一种联合加载的双刀架可靠性试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于机械试验设备及方法技术领域，涉及一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，包括两台刀架、双刀架安装台装置、联合加载装置、控制柜、数据采集箱和控制台；两台刀架安装在双刀架安装台装置上，在伺服电机带动下沿导轨运动；联合加载装置位于双刀架安装台装置上方，布置在两台刀架之间，实现同时对两台刀架施加载荷，并对刀架的性能进行检测；本发明专利技术通过分层自动切换的方式实现普通刀头加载与动力刀头加载两种模式切换，普通刀头加载基于方向可调整的压电陶瓷加载机构，动力刀头加载基于两动力刀头对托原理与弯矩、振动加载结构；通过一套影像检测机构同时检测两台刀架工况，使得本发明专利技术集成度、自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械试验设备及方法
，涉及一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，具体地说，涉及一种可以同时对两台数控刀架的工况进行模拟的可靠性试验装置。技术背景数控刀架作为数控车床的关键功能部件，其故障直接影响到车床的加工精度与工作效率。纵观当前国内外数控刀架的可靠性试验台，大部分只能对单台数控刀架进行可靠性试验，其加载装置以及附件繁多导致试验台成本高，空间利用率低。在对动力伺服刀架动力头的加载上，目前大部分试验台仅使用测功机对动力头进行扭矩加载，不能模拟弯矩与切削振动。在对性能进行检测的过程中，传统检测方式检测方法过于分散，在可靠性装置的设计时并未很好地考虑到传感器与监测设备的安装问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术无法对两台刀架进行联合可靠性试验，对动力刀头加载成本过大且不能很好模拟工况。提供了一种对两台同型号的动力伺服刀架共同进行切削力加载与动力头加载的刀架可靠性试验装置。本专利所述的可靠性试验装置采用分层自动切换的方式实现普通刀头加载与动力头加载两种模式的切换。对于顶层普通刀头的切削力加载，本专利采用一套可以手动调整切削力大小与方向的压电陶瓷加载机构对两台数控刀架施加动态切削力。在顶层设计有一个检测区域，安装有一个包含两个摄像头的影像检测仪，实现对两台刀架的定位精度等参数实时检测，同时剩余空间可配备其他检测需要的传感器；对于底层动力刀头扭矩的加载，利用电机的对托原理，设计出两动力刀头配合传动结构，使两台刀架的动力刀头相互施加扭矩，取代传统的测功机施加扭矩的高成本方案。同时采用电磁加载器对动力刀头施加切削力动态载荷。通过张紧轮调节机构对皮带的松紧进行调整，从而对动力刀头施加弯矩载荷。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，结合附图说明如下：一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，包括两台刀架、双刀架安装台装置8、联合加载装置2、控制柜4、数据采集箱5和控制台6；所述两台刀架安装在双刀架安装台装置8上，在双刀架安装台装置8中的伺服电机16带动下沿着双刀架安装台装置8中的导轨11运动；所述联合加载装置2位于双刀架安装台装置8上方，且布置在两台刀架之间，实现同时模拟两台刀架切削时所受的载荷，并对刀架的性能进行检测；所述控制柜4输入端与控制台6相连，输出端与两个刀架相连；所述数据采集箱5放置于控制台6上面，数据采集箱5的输入端与联合加载装置2中的影像检测仪22相连，数据采集箱5的输出端连接到控制台6的计算机中。技术方案中所述的双刀架安装台装置8还包括两根丝杆12、八个滑块14和两个刀架底座15；所述导轨11设有两条，两条导轨11水平固定在双刀架安装台装置8的底板上；所述伺服电机16设有两台，所述两根丝杆12在两台伺服电机16的驱动下转动，每个刀架底座15下部有四个滑块14，所述两台刀架安装在两个刀架底座15上。