專利名稱：數控轉塔刀架綜合性能測試平臺的制作方法
技術領域：
本發明創造涉及一種用于數控機床的臥式轉塔刀架綜合性能測試平臺。特別是涉及一種可針對轉塔刀架精度、速度、剛度、承載能力等重要性能指標進行綜合檢測的高度集約化的性能測試平臺。
背景技術：
隨著裝備制造業的蓬勃發展，作為裝備業母機的數控機床也在快速的發展并被大規模的應用。數控車床無疑是金屬切削機床中非常重要的一類，而數控轉塔刀架則是數控車床中的關鍵功能部件，它的性能直接決定了數控車床的相關性能指標。國內有多個廠家具有生產制造數控轉塔刀架的經驗，也能夠提供數控轉塔刀架產品，但由于試驗和檢測方面的差距，導致與國外同類產品相比，國產刀架的各方面性能及可靠性有較大差距。目前國 內針對數控轉塔刀架開展的試驗檢測較為單一，多為連續運轉試驗或偏重試驗，不能全面的對數控轉塔刀架性能進行評價，并且無法根據測試結果對刀架結構合理性進行評估。本測試平臺不僅可以對數控轉塔刀架進行精度、速度、剛度、承載能力等多項性能指標進行精準的測試，全面的評價刀架的綜合性能，還可以針對刀架內部結構，為設計人員提供參考意見。與現有技術相比，本發明創造具有明顯的創造性和先進性。
發明內容本發明創造所要解決的技術問題是針對數控轉塔刀架進行全面的、準確的、系統的評價。提供一種能夠搭載多種測量儀器及傳感器的測試平臺，特別是能夠評測數控轉塔刀架精度、速度、剛度、承載能力等多項性能指標的測試平臺。本發明創造是采用如下技術方案實現的一種數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于包括平臺主體、兩軸工作臺、測試系統、可調式刀架底座、控制系統、液壓站，所述兩軸工作臺、可調式刀架底座固定在平臺主體上，測試系統安裝在兩軸工作臺上，被測刀架安裝在可調式刀架底座上，通過控制系統和液壓站對測試平臺的電氣系統及液壓系統進行控制。所述的平臺主體上設置T型槽，兩軸工作臺、可調式刀架底座通過T型螺栓固定在平臺主體上。所述兩軸工作臺的軸向分別是平行于被測刀架軸線方向和垂直于被測刀架軸線方向，兩軸工作臺的每個軸兩端都安裝有可沿軸向移動定位塊，兩軸工作臺的每個軸向分別安裝有鎖緊塊。所述的兩軸工作臺的進給通過大導程絲杠和手輪配合實現，兩軸工作臺的底層滑板上設有平行于刀架軸線方向的T型槽，中層滑板可通過鎖緊塊和T型槽在平行于刀架軸線方向上任意位置定位鎖緊，中層滑板兩側分別安裝可沿底層滑板T型槽移動的定位塊，工作臺中層滑板上有垂直于刀架軸線方向的T型槽，頂層滑板可通過鎖緊塊和T型槽在垂直于刀架軸線方向上任意位置定位鎖緊，頂層滑板兩側分別安裝可沿中層滑板T型槽移動的定位塊。所述可調式刀架底座頂部安裝有調整墊以及由轉軸和調整塊組成的軸線調整機構，調整墊與可調式刀架底座通過轉軸相連，。所述可調式刀架底座底部安裝有調整墊鐵和墊塊。所述測試系統在被測刀架軸向、徑向、切向等三個方向安裝有加載用液壓缸，并且每個液壓缸前端安裝有應力傳感器，被測刀架模擬刀桿的相應位置上安裝有位移傳感器。本發明創造的有益效果是與現有刀架測試設備及方法相比，本發明創造所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺集成了刀架多種性能指標的檢測，還可以對刀架施加各類載荷，來對刀架的實際使用性能進行評定，測試內容涵蓋精度、速度、剛度、承載能力等多個方面，可全方位反映刀架整體性能。
本發明創造所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺可采用數控系統或工控機等作為上位機控制，配合采用電液伺服閥、應力傳感器、位移傳感器、電子千分表等儀器可自動采集相關試驗數據并進行數據處理，根據需要自動擬合刀架精度、剛度、承載能力等曲線，能夠直觀、準確、有效的反應刀架性能。
圖I是數控轉塔刀架綜合性能測試平臺整體結構示意圖。圖2是兩軸工作臺結構示意圖。圖3是可調式刀架底座結構示意圖。圖4是圖3的俯視圖。圖5是加載機構軸向加載情況示意圖。圖6是數控轉塔刀架綜合性能測試平臺機械機構右視圖。圖7是數控轉塔刀架綜合性能測試平臺原理示意圖。
具體實施方式
