一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性试验方法技术

本发明专利技术公开了一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试方法，它包括：伺服动力刀架转位试验、伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验、伺服动力刀架动力头加载试验；采用多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试平台，它包括：控制台、刀架、刀架座、测工机、测功机装置座、加载装置架、液压系统；加载装置旋转底座可实现多种加工切削加载载荷，并全工况试验和加载力的监控和闭环控制；测功机对刀架进行加载，切削扭矩和转速实现监控和闭环控制，提高加载装置的控制精度，同时对四台测功机的载荷施加情况进行对比。

【技术实现步骤摘要】
一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性试验方法
本专利技术属于数控机械试验设备及方法
，具体涉及一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性试验方法。
技术介绍
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单一工况可靠性试验，一些试验台虽能进行多工况试验，但所能进行的工况模拟情况所受限制很大且载荷模拟效果差，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。对于动力伺服刀架动力头的加载上，目前大部分试验台使用单一同种测功机对动力头进行扭矩加载，对刀架动力头载荷工况模拟情况单一。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术无法对四台刀架同时进行可靠性试验，对普通切削载荷模拟工况加载方式单一且载荷工况模拟情况差，对动力刀头施加载荷工况模拟单一，无法更好得模拟出刀架工作过程中的多工况载荷的问题，而提供了一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性试验平台及方法；一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试平台，它包括：控制台1、刀架、刀架座4、测工机、测功机装置座6、加载装置架、液压系统8；所述的刀架和测工机均设有四台，每台刀架通过刀架座4固定在地平铁9；所述的加载装置架包括：加载装置下底座71、回转驱动单元、加载装置上旋转座73，加载装置上旋转座73通过回转驱动单元连接加载装置下底座71；加载装置上旋转座73上设有四组模拟加载单元；四组模拟加载单元、测工机与刀架加载连接；>所述的液压系统8为整个试验平台提供液压缸所需要的油压；所述控制台1上设有的信号输入输出端与每台刀架、测工机、加载装置架和液压系统8电气连接。所述的刀架上设有刀架盘3，刀架盘包含刀架动力头31和多个刀架普通刀头32；所述的刀架座4包括：刀架下底座41、弧形连接杆42、刀架上底座43、刀架下底座耳块44、连接光杆45；弧形连接杆42装设在刀架下底座41；刀架上底座43装设在刀架下底座41上；刀架安装装置通过弧形连接杆42、刀架上底座43，刀架下底座耳块44，连接光杆45实现刀架0°至45°倾斜角的锁固位置。测工机5分为：电涡流测功机51、水力测功机52、电力测功机53、磁滞测功机54；电涡流测功机51、水力测功机52、电力测功机53和磁滞测功机54上分别设有传感器，测工机分别设有的传感器与控制台1上的信号输入输出端连接。所述的测功机装置座6包括：升降驱动单元、平移驱动单元、测功机移动台63；测功机装设在测功机移动台63上；升降驱动单元和平移驱动单元实现测功机在高度上的自由变化、水平平移和锁紧；测功机移动台63通过升降驱动单元固定在地平铁9。所述的加载装置架包括：加载装置下底座71、回转驱动单元、加载装置上旋转座73、模拟加载单元；回转驱动单元中设有的回转驱动电机721驱动加载装置上旋转座73在加载装置下底座71上自由回转。所述的模拟加载单元包括：静态力加载741、电液伺服加载742、直线电机加载743、压电陶瓷加载744、液压加载部，静态力加载741、电液伺服加载742、直线电机加载743和压电陶瓷加载744分别装通过液压加载部装设在加载装置上旋转座73上端。所述的静态力加载741为刀架提供静态力模拟载荷；所述的电液伺服加载742包括：第二力传感器7421、电液伺服控制器7422，，电液伺服控制器7422控制与其连接的液压缸提供动态载荷，电液伺服加载742为刀架提供低频大载动态模拟载荷作用；所述的直线电机加载743上设有直线加载电机，为刀架提供中高频动态模拟载荷作用；所述的压电陶瓷加载744上设有第四力传感器7441、压电陶瓷加载杆7442、力传感器7443、压电陶瓷加载座7444，液压缸在加载前为压电陶瓷加载提供静态基力满足压电陶瓷加载杆7442加载要求，压电陶瓷加载杆7442提供高频动态载荷，力传感器7443将压电陶瓷加载杆7442施加的高频动态载荷反馈给控制台1，压电陶瓷加载座7444为压电陶瓷加载杆7442提供稳定性，压电陶瓷加载为刀架提供高频动态模拟载荷作用；第一力传感器7411、第二力传感器7421、直线加载电机、第四力传感器7441将各加载装置所加的载荷及时传递给控制台1，实现模拟载荷的实时控制。