伺服摆动进给系统可靠性试验装置的制作方法

本实用新型涉及精密制造技术和工业自动化控制领域的一种试验装置，更确切地说，本实用新型涉及一种伺服摆动进给系统可靠性试验装置。

背景技术：

伺服摆动进给系统主要应用于需要高精度回转运动的数控机床，例如旋压机中的伺服摆动进给系统。伺服摆动进给系统作为数控机床重要的组成部分，其可靠性、尤其是精度可靠性的高低直接关系到整个数控机床的可靠性、加工精度以及产品的加工质量。在实际生产中，伺服摆动进给系统会出现因精度不稳定而产生的精度失效故障，或是出现油压不足、液压元件损坏、漏油、控制系统报警等故障。对伺服摆动进给系统进行可靠性试验、数据分析以及提出改进措施是提高伺服摆动进给系统可靠性的一条有效途径，对于数控机床的精度提升具有重大意义。

目前，国内对伺服摆动进给系统的可靠性试验较少，仅有一些是在空载时进行的定位精度与重复定位精度的检测，不具备模拟加载功能。因此研发一种伺服摆动进给系统可靠性试验装置及试验方法是本领域的技术人员函待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服了目前国内没有具备模拟伺服摆动进给系统加载功能的可靠性试验装置的问题，提供了一种伺服摆动进给系统可靠性试验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置包括伺服摆动进给系统、加载系统与控制系统；

所述的伺服摆动进给系统包括工作台、摆动装置、伺服油路块组件；

所述的加载系统包括伺服电机、减速器支架、减速器、工业砝码；

所述的控制系统包括操作台与激光干涉仪；

所述的工作台采用地脚螺栓固定连接在地基上，摆动装置通过工作台上的圆通孔安装在工作台的倾斜壁上，并采用螺栓固定连接在工作台的倾斜壁上；伺服油路块组件安装在工作台右端面的上端；减速器支架采用螺栓安装在摆动装置中基座下盖板的前端面上，减速器通过其底端安装在减速器支架的竖直板上，减速器的输出轴插入摆动装置中的摆动主轴中摆动头前端面下部的圆形内止口内，伺服电机采用螺钉安装在减速器左端的安装板上，伺服电机的输出轴与减速器刚性连接，工业砝码固定在摆动主轴上的T型槽上；操作台安装在工作台右侧的地基上，激光干涉仪安装在工作台左侧的地基上，操作台和激光干涉仪、加载系统与伺服摆动进给系统电气线连接。

技术方案中所述的工作台为采用整体铸造方式制成的等横截面为多棱柱形的空心结构件，工作台内部设有纵横向筋板，纵横向筋板上设置有减重与便于清沙的三角形通孔，工作台倾斜壁的中心处设置有一个用于安装摆动装置中的摆动基座的圆通孔，工作台后壁设置有方便维修与接线的矩形通孔，工作台前端与后端的底端分别对称设置有五个结构相同的壁龛式固定座，在其底面上钻有一个用来安装地脚螺栓的通孔，工作台的底壁上均匀地设置有四个用来减轻重量与方便清沙的矩形通孔，工作台倾斜壁表面沿横向设置有相互平行的用来固定摆动装置的T形槽，工作台右端面的上端设置有四个安装伺服油路块支架的螺纹孔。

技术方案中所述的摆动装置包括摆动基座、2个结构相同的滑块、滚动导轨、齿条、齿轮、摆动主轴、8个结构相同的定位销、油缸固定板、伺服油缸、基座上盖板、基座下盖板、1号双列圆柱滚子轴承、1号推力球轴承、2号双列圆柱滚子轴、1号轴承隔套、2号推力球轴承、2号轴承隔套、轴端法兰、编码器支架、编码器、编码器联轴节、主轴伸出轴、端面法兰盘与密封圈；

