一种实现预加载荷可操控模拟实际工况的结构装置的制作方法

本发明提供了一种实现预加载荷可操控模拟实际工况的结构装置，属于数控机床组合直线进给单元随机磨损试验装备领域。

背景技术

数控机床组合进给单元主要包括滚珠丝杠副和滑动直线导轨副。滚珠丝杠副是数控机床、磨床、组合机床等工业装备上可实现旋转运动与直线运动相互转化的重要功能部件，滑动直线导轨副是数控机床等数控设备实现工作平台稳定支撑以及直线定位的重要功能部件。组合进给单元的定位精度是影响整个装备系统精度指标的最主要因素之一。在滚珠丝杠副和滑动直线导轨副的服役过程中，磨损是其精度保持性损失的主要原因。

由于滚珠丝杠副和滑动直线导轨副面对不同的加工要求与加工工况，其中，滚珠丝杠副的负载以及滚珠丝杠副的进给转速是导致其磨损的主要工况因素，负载以及进给转速具有随着加工要求的动态波动特性。由于在丝杠的进给转速、滚道与滚珠之间接触载荷等多因素动态波动工况参数共同影响下，组合直线进给单元的磨损具有随机性，导致滚珠丝杠副的定位精度呈现时变波动特性。目前，对滚珠丝杠副和滑动直线导轨副组合进给单元磨损规律的研究有特定的实验装置，但是，缺乏对组合进给单元预加载荷及进给转速等实际工况因素的考虑。

所以，本发明实现预加载荷可操控模拟实际工况的结构装置进而揭示磨损规律就显得十分重要，如何利用可操控模拟实际工况的结构装置进行模拟组合进给直线单元预加载荷是发明中的关键问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的提供了一种实现预加载荷可操控模拟实际工况的结构装置包括：液压泵、加载油缸、电磁换向阀、液压元件以及电机等组成。

本发明采用的技术方案是一种实现预加载荷可操控模拟实际工况的结构装置，该装置包括空气滤清器(1)、液位计(2)、溢流阀(3)、滤油器(4)、液压泵(5)、电机(6)、电磁换向阀(7)、先导式减压阀(8)、压力变送器(9)、蓄能器(10)、压力变送器(11)、压力表(12)、电磁换向阀(13)、加载油缸(14)、风冷机(15)、液压油箱(16)和液压加载箱体(17)。

电机(6)、蓄能器(10)、压力表(12)、风冷机(15)和液压油箱(16)均通过螺栓连接到液压加载箱体(17)上，空气滤清器(1)通过螺钉连接至液压油箱(16)内部，液位计(2)安装在液压油箱(16)的前侧面，滤油器(4)安装在液压油箱(16)的侧部，液压泵(5)采用螺栓连接到液压加载箱体(17)上，溢流阀(3)安装至液压泵(5)的出油口端，先导式减压阀(8)和压力变送器(9)相串联，压力变送器(9)安装在加载油缸(14)进油口部，压力变送器(11)安装在回油路端口，电磁换向阀(13)安装至加载油缸(14)的油路之间，电磁换向阀(7)安装至液压油箱(16)回路上。

预加载荷可操控模式实际工况的结构装置共设有五个结构相同的加载油缸(14)，五个加载油缸(14)分别安装在加载支架和拖力拖板上，并分别布置在x、y、z三个方向上，五个加载油缸(14)能够单独进行实际工况的模拟加载。对五个加载油缸(14)依次编号为第一加载油缸、第二加载油缸、第三加载油缸、第四加载油缸和第五加载油缸；第一加载油缸、第二加载油缸布置在y方向上，第三加载油缸、第四加载油缸布置在z方向上，第五加载油缸布置在x方向上；可操控模拟实际工况的预加载荷系统由液压泵、加载油缸、电磁换向阀、液压元件以及电机组成，利用x、y、z三个方向的加载油缸对工作台加载来模拟直线进给单元实际切削负载工况。

预加载荷液压系统中，液压泵供油后经过两位四通电磁阀来实现液压缸的换向，通过先导式减压阀和压力传感器输出所需实际负载工况大小，多余的压力在经过溢流阀出口流出液压油箱。

