一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术适用于机械产品试验设备技术领域，提供了一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法，所述摆角铣头可靠性试验装置主要由旋转底座模块、可调节安装模块、轴向和径向力加载与回转精度测试模块、扭矩加载模块、重复定位精度检测模块组成；可调节安装模块安装在旋转底座模块上；摆角铣头安装在可调节安装模块的后支座上；轴向和径向力加载与回转精度测试模块、扭矩加载模块安装在可调节安装模块的支撑箱体内部；本发明专利技术公开了一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法，为开展摆角铣头可靠性台架试验提供了试验装置与技术支撑，克服了对数控加工中心摆角铣头高频动态载荷模拟加载、关键性能测试以及运动跟踪加载的难题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法


[0001]本专利技术属于机械产品试验设备
，尤其涉及一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]目前国内机床行业得到了飞速的发展，但高端机床与国外先进水平仍有较大的差距，其中可靠性水平低是一个重要因素。具有摆角铣头的高端数控机床是五轴加工中心的典型结构类型，用来加工大型复杂结构件，具有加工精度和效率高的特点。摆角铣头的可靠性水平是影响加工中心整机可靠性的关键，因此开发摆角铣头可靠性试验装置与方法，进而开展可靠性试验，对提升摆角铣头的可靠性水平具有重要的意义。
[0003]目前现有专利或者文献没有涉及到摆角铣头可靠性试验装置的研究，专利CN110936227A一种摆角铣头专用的静态特性检测装置及测量方法，该装置直接对安装在机床上的摆角铣头末端施加一个静态力，然后测量其变形量，没有对摆角铣头的回转精度及重复定位精度等关键性能指标进行测量，也不能进行高频动态载荷的加载，更无法进行随动载荷的加载，因此无法进行摆角铣头动态特性的检测；专利CN104476325A一种双摆角万能铣头旋转轴定位精度测量装置，是对摆角铣头旋转轴定位精度进行测量，没有涉及载荷的模拟加载及转轴的回转精度的测量，因此无法实现复杂工况条件下的旋转轴定位精度检测。
[0004]在摆角铣头机床的实际加工过程中，摆角铣头加工轴的回转精度及摆动轴重复定位精度的高低直接决定了加工质量，在不同的载荷条件下、一定运行时间后，其精度必然会发生变化。
[0005]为避免上述技术问题，确有必要提供一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法，旨在解决目前现有专利或者文献没有涉及到摆角铣头可靠性试验装置的研究。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种测试摆角铣头可靠性的试验装置，包括旋转底座模块、可调节安装模块、轴向和径向力加载与回转精度测试模块、扭矩加载模块、重复定位精度检测模块以及摆角铣头；摆角铣头安装在所述可调节安装模块上，用于调节摆角铣头B摆轴体的转轴线L1与旋转底座模块的旋转轴线L2同轴；所述旋转底座模块上安装有轴向和径向力加载与回转精度测试模块以及扭矩加载模块，通过旋转底座模块旋转工作，实现对摆角铣头转动摆角位置的加载与回转精度测量；所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块通过压电陶瓷促动器结构实现轴向力、径向力的高频动态模拟载荷的加载，通过电涡流传感器和红外激光接近开关传感器实现加
工轴回转精度的测量；所述扭矩加载模块通过控制电磁比例阀开口大小调节叶轮内外密闭腔的压力差来实现对摆角铣头扭矩的加载；所述重复定位精度检测模块通过激光位移传感器与45度棱镜配合实现摆轴重复定位精度的测试。
[0008]进一步的技术方案，所述的旋转底座模块包括底座、驱动件、减速器、转盘以及转动平台；所述底座的上表面开有3/4圆弧导轨槽、两个相互平行的直线导轨槽以及滚珠丝杠副导轨槽，所述底座的下表面开有圆柱腔体、并在圆柱腔体内表面开有圆形轴孔和十六个一定深度的M8螺纹孔；所述转盘为圆柱形结构，所述转盘的底部开有圆柱形连接槽，在轴线方向上均匀地分布五个一定深度的螺纹孔；所述转动平台的上部有连接底盘的五个螺纹孔、安装直线滑轨的螺纹孔及安装支撑箱滚珠丝杠副的直线导轨槽；所述驱动件及减速器为标准件；所述标准件减速器通过十六个规格为M8的螺栓安装在底座底部的圆柱腔体内；所述标准件驱动件通过四个规格为M6的螺栓与所述减速器连接，电机输出轴通过平键与减速器的输入端连接；所述转盘的输入端通过单键与所述减速器连接；所述转动平台的圆弧导轨与底座上表面的圆弧导轨配合，并通过五个长度规格为M10的螺栓与转盘连接。