所述的滚动导轨采用螺钉安装在摆动基座内腔的顶壁的导轨槽上，2个结构相同的滑块的一端套装在滚动导轨上，2个结构相同的滑块的另一端和齿条的无齿端采用螺栓固定连接，齿条的有齿端与下面的齿轮啮合连接，齿轮安装在摆动基座内并套装在摆动主轴上，齿轮与摆动主轴之间采用8个结构相同的定位销相连接，摆动主轴安装在摆动基座的后壳体壁通孔与阶梯轴筒体中，1号推力球轴承安装在齿轮后端的后环形槽内并套装在摆动主轴的阶梯轴上，摆动主轴的阶梯轴的右端与摆动基座的阶梯轴筒体之间从前至后依次安装有2号双列圆柱滚子轴、1号轴承隔套、2号推力球轴承与2号轴承隔套，2号轴承隔套的后侧安装有轴端法兰并采用螺钉与摆动主轴的阶梯轴固定连接，主轴伸出轴安装在摆动主轴的阶梯轴中心孔的后端内并采用螺钉固定，轴端法兰的后侧安装有端面法兰盘并采用螺钉与摆动基座的阶梯轴筒体固定连接，密封圈安装在端面法兰盘的密封槽内，编码器支架采用螺钉安装在端面法兰盘上，编码器采用螺钉安装在编码器支架上，编码器联轴节的前端与主轴伸出轴相连接，编码器联轴节的后端与编码器相连接；基座上盖板安装在摆动基座上并采用螺钉固定，基座下盖板安装在基座上盖板下面的摆动基座上并套装在摆动主轴的阶梯轴上，基座下盖板与摆动基座之间采用螺钉固定，基座下盖板与摆动主轴的阶梯轴之间安装有1号双列圆柱滚子轴承，摆动主轴的摆动头的后端面与基座下盖板的前端面接触连接，基座下盖板后端的凸台与齿轮前端的前环形止口接触连接。

技术方案中所述的摆动主轴由摆动头与阶梯轴组成；所述的摆动头为一圆柱形与矩形所组成的板类结构件，摆动头前端面沿竖直方向设置有两条相互平行的用来固定工业砝码的T形槽，摆动头的前端面的下部中心处设置一个用来安装减速器的输出轴的圆形内止口，圆形内止口上设置有安装键的键槽；所述的阶梯轴为内部中空外部为阶梯形的轴类零件，与摆动头的后端面连成一体形成摆动主轴，阶梯轴的后端设置一个外止口，在外止口的圆周上均布设置有八个用于安装轴端法兰的螺钉孔，阶梯轴后端面的圆周上均布设置有八个安装主轴伸出轴的螺钉孔。

技术方案中所述的摆动基座为T字形的等厚的壳体结构件，摆动基座的内腔为T字形的等厚的空间，摆动基座的前面与右端为敞开式，摆动基座前端面的T字形周边设置有宽度相等的向外平伸的法兰边，法兰边上均匀地设置有用于安装基座上盖板与基座下盖板的结构相同的1号螺栓孔；摆动基座的后壳体壁的左右两端各设置有矩形的安装座，左右两端的矩形的安装座上分别设置有五个结构相同的用于采用螺栓与螺母将摆动基座固定在工作台的倾斜壁上的沉头螺栓通孔，摆动基座右端开口的端面上均匀地设置有用于安装油缸固定板的2号螺钉孔，摆动基座的后壳体壁下端的中心处设置有安装摆动主轴中阶梯轴的阶梯轴筒体，后壳体壁与阶梯轴筒体连成一体，与阶梯轴筒体相连接的后壳体壁上设置有一个后壳体壁通孔，后壳体壁通孔的孔径大于阶梯轴筒体前端内孔的孔径，阶梯轴筒体后端3段内孔的孔径依次加大，后壳体壁通孔与阶梯轴筒体的4段阶梯轴式内孔的回转轴线共线，阶梯轴筒体的后端面上均匀地设置有安装端面法兰盘的3号螺钉孔，摆动基座内腔的顶壁设置有一条导轨槽，导轨槽上均匀地设置有用于安装滚动导轨的4号螺纹孔。

技术方案中所述的伺服油路块组件包括伺服油路块支架、4个结构相同的伺服油路管接头、2个结构相同的压力传感器、伺服油路块、2个结构相同的插装式电磁换向阀与高频响方向阀；所述的2个结构相同的压力传感器安装在伺服油路块左端面上端的2个结构相同的1号螺纹孔上，2个结构相同的伺服油路管接头安装在伺服油路块左端面下端的2个结构相同的2号螺纹孔上，另2个结构相同的伺服油路管接头安装在伺服油路块右端面的2个结构相同的5号螺纹孔上，2个结构相同的插装式电磁换向阀安装在伺服油路块顶端面左侧的2个结构相同的3号螺纹孔上，高频响方向阀安装在伺服油路块顶端面右侧的4个结构相同的4号螺纹孔上。