一種數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其整體結構布局可參閱圖I。針對目前國內數控轉塔刀架性能檢測水平較為落后，很多能夠對刀架使用效果產生影響的性能指標未開展相關測試的現狀，本發明創造集成了平臺主體I、兩軸工作臺II、測試系統III、可調式刀架底座IV、控制系統V、液壓站VI等組成部分。平臺主體I作為所有機械結構的載體，平臺主體I臺面上設計有用于固定的T型槽a，兩軸工作臺II和可調式刀架底座IV通過T型螺栓21固定在平臺主體I的臺面上，被測刀架24固定在可調式刀架底座IV上，測試系統III固定在兩軸工作臺II上。可調式刀架底座IV頂部設計有用于適應不同規格刀架的調整墊8，調整墊8安裝在刀架座9上，調整墊8與刀架座9通過轉軸14相連，利用兩個調整塊12、13可對調整墊8與刀架座9之間的角度進行調整，進而調整刀架軸線與工作臺軸向的平行度。可調式刀架底座IV底部安裝了調整墊鐵10和墊塊11，調整墊鐵10和墊塊11不同時工作，墊塊11作為剛性連接在加載情況下使用，調整墊鐵10作為調整環節在精度要求較高的情況下使用。兩軸工作臺II中平行軸的進給通過大導程絲杠7和手輪19配合實現，垂直軸的進給則通過大導程絲杠3和手輪20配合實現。兩軸工作臺II底層滑板I上有平行于刀架軸線方向的T型槽b，中層滑板2可通過鎖緊塊4和T型槽b在平行于刀架軸線方向上任意位置定位鎖緊，中層滑板2兩側分別安裝可沿底層滑板T型槽b移動的定位塊5，用于限位和刀架軸線方向重復定位。兩軸工作臺II中層滑板2上有垂直于刀架軸線方向的T型槽c，頂層滑板6可通過鎖緊塊4和T型槽c在垂直于刀架軸線方向上任意位置定位鎖緊，頂層滑板6兩側分別安裝可沿中層滑板T型槽c移動的定位塊5，用于限位和垂直刀架軸線方向重復定位。測試系統III中的基座作為液壓缸、儀器、傳感器等加載檢測設備的載體安裝在兩軸工作臺II上，加載用液壓缸16分別沿數控轉塔刀架刀盤的軸向、徑向、切向等三個方向安裝在基座15上，通過電液伺服閥對液壓缸16的壓力進行控制，且每個液壓缸16前端安 裝應力傳感器17，將實際加載力信息傳送至上位機，形成一個閉環系統。同時，在測刀架模擬刀桿23的相應位置上安裝位移傳感器18，檢測刀桿應變情況。通過應力傳感器17和位移傳感器18采集的信息，通過進一步的數據處理，可準確的獲取轉塔刀架剛度、承載能力等重要性能指標。在基座15上可附加數字千分表等精度測量儀器，通過兩軸工作臺II的配合，可以測量出刀架以及刀盤的各類精度指標。本發明創造能夠針對數控轉塔刀架開展包括轉塔刀架本體幾何尺寸精度、刀具安裝面工作位置的定位精度、刀具安裝面工作位置的平行度、刀架轉位時間、換刀頻率、刀作位置的三向剛度以及承載能力等多個項目的測試，能夠直觀的顯示測試結果，并進行準確的評價。進行測試前，通過平臺主體I底部的調整墊鐵22調整臺面水平，根據被測刀架型號確定調整墊8厚度后，將被測刀架24安裝在可調式刀架底座IV上。進行精度項目的檢測時，將電子千分表安裝在基座15上。隔離墊塊11，調整可調式刀架底座IV上的調整墊鐵10，使調整墊8上表面(即被測刀架安裝面)與兩軸工作臺的兩個軸平行。通過轉軸14和調整塊12、13來調整刀架軸線與工作臺軸線平行度。在涉及刀架軸向精度時，電子千分表沿平行軸走行測量，垂直軸作為退表軸。涉及刀架徑向精度時，電子千分表沿垂直軸走行測量，平行軸作為退表軸。測量過程中，利用定位塊5來保證每個工位測試位置的一致性。測量值通過A/D卡轉換后傳入上位機，通過內部算法處理并記錄后通過界面軟件予以顯示。進行剛度項目的檢測時，隔離調整墊鐵10，使可調式刀架底座IV與平臺主體I剛性連接。利用兩軸工作臺調整改變液壓缸16的加載位置，加載時使用鎖緊塊4隔離直線導軌，使工作臺各滑板之間剛性連接。在被測刀架24工作位置軸向、徑向、切向分別施加多個大小不同載荷，通過應力傳感器17和位移傳感器18采集力與變形的值，并通過A/D卡轉換后傳入上位機，通過內部算法處理擬合出剛性(力-變形)曲線后通過界面軟件予以顯示。進行承載能力項目的檢測時，隔離調整墊鐵10，使可調式刀架底座IV與平臺主體I剛性連接。利用兩軸工作臺調整改變液壓缸16的加載位置，加載時使用鎖緊塊4隔離直線導軌，使工作臺各滑板之間剛性連接。