专利名称：数控转塔刀架综合性能测试平台的制作方法
技术领域：
本发明创造涉及一种用于数控机床的卧式转塔刀架综合性能测试平台。特别是涉及一种可针对转塔刀架精度、速度、刚度、承载能力等重要性能指标进行综合检测的高度集约化的性能测试平台。
背景技术：
随着装备制造业的蓬勃发展，作为装备业母机的数控机床也在快速的发展并被大规模的应用。数控车床无疑是金属切削机床中非常重要的一类，而数控转塔刀架则是数控车床中的关键功能部件，它的性能直接决定了数控车床的相关性能指标。国内有多个厂家具有生产制造数控转塔刀架的经验，也能够提供数控转塔刀架产品，但由于试验和检测方面的差距，导致与国外同类产品相比，国产刀架的各方面性能及可靠性有较大差距。目前国 内针对数控转塔刀架开展的试验检测较为单一，多为连续运转试验或偏重试验，不能全面的对数控转塔刀架性能进行评价，并且无法根据测试结果对刀架结构合理性进行评估。本测试平台不仅可以对数控转塔刀架进行精度、速度、刚度、承载能力等多项性能指标进行精准的测试，全面的评价刀架的综合性能，还可以针对刀架内部结构，为设计人员提供参考意见。与现有技术相比，本发明创造具有明显的创造性和先进性。
发明内容本发明创造所要解决的技术问题是针对数控转塔刀架进行全面的、准确的、系统的评价。提供一种能够搭载多种测量仪器及传感器的测试平台，特别是能够评测数控转塔刀架精度、速度、刚度、承载能力等多项性能指标的测试平台。本发明创造是采用如下技术方案实现的一种数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于包括平台主体、两轴工作台、测试系统、可调式刀架底座、控制系统、液压站，所述两轴工作台、可调式刀架底座固定在平台主体上，测试系统安装在两轴工作台上，被测刀架安装在可调式刀架底座上，通过控制系统和液压站对测试平台的电气系统及液压系统进行控制。所述的平台主体上设置T型槽，两轴工作台、可调式刀架底座通过T型螺栓固定在平台主体上。所述两轴工作台的轴向分别是平行于被测刀架轴线方向和垂直于被测刀架轴线方向，两轴工作台的每个轴两端都安装有可沿轴向移动定位块，两轴工作台的每个轴向分别安装有锁紧块。所述的两轴工作台的进给通过大导程丝杠和手轮配合实现，两轴工作台的底层滑板上设有平行于刀架轴线方向的T型槽，中层滑板可通过锁紧块和T型槽在平行于刀架轴线方向上任意位置定位锁紧，中层滑板两侧分别安装可沿底层滑板T型槽移动的定位块，工作台中层滑板上有垂直于刀架轴线方向的T型槽，顶层滑板可通过锁紧块和T型槽在垂直于刀架轴线方向上任意位置定位锁紧，顶层滑板两侧分别安装可沿中层滑板T型槽移动的定位块。所述可调式刀架底座顶部安装有调整垫以及由转轴和调整块组成的轴线调整机构，调整垫与可调式刀架底座通过转轴相连，。所述可调式刀架底座底部安装有调整垫铁和垫块。所述测试系统在被测刀架轴向、径向、切向等三个方向安装有加载用液压缸，并且每个液压缸前端安装有应力传感器，被测刀架模拟刀杆的相应位置上安装有位移传感器。本发明创造的有益效果是与现有刀架测试设备及方法相比，本发明创造所述的数控转塔刀架综合性能测试平台集成了刀架多种性能指标的检测，还可以对刀架施加各类载荷，来对刀架的实际使用性能进行评定，测试内容涵盖精度、速度、刚度、承载能力等多个方面，可全方位反映刀架整体性能。
本发明创造所述的数控转塔刀架综合性能测试平台可采用数控系统或工控机等作为上位机控制，配合采用电液伺服阀、应力传感器、位移传感器、电子千分表等仪器可自动采集相关试验数据并进行数据处理，根据需要自动拟合刀架精度、刚度、承载能力等曲线，能够直观、准确、有效的反应刀架性能。
图I是数控转塔刀架综合性能测试平台整体结构示意图。图2是两轴工作台结构示意图。图3是可调式刀架底座结构示意图。图4是图3的俯视图。图5是加载机构轴向加载情况示意图。图6是数控转塔刀架综合性能测试平台机械机构右视图。图7是数控转塔刀架综合性能测试平台原理示意图。
具体实施方式