技术方案中所述的控制系统包括操作台与激光干涉仪是指：所述的操作台包括输入输出模块、24V电源、操作面板、鼠标、西门子840Ds l系统、模拟驱动接口模块、键盘、数控单元、调节型电源模块、单电机驱动模块与直接测量系统；所述的24V电源的电气线端与西门子840Ds l系统的X1接口连接，操作面板的电气线端与西门子840Ds l系统的扁平多芯插口连接，鼠标的电气线端与西门子840Ds l系统的USB1接口连接，键盘的电气线端与西门子840Ds l系统的USB2接口连接，模拟驱动接口模块的X2接口端采用电气连接线与数控单元的X126接口端相连接；数控单元的X100接口通过网线与调节型电源模块的X200接口相连接，数控单元的X101接口采用网线与单电机驱动模块的X200接口相连接；单电机驱动模块的X203接口通过网线与直接测量系统的X500接口相连接，输入输出模块的X2接口端采用电气连接线与数控单元的X126接口端相连接，输入输出模块与激光干涉仪的输出端之间采用电气连接线。

技术方案中所述的操作台和激光干涉仪、加载系统与伺服摆动进给系统电气线连接是指：所述的操作台中的输入输出模块的X3-1接口采用电气连接线与激光干涉仪的输出端连接，输入输出模块的X111接口采用电气连接线与插装式电磁换向阀的接线端相连接，输入输出模块的X3-2接口采用电气连接线和压力传感器相连接，输入输出模块的X3-3接口通过电气连接线和高频响方向阀相连接；操作台中的模拟驱动接口模块的X4-1接口采用电气连接线与伺服油缸内置光栅尺相连接，操作台中的单电机驱动模块的X1接口通过电机电缆与伺服电机相连接，单电机驱动模块的X202接口通过信号电缆与伺服电机内置的伺服电机内置编码器相连接，操作台中的直接测量系统的X520接口采用信号电缆与编码器相连接。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置可对伺服摆动进给系统的可靠性及摆动精度进行试验与检测,操作与检测方便,检测结果可靠。通过对被测的伺服摆动进给系统进行模拟真实工况的可靠性试验,暴露和激发产品故障,为产品的可靠性增长和评估提供实用的基础数据。

2.本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置采用伺服电机扭矩加载的方式对伺服摆动进给系统进行加载,从而模拟伺服摆动进给系统在实际加工过程中所承受的载荷。本实用新型所采用的伺服电机扭矩加载为闭环控制，可以使加载方式具有较高的加载精度。

3.本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置具有自动控制系统，可以在程序控制下自动记录精度数据，同时在出现精度失效或故障时自动记录失效数据。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置结构组成的轴测投影视图；

图2为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置中所采用的摆动装置结构组成的轴测投影视图；

图3为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置中所采用的摆动装置结构组成的主视图；

图4为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置中所采用的摆动装置在图3中A-A处的剖视图；

图5为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置中所采用的伺服油路块组件分解式轴测投影视图；

图6为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置中所采用的控制系统的结构组成示意框图；

图7为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验方法的流程框图；

图8为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置中采用的工作台的轴侧投影视图；

图9为本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验方法中FMECA分析方法的流程框图；

图中：1.工作台，2.伺服电机，3.减速器支架，4.减速器，5.工业砝码，6.摆动装置，601.摆动基座，602.滑块，603.滚动导轨，604.齿条，605.齿轮，606.摆动主轴，607.定位销，608.油缸固定板，609.伺服油缸，610.基座上盖板，611.基座下盖板，612.1号双列圆柱滚子轴承，613.1号推力球轴承，614.2号双列圆柱滚子轴承,615.1号轴承隔套，616.2号推力球轴承,617.2号轴承隔套，618.轴端法兰，619.编码器支架，620.编码器，621.编码器联轴节，622.主轴伸出轴，623.端面法兰盘，624.密封圈，625.伺服油缸内置光栅尺，7.伺服油路块支架，8.伺服油路管接头，9.压力传感器，10.伺服油路块，11.插装式电磁换向阀，12.高频响方向阀，13.操作台，14.激光干涉仪，15.输入输出模块,16.24V电源，17.操作面板，18.鼠标，19.西门子840Ds l系统，20.模拟驱动接口模块，21.键盘，22.数控单元，23.调节型电源模块，24.单电机驱动模块，25.伺服电机内置编码器，26.直接测量系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置是模拟伺服摆动进给系统在实际运行中的不同工况，在受到不同负载的情况下，得到伺服摆动进给系统的可靠性及精度可靠性数据，同时本实用新型还提供了一套完整的伺服摆动进给系统可靠性试验方法。

