了与砂轮轴的连接。所述工件轴与套在其上的工件轴套通过自旋转直线轴承轴向滑动连接，气缸施力时作用在所述工件轴套上。所述工件轴套的外表面上设有两处凹槽，所述凹槽可与微型荷重传感器的外侧相配合，所述凹槽的底部设有凹坑，工件轴铅直向下径向力载荷加载气缸和工件轴水平径向力载荷加载气缸上的所述微型荷重传感器的外侧各自与相应的凹槽配合并嵌入相应的凹槽中，且所述微型荷重传感器的接触头各自抵在相应的凹坑内，所述工件轴扭矩加载制动器通过膜片联轴器与所述工件轴的自由端轴向浮动连接。所述砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸、砂轮轴水平径向力载荷加载气缸、工件轴铅直向下径向力载荷加载气缸和工件轴水平径向力载荷加载气缸均优选采用电气比例阀控制气缸。所述砂轮轴扭矩加载制动器和工件轴扭矩加载制动器均优选采用磁粉制动器。对于前述各个数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置，所述加载支架上优选设有供各个所述过渡安装板在其上的固定及变换固定位置的滑槽。所述工件轴制动器支架固定在可调整的过渡安装块上，所述过渡安装块固定在工作台安装件上，所述工作台安装件通过工作台安装紧固件与磨床的工作台连接。所述锥套的外端优选通过旋接在所述砂轮轴的自由端的锁紧螺母被压紧固定在所述砂轮轴上。前述各所述数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置中所称的支架泛指中间连接件，既可以是同一个零件，也可以是不同的零件，既可以是某一个独立零件，也可以是一系列独立零件的安装组合。本申请中优选将砂轮轴加载装置和工件轴力加载装置安装在同一个支架上，该支架再固定在砂轮架上。本技术的有益效果为:(1)用四个气缸所施加的力分别模拟砂轮轴和工件轴在实际磨削过程中所受的铅直向下径向力载荷和法向力载荷，用两个磁粉制动器所施加的扭矩分别模拟砂轮轴和工件轴在实际磨削过程中所受扭矩，且允许同时加载，因此可以较为真实地模拟出磨床在实际加工中的受力状态(主要是切向磨削力、法向磨削力和重力)。(2)加载装置结构简单，尺寸紧凑，安装拆卸方便。(3)多个载荷加载装置(如砂轮轴加载装置和工件轴力加载装置)直接或间接固定安装在一块由钢板制成的平台(即加载支架17)上，此平台通过过渡联接块2与砂轮架之间用螺栓连接，这种安装方式能将加载装置引起的各种力的影响限定在砂轮轴、工件轴和砂轮架之间，是对真实磨削过程的一个较为近似的模拟。(4)选用气压缸与电气比例阀配合使用，可实现力的无级加载，精确调控。(5)选用磁粉制动器输出扭矩，制动范围较广，且控制精度高、控制方法简单，调节输入电流即可方便改变输出的扭矩。(6)不同型号的数控外圆磨床，砂轮轴的锥度可能不同。采用本技术的加载装置及其相关的连接结构和连接方式，可以根据不同型号机床的实际情况，通过制作不同结构参数的过渡连接件实现相应加载装置的通用性。例如，通过制作不同内锥度的锥套和不同尺寸的模拟砂轮套，保证砂轮轴加载装置的通用性，通过改变过渡安装块35的尺寸来实现工件轴扭矩加载装置的通用性，通过采用不同结构尺寸的过渡联接块2可以使本技术的试验装置针对不同型号磨床的砂轮架的安装具有通用性。(7)所述套筒下采用滚动轴承特别是两个面对面安装的角接触球轴承，其回转摩擦力小，工作寿命长，对保证加载装置本身可靠性有重要意义。(8)工件轴上套有一自旋转直线轴承，在极小的磨擦阻力下旋转，能获得高精度的平稳运动，从而模拟真实磨削过程中工件轴的移动，使对工件轴不同轴向位置的受力模拟成为可能。(9)在自旋转直线轴承外面的轴套上设置凹槽及凹槽底部的凹坑结构，可以有效避免直线轴承在加载过程中相对力传感器发生轴向移动，以及避免自旋转直线轴承在加载过程中发生旋转。既很好地利用了自旋转直线轴承的可直线移动特点扩展了试验范围，又避免了在同一个轴向位置上试验时的不应有的轴向移动，提高了加载装置本身的可靠性。【附图说明】图1是本技术的砂轮轴加载装置的一种实施例的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图；图3是本技术的工件轴力加载装置的一种实施例的结构示意图；图4是图3的B-B剖视图；图5是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控外圆磨床可靠性试验综合加载装置，其特征在于包括工件轴、砂轮轴加载装置和工件轴加载装置，所述砂轮轴加载装置和工件轴加载装置均为闭环控制装置，所述砂轮轴加载装置包括砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸、砂轮轴水平径向力载荷加载气缸和砂轮轴扭矩加载制动器，砂轮轴铅直向下径向力载荷加载气缸和砂轮轴水平径向力载荷加载气缸的缸体通过各自的过渡安装板位置可调地固定连接在加载支架上，所述加载支架固定连接在磨床的砂轮架上，且两气缸的活塞杆的外伸端在砂轮轴上的作用点位于砂轮轴的同一横截面上，砂轮轴扭矩加载制动器通过砂轮轴制动器支架固定连接在所述加载支架上，且通过联轴器与所述砂轮轴同轴连接；所述工件轴同轴安装在磨床的头架上，所述工件轴加载装置包括工件轴力加载装置和工件轴扭矩加载装置，所述工件轴力加载装置包括工件轴铅直向下径向力载荷加载气缸和工件轴水平径向力载荷加载气缸，这两个气缸的缸体各自位置可调地固定连接在所述加载支架上，且两气缸的活塞杆的外伸端在工件轴上的作用点位于工件轴的同一横截面上，所述工件轴扭矩加载装置包括工件轴扭矩加载制动器，工件轴扭矩加载制动器通过工件轴制动器支架固定连接在磨床的工作台上，且通过联轴器与所述工件轴同轴连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛建林，张秀兰，丁庆新，成小彬，陈雨晖，柴艳华，杜新宇，
申请(专利权)人：北京第二机床厂有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11