[0009]进一步的技术方案，所述可调节安装模块包括：支座、支撑座滚珠丝杠副、支座直线导轨、支撑箱、支撑箱直线导轨以及支撑箱滚珠丝杠副；所述支撑座滚珠丝杠副包括：支座丝杠支座、支座轴承、支座丝杠、支座丝杠螺母以及支座丝杠旋钮；所述支座直线导轨包括：支座滑轨以及支座滑块，所述支撑箱直线导轨包括：支撑箱滑轨以及支撑箱滑块；所述支撑箱滚珠丝杠副包括：支撑箱丝杠、支撑箱丝杠支座、支撑箱丝杠旋钮、支撑箱丝杠轴承以及支撑箱丝杠螺母；所述支撑箱外形为长方体，支撑箱内部分为上下两层，支撑箱的上顶面与侧面为打开状态，支撑箱的内部有加载、测试机构安装所需的平台，支撑箱底部开有半圆柱槽、半圆柱槽中间部位开有矩形槽，用于安装滚珠丝杠副的传动；底座两边分别具有外伸边缘，每边外伸边缘分别开有四个规格为M6的螺纹通孔；支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形径向加载槽、两个对称的圆柱形轴向加载槽，加载测试孔两侧及侧壁上开设有半圆柱槽，半圆槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；所述支座上部为圆柱型阶梯，在边缘台阶处具有三个螺栓通孔，下部支撑为三角形的结构，在底部两边各有两个螺丝孔，所述支座的底部中轴线处开有半圆柱形槽，在半圆柱形槽中部有矩形安装槽；所述支座直线导轨通过沉头螺栓安装在底座的两个直线导轨槽内；所述支座滚珠丝杠副包含的零件按照滚珠丝杠副的标准装配流程装配，并且通过螺柱连接安装在底座上的滚珠丝杠副导轨槽内；
支撑箱滑轨与支撑箱滑轨相互平行，并且均通过沉头螺柱连接安装在转动平台上的螺纹孔处；所述支撑箱滚珠丝杠副包含的零件按照滚珠丝杠副的标准装配流程装配，并且通过螺柱连接安装在转动平台的滚珠丝杠副导轨槽内；所述支座通过螺柱底的部两边的螺丝孔处与支座直线导轨的支座滑块、连接配合，并且所述支座底部的矩形安装槽与支座滚珠丝杠副上的支座丝杠螺母连接配合，通过旋转支撑箱丝杠旋钮调节支撑箱位置的作用；所述支撑箱的底座的外伸边缘的通孔通过螺栓与支撑箱直线导轨的支撑箱滑块固定连接，底部矩形通过一定深度的螺丝与支撑箱丝杠螺母固定配合。
[0010]进一步的技术方案，所述轴向和径向力加载与回转精度测试模块包括刀柄、测试棒、加载支撑件、深沟球轴承、推力球轴承、轴向压电陶瓷加载棒组、轴向加载支撑件组、轴向压力传感器组、径向压电陶瓷加载棒组、经向压力传感器组、经向加载支撑件组、激光位移传感器传感器以及红外激光接近开关传感器；所述支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形的径向压电陶瓷加载棒组的安装槽、两个对称的圆柱形的轴向压电陶瓷加载棒组的安装槽，侧壁开有三个半圆柱槽，三个半圆柱槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；所述刀柄的头部锥形面能够与摆角铣头的末端锥形孔配合；所述加载支撑件靠近刀柄侧孔内通过过盈配合安装推力球轴承，靠近测试棒尾部侧通过过盈配合安装深沟球轴承；所述模拟刀具测试棒安装在刀柄上；两个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在前支撑箱前面开有的径向加载槽内；所述轴向加载件组通过底部螺纹安装在加载支撑件的圆柱侧面的两个螺纹孔内；两个相同型号的压力传感器分别通过螺纹连接安装在两个相同型号的压电陶瓷促动器和的螺纹孔端，另一端与两个球柱支撑件和接触；四个相同型号的压力传感器分别通过螺纹连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于，包括旋转底座模块、可调节安装模块、轴向和径向力加载与回转精度测试模块、扭矩加载模块、重复定位精度检测模块以及摆角铣头；摆角铣头安装在所述可调节安装模块上，用于调节摆角铣头B摆轴体的转轴线L1与旋转底座模块的旋转轴线L2同轴；所述旋转底座模块上安装有轴向和径向力加载与回转精度测试模块以及扭矩加载模块；所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块通过压电陶瓷促动器结构实现轴向力、径向力的高频动态模拟载荷的加载，通过电涡流传感器和红外激光接近开关传感器实现加工轴回转精度的测量；所述扭矩加载模块通过控制电磁比例阀开口大小调节叶轮内外密闭腔的压力差来实现对摆角铣头扭矩的加载；所述重复定位精度检测模块通过激光位移传感器与45度棱镜配合实现摆轴重复定位精度的测试。2.根据权利要求1所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述的旋转底座模块包括底座、驱动件、减速器、转盘以及转动平台；所述底座的上表面开有3/4圆弧导轨槽、两个相互平行的直线导轨槽以及滚珠丝杠副导轨槽，所述底座的下表面开有圆柱腔体；所述转盘为圆柱形结构，所述转盘的底部开有圆柱形连接槽，在轴线方向上分布有螺纹孔；所述转动平台的上部有连接底盘的螺纹孔、安装直线滑轨的螺纹孔、及安装支撑箱滚珠丝杠副的直线导轨槽；所述减速器安装在底座底部的圆柱腔体内；所述驱动件与所述减速器连接，电机输出轴与减速器的输入端连接；所述转盘的输入端与所述减速器连接；所述转动平台的圆弧导轨与底座上表面的圆弧导轨配合，转动平台与转盘连接。