一、伺服摆动进给系统可靠性试验装置

参阅图1，本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置包括伺服摆动进给系统、加载系统与控制系统。

1.伺服摆动进给系统

参阅图1，所述的伺服摆动进给系统包括工作台1、摆动装置6与伺服油路块组件。

参阅图1和图8，所述的工作台1为采用整体铸造方式制成的等横截面为多棱柱形的空心结构件，工作台1内部设有横向筋板，能够大大提高工作台1的刚度与强度，纵向筋板上设置有三角形通孔，这些通孔具有减重和方便清沙的作用；工作台1倾斜壁的中心处设置有一个圆通孔，圆通孔用于安装摆动基座601，工作台1后壁上设置有矩形通孔，为了方便维修和接线；工作台1前端与后端的底端分别对称设置有五个结构相同的壁龛式固定座，壁龛式固定座结构为内卧式矩形空间，在其底面上钻有一个通孔，用来安装地脚螺栓；工作台1的底壁上均匀地设置有四个矩形通孔，用来减轻重量和方便清沙；将工作台1通过地脚螺栓与地基固定连接，工作台1倾斜壁表面沿横向设置有相互平行的用来固定摆动装置6的T形槽，工作台1右端面的上端设置有四个安装伺服油路块支架7的螺纹孔。

参照图1、图2、图3与图4，所述的摆动装置6包含摆动基座601、2个结构相同的滑块602、滚动导轨603、齿条604、齿轮605、摆动主轴606、8个结构相同的定位销607、油缸固定板608、伺服油缸609、基座上盖板610、基座下盖板611、1号双列圆柱滚子轴承612、1号推力球轴承613、2号双列圆柱滚子轴614、1号轴承隔套615、2号推力球轴承616、2号轴承隔套617、轴端法兰618、编码器支架619、编码器620、编码器联轴节621、主轴伸出轴622、端面法兰盘623、密封圈624与伺服油缸内置光栅尺625。

所述的摆动基座601为T字形的等厚的壳体结构件，摆动基座601的内腔为T字形的等厚的空间，摆动基座601的前面与右端为敞开式，摆动基座601的前端面的T形周边设置有宽度相等的的向外平伸的法兰边，法兰边上均匀地设置有用于安装基座上盖板610与基座下盖板611的结构相同的螺栓孔；摆动基座601的后壳体壁的左右两端各设置有矩形的安装座，左右两端的矩形的安装座上分别设置有五个结构相同的沉头螺栓通孔，通过T形槽并采用螺栓与六角螺母将摆动基座601固定在工作台1的倾斜壁上，摆动基座601右端开口的端面上均匀地设置有用于安装油缸固定板608的2号螺钉孔，摆动基座601的后壳体壁下端的中心处设置有安装摆动主轴606中阶梯轴的阶梯轴筒体，后壳体壁与阶梯轴筒体连成一体，与阶梯轴筒体相连接的后壳体壁上设置有一个后壳体壁通孔，后壳体壁通孔的孔径大于阶梯轴筒体前端内孔的孔径，阶梯轴筒体前端内孔用于安装1号推力球轴承613；阶梯轴筒体后端3段内孔的孔径向后依次加大，3段内孔依次用于安装2号双列圆柱滚子轴承614、1号轴承隔套615、2号推力球轴承616、2号轴承隔套617、轴端法兰618与端面法兰盘623，后壳体壁通孔与阶梯轴筒体的4段阶梯轴式内孔的回转轴线共线，阶梯轴筒体的后端面上均匀地设置有安装端面法兰盘623的3号螺钉孔，摆动基座601内腔的顶壁设置有一条用来安装滚动导轨603的导轨槽，其导轨槽上均匀地设置有安装滚动导轨603的4号螺纹孔。