一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试方法，采用一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试平台进行，步骤如下：第一步：伺服动力刀架转位试验1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；2）确保电涡流测功机51、水力测功机52、电力测功机53、磁滞测功机54与刀架动力头处于分离状态；3）确保静态力加载741、电液伺服加载742、直线电机加载743、压电陶瓷加载744与刀架普通到头处于分离状态；4）确保液压系统10属于正常工作状态；5）在控制台1上选择伺服动力刀架转位试验；在控制台1上设置转位程序：程序参照转位试验谱设置好正向或反向，转位频率、转位步数、每次转位速度、转位总时间；6）控制台启动转位试验程序并开始计时，四台刀架执行相同转位程序；7）试验结束后自动将转位时间、转位频率、转位试验谱及故障数据记录到控制台1中的数据分析平台上进行可靠性分析；第二步：伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；2）确保电涡流测功机51、水力测功机52、电力测功机53、磁滞测功机54与刀架动力头处于分离状态；3）确保静态力加载741、电液伺服加载742、直线电机加载743、压电陶瓷加载744与刀架普通到头处于分离状态；4）液压系统10属于正常工作状态；5）调整加载装置底座角度，确保4个加载部分都处于4台刀架普通刀头试验位置；6）确保四台刀架分别安装为平行安装，15°角安装、30°安装和45°安装且固定状况良好；7）在控制台1上选择伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验8）通过加载旋转座7412调整好加载装置加载角度；9）在控制台1设置转位程序：程序包含静态力加载741、电液伺服加载742、直线电机加载743、压电陶瓷加载744的加载头就位程序、加载波形程序、加载头收回程序、加载时间以及每台刀架完成加载后加载装置上旋转座73的90°转位程序，以上程序循环四次为一次完整加载试验，实现平行安装，15°角安装、30°安装和45°安装四种不同伺服动力刀架安装工况下每台刀架完成静态力加载、低频大载荷加载、中高频载荷加载、高频载荷加载的全工况试验；10）控制台1启动伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验程序并开始计时，加载装置6上的四台加载装置同时进行伺服动力刀架普通刀头加载试验；11）试结束后自动将每台刀架对应的普通刀头加载波形、加载时间、故障数据反馈给控制台1的数据分析平台进行可靠性分析，加载波形包含直线波、梯形波、正弦波、三角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试方法，步骤如下：/n第一步：伺服动力刀架转位试验/n1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；/n2）确保电涡流测功机（51）、水力测功机（52）、电力测功机（53）、磁滞测功机（54）与刀架动力头处于分离状态；/n3）确保静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）与刀架普通到头处于分离状态；/n4）确保液压系统（10）属于正常工作状态；/n5）在控制台(1)上选择伺服动力刀架转位试验；/n在控制台(1)上设置转位程序：程序参照转位试验谱设置好正向或反向，转位频率、转位步数、每次转位速度、转位总时间；/n6）控制台启动转位试验程序并开始计时，四台刀架执行相同转位程序；/n7）试验结束后自动将转位时间、转位频率、转位试验谱及故障数据记录到控制台(1)中的数据分析平台上进行可靠性分析；/n第二步：伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验/n1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；/n2）确保电涡流测功机（51）、水力测功机（52）、电力测功机（53）、磁滞测功机（54）与刀架动力头处于分离状态；/n3）确保静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）与刀架普通到头处于分离状态；/n4）液压系统10属于正常工作状态；/n5）调整加载装置底座角度，确保4个加载部分都处于4台刀架普通刀头试验位置；/n6）确保四台刀架分别安装为平行安装，15°角安装、30°安装和45°安装且固定状况良好；/n7）在控制台(1)上选择伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验/n8）通过加载旋转座（7412）调整好加载装置加载角度；/n9）在控制台(1)设置转位程序：程序包含静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）的加载头就位程序、加载波形程序、加载头收回程序、加载时间以及每台刀架完成加载后加载装置上旋转座（73）的90°转位程序，以上程序循环四次为一次完整加载试验，实现平行安装，15°角安装、30°安装和45°安装四种不同伺服动力刀架安装工况下每台刀架完成静态力加载、低频大载荷加载、中高频载荷加载、高频载荷加载的全工况试验；/n10）控制台(1)启动伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验程序并开始计时，加载装置（6）上的四台加载装置同时进行伺服动力刀架普通刀头加载试验；/n11）试结束后自动将每台刀架对应的普通刀头加载波形、加载时间、故障数据反馈给控制台(1)的数据分析平台进行可靠性分析，加载波形包含直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波和随机波；/n第三步：伺服动力刀架动力头加载试验/n1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；/n2）确保静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）与刀架普通到头处于分离状