3.根据权利要求2所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述可调节安装模块包括：支座、支撑座滚珠丝杠副、支座直线导轨、支撑箱、支撑箱直线导轨以及支撑箱滚珠丝杠副；所述支撑座滚珠丝杠副包括：支座丝杠支座、支座轴承、支座丝杠、支座丝杠螺母以及支座丝杠旋钮；所述支座直线导轨包括：支座滑轨以及支座滑块，所述支撑箱直线导轨包括：支撑箱滑轨以及支撑箱滑块；所述支撑箱滚珠丝杠副包括：支撑箱丝杠、支撑箱丝杠支座、支撑箱丝杠旋钮、支撑箱丝杠轴承以及支撑箱丝杠螺母；所述支撑箱外形为长方体，支撑箱内部分为上下两层，支撑箱的上顶面与侧面为打开状态，支撑箱的内部有加载、测试机构安装所需的平台，支撑箱底部开有半圆柱槽、半圆柱槽中间部位开有矩形槽；底座两边分别具有外伸边缘，每边外伸边缘分别开有螺纹通孔；支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形径向加载槽、两个对称的圆柱形轴向加载槽，加载测试孔两侧及侧壁上开设有半圆柱槽，半圆槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；所述支座直线导轨安装在底座的两个直线导轨槽内；所述支座滚珠丝杠副连接安装在
底座上的滚珠丝杠副导轨槽内；所述支撑箱滑轨与支撑箱滑轨相互平行，并且均通连接安装在转动平台上的螺纹孔处；所述支撑箱滚珠丝杠副通过螺柱连接安装在转动平台的滚珠丝杠副导轨槽内；所述支座通过螺柱底的部两边的螺丝孔处与支座直线导轨的支座滑块、连接配合，并且所述支座底部的矩形安装槽与支座滚珠丝杠副上的支座丝杠螺母连接配合；所述支撑箱与支撑箱直线导轨的支撑箱滑块固定连接，底部矩形与支撑箱丝杠螺母固定配合。4.根据权利要求1所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述轴向和径向力加载与回转精度测试模块包括刀柄、测试棒、加载支撑件、深沟球轴承、推力球轴承、轴向压电陶瓷加载棒组、轴向加载支撑件组、轴向压力传感器组、径向压电陶瓷加载棒组、经向压力传感器组、经向加载支撑件组、激光位移传感器传感器以及红外激光接近开关传感器；所述支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形的径向压电陶瓷加载棒组的安装槽、两个对称的圆柱形的轴向压电陶瓷加载棒组的安装槽，侧壁开有三个半圆柱槽，三个半圆柱槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；所述刀柄的头部锥形面能够与摆角铣头的末端锥形孔配合；所述加载支撑件靠近刀柄侧孔内安装推力球轴承，靠近测试棒尾部侧安装深沟球轴承；所述模拟刀具测试棒安装在刀柄上；两个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在前支撑箱前面开有的径向加载槽内；所述轴向加载件组通过底部螺纹安装在加载支撑件的圆柱侧面的两个螺纹孔内；两个相同型号的压力传感器的一端分别连接安装在两个相同型号的压电陶瓷促动器和的螺纹孔端，另一端与两个球柱支撑件和接触；四个相同型号的压力传感器分别连接安装在四个相同型号的压电陶瓷促动器螺纹孔端；所述经向加载支撑件组连接安装在经向压力传感器组的末端螺纹孔内；四个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在支座侧间隔为九十度的四个矩形径向加载槽内。5.根据权利要求1所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述扭矩加载模块包括联轴器、扭矩测量仪、一级主动锥齿轮、一级从动锥齿轮、一级传动轴、一级支撑轴承、二级传动轴、二级主动锥齿轮、二级从动锥齿轮、二级支撑轴承、叶轮、箱体密封盖以及电磁比例阀；所述扭矩测量仪固定在支撑箱内的台阶上，输入轴通过联轴器与测试棒的末端进行连接；所述一级主动锥齿轮安装在扭矩测量仪的输出端；所述一级支撑轴承安装在支撑箱上的一级轴孔内；所述一级传动轴通过轴肩定位与一级支撑轴承配合；所述一级从动轴锥齿轮安装在一级传动轴的输入端，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈传海，王永志，刘志峰，郭劲言，齐宝宝，张瑞亮，李福佳，刘山明，王华凯，荣林健，段佳瑞，刘严，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：