在被測刀架24軸向、徑向、切向不同位置分別施加載荷，加載過程中，通過電液伺服閥調整載荷大小，當位移傳感器18采集的變形值達到設定值時，記錄應力傳感器17采集的力值，之后進行下一個位置的測量。通過A/D卡將不同加載位置應力傳感器17采集的力值轉換后傳入上位機，通過內部算法處理擬合出承載曲線(力-距離)曲線后通過界面軟件予以顯示。[0030]速度項目的測試主要通過數控刀架自帶的編碼器、接近開關進行測試。本發明創造的工作原理參閱圖7，利用數控系統或工控機等作為上位機，對電液伺服閥進行控制，以PLC作為下位機對數控刀架及液壓站進行控制，將測試過程中產生的力、變形、轉速、精度、位置等信號通過A/D轉換后傳回上位機，通過內部算法進行處理得出準確合理的精度、速度、剛性、承載能力指標，并通過界面軟件予以顯示。·
權利要求1.一種數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于包括平臺主體、兩軸工作臺、測試系統、可調式刀架底座、控制系統、液壓站，所述兩軸工作臺、可調式刀架底座固定在平臺主體上，測試系統安裝在兩軸工作臺上，被測刀架安裝在可調式刀架底座上，通過控制系統和液壓站對測試平臺的電氣系統及液壓系統進行控制。
2.根據權利要求I所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于所述的平臺主體上設置T型槽，兩軸工作臺、可調式刀架底座通過T型螺栓固定在平臺主體上。
3.根據權利要求I或2所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于所述兩軸工作臺的軸向分別是平行于被測刀架軸線方向和垂直于被測刀架軸線方向，兩軸工作臺的每個軸兩端都安裝有可沿軸向移動定位塊，兩軸工作臺的每個軸向分別安裝有鎖緊塊。
4.根據權利要求3所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于所述的兩軸工作臺的進給通過大導程絲杠和手輪配合實現，兩軸工作臺的底層滑板上設有平行于刀架軸線方向的T型槽，中層滑板可通過鎖緊塊和T型槽在平行于刀架軸線方向上任意位置定位鎖緊，中層滑板兩側分別安裝可沿底層滑板T型槽移動的定位塊，工作臺中層滑板上有垂直于刀架軸線方向的T型槽，頂層滑板可通過鎖緊塊和T型槽在垂直于刀架軸線方向上任意位置定位鎖緊，頂層滑板兩側分別安裝可沿中層滑板T型槽移動的定位塊。
5.根據權利要求I所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于所述可調式刀架底座頂部安裝有調整墊以及由轉軸和調整塊組成的軸線調整機構，調整墊與可調式刀架底座通過轉軸相連。
6.根據權利要求5所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于所述可調式刀架底座底部安裝有調整墊鐵和墊塊。
7.根據權利要求I所述的數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，其特征在于所述測試系統在被測刀架軸向、徑向、切向等三個方向安裝有加載用液壓缸，并且每個液壓缸前端安裝有應力傳感器，被測刀架模擬刀桿的相應位置上安裝有位移傳感器。
專利摘要數控轉塔刀架綜合性能測試平臺，涉及一種可針對轉塔刀架精度、速度、剛度、承載能力等重要性能指標進行綜合檢測的高度集約化的性能測試平臺。其由平臺主體Ⅰ、兩軸工作臺Ⅱ、測試系統Ⅲ、可調式刀架底座Ⅳ、控制系統Ⅴ、液壓站Ⅵ組成。兩軸工作臺Ⅱ、可調式刀架底座Ⅳ安裝在平臺主體Ⅰ上，測試系統Ⅲ及被測刀架分別安裝在兩軸工作臺Ⅱ和可調式刀架底座Ⅳ上，通過控制系統Ⅴ和液壓站Ⅵ對測試平臺的電氣系統及液壓系統進行控制。
文檔編號G01M99/00GK202631278SQ20122020830
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者劉春時, 林劍峰, 孔祥志, 李兆維, 馬曉波, 于文東, 譚智, 顏克輝, 金鐵, 孫旸, 耿華, 狄子建, 楊迪 申請人:沈陽機床(集團)有限責任公司