所述的滑块602采用南京工艺品牌的GGB-AA型四方向等载荷型滚动直线导轨副中的滑块，其上面设置有标准的四个圆通孔，通过螺钉安装在齿条604上。

所述的滚动导轨603采用南京工艺品牌的GGB-AA型四方向等载荷型滚动直线导轨副中的导轨，其上设置有标准的等距沉头螺钉通孔，沉头螺钉通孔的个数与摆动基座601上的4号螺纹孔个数相等并相互对正，滚动导轨603通过螺钉安装在摆动基座601内腔的顶壁内侧的导轨槽上。

所述的齿条604的下端面设置有齿，该齿与齿轮605模数相同、相互啮合。齿条604的另一端面上均匀地设置有螺纹孔，其个数与两个滑块602个数相等并相互对正。齿条604的右端沿齿条604纵向设置有一个螺纹孔，用来与伺服油缸609的油缸杆相连接。

所述的齿轮605为外圆柱形齿轮，齿轮605与齿条604模数相同，齿轮605与齿条604相互啮合，齿轮605的中心处设置一个中心圆通孔，中心圆通孔的孔壁上设置有8个半圆销孔，通过定位销607将齿轮605和摆动主轴606连接在一起，齿轮605的前端设置一个前环形止口，用来定位安装基座下盖板611上的前凸台；齿轮605的后端设置一个后环形止口，用来安装1号推力球轴承613，齿轮605中心圆通孔的周围均匀地设置有八个圆通孔，用于装卸1号推力球轴承613和减轻重量。

所述的摆动主轴606为非标准的不规则的一体结构件，分为摆动头与阶梯轴两部分。

所述的摆动头为具有一定厚度的不规则板，摆动头前端面沿竖直方向设置有两条相互平行的用来固定工业砝码5的T形槽，摆动头的前端面的下部设置一个圆形内止口，且设置有传递扭矩的键槽，用来安装减速器4的输出轴；摆动头的后端面与阶梯轴的前端连成一体形成摆动主轴606，阶梯轴的后端面上设置一个外止口，在外止口的圆周上均布设置有8个用于安装轴端法兰618的螺钉孔，阶梯轴后端面的圆周上均布设置有八个安装主轴伸出轴622的螺钉孔；在阶梯轴从前到后依次安装有1号双列圆柱滚子轴承612、定位销607、2号双列圆柱滚子轴承614、1号轴承隔套615、2号推力球轴承616、2号轴承隔套617、轴端法兰618、编码器支架619、主轴伸出轴622。

所述的定位销607为符合国家标准GB/T 120.1-2000的内螺纹圆柱销，采用八个定位销607将齿轮605和摆动主轴606安装在一起，且采用定位销607传递扭矩。

所述的油缸固定板608为矩形安装板，油缸固定板608的中心处设置有一中心通孔，为伺服油缸609的定位止口，中心通孔周围设置十二个安装伺服油缸609的螺纹孔。在油缸固定板608的四周设置十四个沉头螺钉圆通孔，通过螺钉将油缸固定板608安装在摆动基座601右端面的2号螺钉孔上。

所述的伺服油缸609通过其上的螺钉孔并采用螺钉安装在油缸固定板608上，伺服油缸609的伸出端为螺纹杆端，螺纹杆端从油缸固定板608的中心通孔中伸出并安装在齿条604右端的螺钉孔中，伺服油缸609中的缸体上设有进油口A和出油口B；伺服油缸609尾部为中空结构，其中心设置有内螺纹孔，用于安装伺服油缸内置光栅尺625。

所述的基座上盖板610为长方形的板类结构件，其上均匀地设置有结构相同的圆通孔，采用螺钉将基座上盖板610安装在摆动基座601前端面上部的1号螺钉孔上。

所述的基座下盖板611为T型的板类结构件，其上均匀地设置有结构相同的圆通孔，结构相同的圆通孔分布在基座下盖板611的周边处，采用螺钉将基座下盖板611安装在摆动基座601前端面下部的1号螺钉孔上，基座下盖板611前端面设置有安装减速器支架3的四个螺纹孔，基座下盖板611下端的中心处设置有安装摆动主轴606中的阶梯轴与1号双列圆柱滚子轴承612的阶梯孔，基座下盖板611下端中心处的后端设置有凸台，凸台的形状与齿轮605前端的前环形止口相同。