一种数控转塔刀架综合性能测试平台，其整体结构布局可参阅图I。针对目前国内数控转塔刀架性能检测水平较为落后，很多能够对刀架使用效果产生影响的性能指标未开展相关测试的现状，本发明创造集成了平台主体I、两轴工作台II、测试系统III、可调式刀架底座IV、控制系统V、液压站VI等组成部分。平台主体I作为所有机械结构的载体，平台主体I台面上设计有用于固定的T型槽a，两轴工作台II和可调式刀架底座IV通过T型螺栓21固定在平台主体I的台面上，被测刀架24固定在可调式刀架底座IV上，测试系统III固定在两轴工作台II上。可调式刀架底座IV顶部设计有用于适应不同规格刀架的调整垫8，调整垫8安装在刀架座9上，调整垫8与刀架座9通过转轴14相连，利用两个调整块12、13可对调整垫8与刀架座9之间的角度进行调整，进而调整刀架轴线与工作台轴向的平行度。可调式刀架底座IV底部安装了调整垫铁10和垫块11，调整垫铁10和垫块11不同时工作，垫块11作为刚性连接在加载情况下使用，调整垫铁10作为调整环节在精度要求较高的情况下使用。两轴工作台II中平行轴的进给通过大导程丝杠7和手轮19配合实现，垂直轴的进给则通过大导程丝杠3和手轮20配合实现。两轴工作台II底层滑板I上有平行于刀架轴线方向的T型槽b，中层滑板2可通过锁紧块4和T型槽b在平行于刀架轴线方向上任意位置定位锁紧，中层滑板2两侧分别安装可沿底层滑板T型槽b移动的定位块5，用于限位和刀架轴线方向重复定位。两轴工作台II中层滑板2上有垂直于刀架轴线方向的T型槽c，顶层滑板6可通过锁紧块4和T型槽c在垂直于刀架轴线方向上任意位置定位锁紧，顶层滑板6两侧分别安装可沿中层滑板T型槽c移动的定位块5，用于限位和垂直刀架轴线方向重复定位。测试系统III中的基座作为液压缸、仪器、传感器等加载检测设备的载体安装在两轴工作台II上，加载用液压缸16分别沿数控转塔刀架刀盘的轴向、径向、切向等三个方向安装在基座15上，通过电液伺服阀对液压缸16的压力进行控制，且每个液压缸16前端安 装应力传感器17，将实际加载力信息传送至上位机，形成一个闭环系统。同时，在测刀架模拟刀杆23的相应位置上安装位移传感器18，检测刀杆应变情况。通过应力传感器17和位移传感器18采集的信息，通过进一步的数据处理，可准确的获取转塔刀架刚度、承载能力等重要性能指标。在基座15上可附加数字千分表等精度测量仪器，通过两轴工作台II的配合，可以测量出刀架以及刀盘的各类精度指标。本发明创造能够针对数控转塔刀架开展包括转塔刀架本体几何尺寸精度、刀具安装面工作位置的定位精度、刀具安装面工作位置的平行度、刀架转位时间、换刀频率、刀作位置的三向刚度以及承载能力等多个项目的测试，能够直观的显示测试结果，并进行准确的评价。进行测试前，通过平台主体I底部的调整垫铁22调整台面水平，根据被测刀架型号确定调整垫8厚度后，将被测刀架24安装在可调式刀架底座IV上。进行精度项目的检测时，将电子千分表安装在基座15上。隔离垫块11，调整可调式刀架底座IV上的调整垫铁10，使调整垫8上表面(即被测刀架安装面)与两轴工作台的两个轴平行。通过转轴14和调整块12、13来调整刀架轴线与工作台轴线平行度。在涉及刀架轴向精度时，电子千分表沿平行轴走行测量，垂直轴作为退表轴。涉及刀架径向精度时，电子千分表沿垂直轴走行测量，平行轴作为退表轴。测量过程中，利用定位块5来保证每个工位测试位置的一致性。测量值通过A/D卡转换后传入上位机，通过内部算法处理并记录后通过界面软件予以显示。进行刚度项目的检测时，隔离调整垫铁10，使可调式刀架底座IV与平台主体I刚性连接。利用两轴工作台调整改变液压缸16的加载位置，加载时使用锁紧块4隔离直线导轨，使工作台各滑板之间刚性连接。在被测刀架24工作位置轴向、径向、切向分别施加多个大小不同载荷，通过应力传感器17和位移传感器18采集力与变形的值，并通过A/D卡转换后传入上位机，通过内部算法处理拟合出刚性(力-变形)曲线后通过界面软件予以显示。进行承载能力项目的检测时，隔离调整垫铁10，使可调式刀架底座IV与平台主体I刚性连接。利用两轴工作台调整改变液压缸16的加载位置，加载时使用锁紧块4隔离直线导轨，使工作台各滑板之间刚性连接。