附图说明

图1.加载油缸工程图。

图2.加载油缸三维结构图。

图3.施力拖板三维结构图。

图4.运动拖板三维结构图。

图5.预加载荷液压系统原理图。

图中：1、空气滤清器2、液位计3、溢流阀4、滤油器5、液压泵6、电机7、电磁换向阀8、先导式减压阀9、压力变送器10、蓄能器11、压力变送器12、压力表13、电磁换向阀14、加载油缸15、风冷机。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图1-5所示，一种实现预加载荷可操控模拟实际工况的结构装置，该装置包括空气滤清器(1)、液位计(2)、溢流阀(3)、滤油器(4)、液压泵(5)、电机(6)、电磁换向阀(7)、先导式减压阀(8)、压力变送器(9)、蓄能器(10)、压力变送器(11)、压力表(12)、电磁换向阀(13)、加载油缸(14)、风冷机(15)、液压油箱(16)和液压加载箱体(17)。

电机(6)、蓄能器(10)、压力表(12)、风冷机(15)和液压油箱(16)均通过螺栓连接到液压加载箱体(17)上，空气滤清器(1)通过螺钉连接至液压油箱(16)内部，液位计(2)安装在液压油箱(16)的前侧面，滤油器(4)安装在液压油箱(16)的侧部，液压泵(5)采用螺栓连接到液压加载箱体(17)上，溢流阀(3)安装至液压泵(5)的出油口端，先导式减压阀(8)和压力变送器(9)相串联，压力变送器(9)安装在加载油缸(14)进油口部，压力变送器(11)安装在回油路端口，电磁换向阀(13)安装至加载油缸(14)的油路之间，电磁换向阀(7)安装至液压油箱(16)回路上。

预加载荷可操控模式实际工况的结构装置共设有五个结构相同的加载油缸(14)，五个加载油缸(14)分别安装在加载支架和拖力拖板上，并分别布置在x、y、z三个方向上，五个加载油缸(14)能够单独进行实际工况的模拟加载。对五个加载油缸(14)依次编号为第一加载油缸、第二加载油缸、第三加载油缸、第四加载油缸和第五加载油缸；第一加载油缸、第二加载油缸布置在y方向上，第三加载油缸、第四加载油缸布置在z方向上，第五加载油缸布置在x方向上；可操控模拟实际工况的预加载荷系统由液压泵、加载油缸、电磁换向阀、液压元件以及电机组成，利用x、y、z三个方向的加载油缸对工作台加载来模拟直线进给单元实际切削负载工况。

预加载荷液压系统中，液压泵供油后经过两位四通电磁阀来实现液压缸的换向，通过先导式减压阀和压力传感器输出所需实际负载工况大小，多余的压力在经过溢流阀出口流出液压油箱。

该装置的动作过程需要描述下：

s1根据数控机床组合进给单元的实际受载荷工况，确定该结构装置需要模拟的实际工况载荷。

s2根据需要模拟的实际工况载荷，将需要模拟的实际工况载荷的大小转化为可控的液压加载系统输出油压的大小。

s3根据需要输出液压油的大小，通过液压泵控制出油，经过两位四通电磁换向阀控制出油，并通过先导式减压阀和压力传感器输出所需要的压力值，多余的压力在经过溢流阀出口流出至液压油箱中，实现模拟实际工况载荷。

s4流经两位四通电磁换向阀的液压油流向液压油缸内，液压加载系统采用五个加载液压油缸来实现对数控机床组合进给单元实际工况载荷的模拟，五个液压油缸的加载能够单独进行，实现不同方向以及不同大小的实际工况载荷的模拟。

s5在对x方向上的实际工况载荷的模拟，采用施力拖板作为中间介质，施力拖板带动x方向上的加载油缸前后移动，实现x方向上的实际工况载荷的模拟。

s6在对y、z方向上的实际工况载荷的模拟，采用施力拖板为中间介质，y方向的两个加载油缸和z方向上的两个加载油缸通过施力拖板将油压加载至机床组合进给单元上，实现y、z方向上的实际工况载荷的模拟。