技术方案中所述联合加载装置2包括加载模式切换支架27；所述的加载模式切换支架27包含上下两层，分别是普通刀头加载层24和动力刀头加载层25，分别能够对刀架的普通刀头10和动力刀头9进行加载。技术方案中所述普通刀头加载层24包括两套压电陶瓷切削力加载机构23；所述压电陶瓷切削力加载机构23包括切削力方向调整机构支板21、调整螺旋29、进给控制电机30、切削力方向调整架31、螺旋运动副32、压电陶瓷加载器底座33、压力传感器34、压电陶瓷加载棒35、切削力倾角调节旋钮36、半球凹槽加载头37；所述的切削力方向调整机构支板21，固定在普通刀头加载层24表面的位置调整槽28上；所述的调整螺旋29一端与切削力方向调整机构支板21上的孔装配，另一端与切削力方向调整架31通过轴孔配合固定；所述的进给控制电机30固定在切削力方向调整架31的尾端，进给控制电机30输出轴与螺旋运动副32连接，螺旋运动副32另一端与压电陶瓷加载器底座33相连；所述切削力调整架31能够绕切削力倾角调节旋钮36旋转；所述的压电陶瓷加载器底座33一端与螺旋运动副32连接，另一端安装压力传感器34；压电陶瓷加载棒35与压电传感器34相连，另一端设有半球凹槽加载头37；压电陶瓷加载棒35在电压的驱动下，能够产生高频激振力，从而实现对普通刀头10的切削力加载。技术方案中所述动力刀头加载层25包括回转轴26、电磁加载器38、皮带轮39、皮带40、张紧轮41、动力刀头啮合孔42、动力刀头加载机构底座43和轴承座44；所述回转轴26连接两个轴承座44以及皮带轮39中间的孔，回转轴26与动力刀头9配合的一段加工有一个动力刀头啮合孔42，以便动力刀头9与回转轴26的配合；两皮带轮39之间通过皮带40相连；所述张紧轮41上端固定在普通刀头加载层24的底面板，下端通过可调节伸展角度的轮毂压紧皮带40；所述电磁加载器38尾部安装在加载模式切换支架27上，加载端与回转轴的轴承座44相连。技术方案中所述的联合加载装置2还包括两套加载支架底座17、两套直线运动台19、两套加载支架20；所述的加载支架底座17下端与地平铁7连接，加载支架底座17上端与加载支架20连接；所述的直线运动台19包括直线运动台底座45、直线运动台台面46、直线运动台底座支腿47、直线运动台电机18与直线运动台丝杆导轨48；所述加载模式切换支架27固定在直线运动台台面46上；直线运动台电机18带动直线运动台丝杆导轨48转动，从而带动直线运动台台面46沿着直线运动台丝杆导轨48方向做往复直线运动。技术方案中所述轮毂中安装压力传感器，以反馈实时的压力值，从而确定皮带40的张紧力；通过可调张紧力的皮带40将载荷施加给皮带轮39，并传递到回转轴26，最终将载荷传递到动力刀头9的输出轴上，实现对动力刀头9恒定的弯矩载荷施加。技术方案中所述的影像检测仪22固定在两个切削力方向调整机构支板21之间；，所述的影像检测仪22由两套压电陶瓷切削力加载机构23共用；所述的影像检测仪22能够实时检测刀盘表面人为绘制的十字标靶的位置变化情况，从而检测刀架的回转精度性能参数；一台影像检测仪安装两个摄像头，分别对两台受试刀架进行检测。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出一种同时对两台刀架联合加载的可靠性试验装置，不仅提高了刀架可靠性试验的效率，还节约试验了空间与试验装置的设备成本。2、本专利技术通过分层自动切换的巧妙方式实现普通刀头加载与动力头加载两种加载模式的切换，通过一套影像检测机构同时检测两台刀架的工况，使得该设计集成度高，自动化程度高。3、本专利技术所述的刀架动力头加载方式，不仅省去传统试验台中需要两台测功机的成本费用，而且使得可靠性试验台结构更为紧凑。能够全面反映刀架动力头实际所受的弯矩、扭矩以及切削振动载荷。附图说明图1为本专利技术所述联合加载的双刀架可靠性试验装置整体结构图；图2为本专利技术所述的双刀架安装台装置轴侧图；图3为本专利技术所述的联合加载装置轴侧图；图4为本专利技术所述的联合加载装置中普通刀头加载层轴侧图；图5为本专利技术所述的联合加载装置中动力刀头加载层轴侧图；图6为本专利技术所述的切削力加载状态轴侧图；图7为本专利技术所述的联合加载装置中实现加载模式切换功能的部件结构图；图8为本专利技术所述的联合加载的双刀架可靠性试验装置工作原理图；图中：1.