在被测刀架24轴向、径向、切向不同位置分别施加载荷，加载过程中，通过电液伺服阀调整载荷大小，当位移传感器18采集的变形值达到设定值时，记录应力传感器17采集的力值，之后进行下一个位置的测量。通过A/D卡将不同加载位置应力传感器17采集的力值转换后传入上位机，通过内部算法处理拟合出承载曲线(力-距离)曲线后通过界面软件予以显示。[0030]速度项目的测试主要通过数控刀架自带的编码器、接近开关进行测试。本发明创造的工作原理参阅图7，利用数控系统或工控机等作为上位机，对电液伺服阀进行控制，以PLC作为下位机对数控刀架及液压站进行控制，将测试过程中产生的力、变形、转速、精度、位置等信号通过A/D转换后传回上位机，通过内部算法进行处理得出准确合理的精度、速度、刚性、承载能力指标，并通过界面软件予以显示。·
权利要求1.一种数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于包括平台主体、两轴工作台、测试系统、可调式刀架底座、控制系统、液压站，所述两轴工作台、可调式刀架底座固定在平台主体上，测试系统安装在两轴工作台上，被测刀架安装在可调式刀架底座上，通过控制系统和液压站对测试平台的电气系统及液压系统进行控制。
2.根据权利要求I所述的数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于所述的平台主体上设置T型槽，两轴工作台、可调式刀架底座通过T型螺栓固定在平台主体上。
3.根据权利要求I或2所述的数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于所述两轴工作台的轴向分别是平行于被测刀架轴线方向和垂直于被测刀架轴线方向，两轴工作台的每个轴两端都安装有可沿轴向移动定位块，两轴工作台的每个轴向分别安装有锁紧块。
4.根据权利要求3所述的数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于所述的两轴工作台的进给通过大导程丝杠和手轮配合实现，两轴工作台的底层滑板上设有平行于刀架轴线方向的T型槽，中层滑板可通过锁紧块和T型槽在平行于刀架轴线方向上任意位置定位锁紧，中层滑板两侧分别安装可沿底层滑板T型槽移动的定位块，工作台中层滑板上有垂直于刀架轴线方向的T型槽，顶层滑板可通过锁紧块和T型槽在垂直于刀架轴线方向上任意位置定位锁紧，顶层滑板两侧分别安装可沿中层滑板T型槽移动的定位块。
5.根据权利要求I所述的数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于所述可调式刀架底座顶部安装有调整垫以及由转轴和调整块组成的轴线调整机构，调整垫与可调式刀架底座通过转轴相连。
6.根据权利要求5所述的数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于所述可调式刀架底座底部安装有调整垫铁和垫块。
7.根据权利要求I所述的数控转塔刀架综合性能测试平台，其特征在于所述测试系统在被测刀架轴向、径向、切向等三个方向安装有加载用液压缸，并且每个液压缸前端安装有应力传感器，被测刀架模拟刀杆的相应位置上安装有位移传感器。
专利摘要数控转塔刀架综合性能测试平台，涉及一种可针对转塔刀架精度、速度、刚度、承载能力等重要性能指标进行综合检测的高度集约化的性能测试平台。其由平台主体Ⅰ、两轴工作台Ⅱ、测试系统Ⅲ、可调式刀架底座Ⅳ、控制系统Ⅴ、液压站Ⅵ组成。两轴工作台Ⅱ、可调式刀架底座Ⅳ安装在平台主体Ⅰ上，测试系统Ⅲ及被测刀架分别安装在两轴工作台Ⅱ和可调式刀架底座Ⅳ上，通过控制系统Ⅴ和液压站Ⅵ对测试平台的电气系统及液压系统进行控制。
文档编号G01M99/00GK202631278SQ20122020830
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者刘春时, 林剑峰, 孔祥志, 李兆维, 马晓波, 于文东, 谭智, 颜克辉, 金铁, 孙旸, 耿华, 狄子建, 杨迪 申请人:沈阳机床(集团)有限责任公司