态；/n3）确保液压系统（10）属于正常工作状态；/n4）在控制台(1)上选择伺服动力刀架动力头加载试验；/n5）通过控制台(1)发送指令分别控制静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）的各个液压缸的高度到达工作高度；/n6）通过控制台(1)发送指令给各个平移驱动单元中的移动台平移电机（621）驱动四台测功机的水平移动；静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）和压电陶瓷加载（744）分别通过联轴器（55）与刀架动力头的联接；/n7）在控制台(1)设置加载程序：加载程序为步进加载谱，每阶段加载包含每台测功机的转速、扭矩及加载时间；/n8）控制台(1)启动伺服动力刀架动力头加载试验并开始计时；/n9）试验结束后自动将每台刀架动力头试验所施加的步进加载谱、故障数据反馈给控制台(1)的数据分析平台进行可靠性分析。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试方法，步骤如下：
第一步：伺服动力刀架转位试验
1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；
2）确保电涡流测功机（51）、水力测功机（52）、电力测功机（53）、磁滞测功机（54）与刀架动力头处于分离状态；
3）确保静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）与刀架普通到头处于分离状态；
4）确保液压系统（10）属于正常工作状态；
5）在控制台(1)上选择伺服动力刀架转位试验；
在控制台(1)上设置转位程序：程序参照转位试验谱设置好正向或反向，转位频率、转位步数、每次转位速度、转位总时间；
6）控制台启动转位试验程序并开始计时，四台刀架执行相同转位程序；
7）试验结束后自动将转位时间、转位频率、转位试验谱及故障数据记录到控制台(1)中的数据分析平台上进行可靠性分析；
第二步：伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验
1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；
2）确保电涡流测功机（51）、水力测功机（52）、电力测功机（53）、磁滞测功机（54）与刀架动力头处于分离状态；
3）确保静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）与刀架普通到头处于分离状态；
4）液压系统10属于正常工作状态；
5）调整加载装置底座角度，确保4个加载部分都处于4台刀架普通刀头试验位置；
6）确保四台刀架分别安装为平行安装，15°角安装、30°安装和45°安装且固定状况良好；
7）在控制台(1)上选择伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验
8）通过加载旋转座（7412）调整好加载装置加载角度；
9）在控制台(1)设置转位程序：程序包含静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）的加载头就位程序、加载波形程序、加载头收回程序、加载时间以及每台刀架完成加载后加载装置上旋转座（73）的90°转位程序，以上程序循环四次为一次完整加载试验，实现平行安装，15°角安装、30°安装和45°安装四种不同伺服动力刀架安装工况下每台刀架完成静态力加载、低频大载荷加载、中高频载荷加载、高频载荷加载的全工况试验；
10）控制台(1)启动伺服动力刀架多工况多级并联式加载试验程序并开始计时，加载装置（6）上的四台加载装置同时进行伺服动力刀架普通刀头加载试验；
11）试结束后自动将每台刀架对应的普通刀头加载波形、加载时间、故障数据反馈给控制台(1)的数据分析平台进行可靠性分析，加载波形包含直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波和随机波；
第三步：伺服动力刀架动力头加载试验
1）保持试验温度恒定在23℃，将试验台放置在试验环境中超过8小时；
2）确保静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）与刀架普通到头处于分离状态；
3）确保液压系统（10）属于正常工作状态；
4）在控制台(1)上选择伺服动力刀架动力头加载试验；
5）通过控制台(1)发送指令分别控制静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）、压电陶瓷加载（744）的各个液压缸的高度到达工作高度；
6）通过控制台(1)发送指令给各个平移驱动单元中的移动台平移电机（621）驱动四台测功机的水平移动；静态力加载（741）、电液伺服加载（742）、直线电机加载（743）和压电陶瓷加载（744）分别通过联轴器（55）与刀架动力头的联接；
7）在控制台(1)设置加载程序：加载程序为步进加载谱，每阶段加载包含每台测功机的转速、扭矩及加载时间；
8）控制台(1)启动伺服动力刀架动力头加载试验并开始计时；
9）试验结束后自动将每台刀架动力头试验所施加的步进加载谱、故障数据反馈给控制台(1)的数据分析平台进行可靠性分析。


2.根据权利要求1所述的一种多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试方法，其特征在于，所述的试验台为多工况模拟加载伺服动力刀架可靠性测试平台，它包括：控制台(1)、刀架、刀架座（...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘严，何佳龙，杨兆军，钟源，张正阳，孔令达，何禹志，韩良晟，王子康，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22