刀架A，2.联合加载装置，3.刀架B，4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，包括两台刀架、双刀架安装台装置(8)、联合加载装置(2)、控制柜(4)、数据采集箱(5)和控制台(6)；其特征在于：所述两台刀架安装在双刀架安装台装置(8)上，在双刀架安装台装置(8)中的伺服电机(16)带动下沿着双刀架安装台装置(8)中的导轨(11)运动；所述联合加载装置(2)位于双刀架安装台装置(8)上方，且布置在两台刀架之间，能够同时模拟两台刀架切削时所受的载荷，并对刀架的性能进行检测；所述控制柜(4)输入端与控制台(6)相连，输出端与两个刀架相连；所述数据采集箱(5)的输入端与联合加载装置(2)中的影像检测仪(22)相连，数据采集箱(5)的输出端连接到控制台(6)的计算机中。

【技术特征摘要】
1.一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，包括两台刀架、双刀架安装台装置(8)、联合加载装置(2)、控制柜(4)、数据采集箱(5)和控制台(6)；其特征在于：所述两台刀架安装在双刀架安装台装置(8)上，在双刀架安装台装置(8)中的伺服电机(16)带动下沿着双刀架安装台装置(8)中的导轨(11)运动；所述联合加载装置(2)位于双刀架安装台装置(8)上方，且布置在两台刀架之间，能够同时模拟两台刀架切削时所受的载荷，并对刀架的性能进行检测；所述控制柜(4)输入端与控制台(6)相连，输出端与两个刀架相连；所述数据采集箱(5)的输入端与联合加载装置(2)中的影像检测仪(22)相连，数据采集箱(5)的输出端连接到控制台(6)的计算机中。2.根据权利要求1所述的一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，其特征在于：所述的双刀架安装台装置(8)还包括两根丝杆(12)、八个滑块(14)和两个刀架底座(15)；所述导轨(11)设有两条，两条导轨(11)水平固定在双刀架安装台装置(8)的底板上；所述伺服电机(16)设有两台，所述两根丝杆(12)在两台伺服电机(16)的驱动下转动，每个刀架底座(15)下部有四个滑块(14)，所述两台刀架安装在两个刀架底座(15)上。3.根据权利要求1所述的一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，其特征在于：所述联合加载装置(2)包括加载模式切换支架(27)；所述的加载模式切换支架(27)包含上下两层，分别是普通刀头加载层(24)和动力刀头加载层(25)，分别能够对刀架的普通刀头(10)和动力刀头(9)进行加载。4.根据权利要求3所述的一种联合加载的双刀架可靠性试验装置，其特征在于：所述普通刀头加载层(24)包括两套压电陶瓷切削力加载机构(23)；所述压电陶瓷切削力加载机构(23)包括切削力方向调整机构支板(21)、调整螺旋(29)、进给控制电机(30)、切削力方向调整架(31)、螺旋运动副(32)、压电陶瓷加载器底座(33)、压力传感器(34)、压电陶瓷加载棒(35)、切削力倾角调节旋钮(36)、半球凹槽加载头(37)；所述的切削力方向调整机构支板(21)，固定在普通刀头加载层(24)表面的位置调整槽(28)上；所述的调整螺旋(29)一端与切削力方向调整机构支板(21)上的孔装配，另一端与切削力方向调整架(31)通过轴孔配合固定；所述的进给控制电机(30)固定在切削力方向调整架(31)的尾端，进给控制电机(30)输出轴与螺旋运动副(32)连接，螺旋运动副(32)另一端与压电陶瓷加载器底座(33)相连；所述切削力调整架(31)能够绕切削力倾角调节旋钮(36...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玮峥，陈菲，许彬彬，杨兆军，朱晓翠，孙博，胡炜，刘业鹏，吴越，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22