所述的1号双列圆柱滚子轴承612为符合国家标准GB/T 285-2013的双列圆柱滚子轴承。

所述的1号推力球轴承613为符合国家标准GB/T 301-2015的推力球轴承。

所述的2号双列圆柱滚子轴承614为符合国家标准GB/T 285-2013的双列圆柱滚子轴承。

所述的1号轴承隔套615为中空的圆盘类环形结构件，用于间隔2号双列圆柱滚子轴承614和2号推力球轴承616。

所述的2号推力球轴承616为符合国家标准GB/T 301-2015的推力球轴承。

所述的2号轴承隔套617为中空的圆盘类环形结构件，用于间隔2号推力球轴承616和轴端法兰618。

所述的轴端法兰618为中空回转体阶梯圆环件，其后端面上均布八个圆阶梯通孔，采用螺钉将轴端法兰618安装在摆动主轴606中阶梯轴后端面外止口的八个螺钉孔上。

所述的编码器支架619为中空回转体零件，左侧环形连接盘上均匀地布置有四个左圆通孔，右侧连接盘的内侧壁上同样均匀地布置有四个右圆通孔。编码器支架619采用螺钉安装在端面法兰盘623后端面内侧的螺纹孔上。

所述的编码器620采用螺钉安装在编码器支架619右侧连接盘的内侧壁上的圆通孔上，编码器620采用德国西门子TTL系列编码器，其信号电缆连接在直接测量系统26的X520接口上。

所述的编码器联轴节621为弹簧盘式联轴节，其左端与主轴伸出轴622相连接，右端与编码器620相连接。

所述的主轴伸出轴622为法兰十字轴，左侧伸进摆动主轴606内孔中，右侧伸入编码器联轴节621的左端内孔中，法兰圆周上均布设置八个圆通孔。主轴伸出轴622采用螺钉安装在摆动主轴606后端面的螺钉孔上。

所述的端面法兰盘623为圆盘类结构件，其左端设置一个密封槽，用以安装密封圈624，其中心处设置有圆通孔，其右端面内侧设置有四个螺钉孔用以安装编码器支架619，其右端面外侧设置八个阶梯圆通孔，采用螺钉将端面法兰盘623安装在摆动基座601阶梯轴筒体的后端面的3号螺钉孔上。

所述的密封圈624为符合国家标准GB/T 13871.1-2007的旋转轴唇形密封圈。

所述的伺服油缸内置光栅尺625安装在伺服油缸609尾部的内部中心内螺纹孔上，伺服油缸内置光栅尺625采用德国巴鲁夫品牌BTLT杆型结构系列光栅尺，其电气线连接在模拟驱动接口模块20的X4-1接口端。

所述的滚动导轨603采用螺钉安装在摆动基座601内腔的顶壁的导轨槽上，2个结构相同的滑块602的一端套装在滚动导轨603上，2个结构相同的滑块602的另一端和齿条604的无齿端采用螺栓固定连接，齿条604的有齿端与下面的齿轮605啮合连接，齿轮605安装在摆动基座601内并套装在摆动主轴606上，齿轮605与摆动主轴606之间采用8个结构相同的定位销607相连接，摆动主轴606安装在摆动基座601的后壳体壁通孔与阶梯轴筒体中，1号推力球轴承613安装在齿轮605后端的后环形槽内并套装在摆动主轴606的阶梯轴的周围，摆动主轴606的阶梯轴的右端与摆动基座601的阶梯轴筒体之间从前至后依次安装有2号双列圆柱滚子轴614、1号轴承隔套615、2号推力球轴承616与2号轴承隔套617，2号轴承隔套617的后侧安装有轴端法兰618并采用螺钉与摆动主轴606的阶梯轴固定连接，主轴伸出轴622安装在摆动主轴606的阶梯轴中心孔的后端内并采用螺钉固定，轴端法兰618的后侧安装有端面法兰盘623并采用螺钉与摆动基座601的阶梯轴筒体固定连接，密封圈624安装在端面法兰盘623的密封槽内，编码器支架619采用螺钉安装在端面法兰盘623上，编码器620采用螺钉安装在编码器支架619上，编码器联轴节621的前端与主轴伸出轴622相连接，编码器联轴节621的后端与编码器620相连接；基座上盖板610安装在摆动基座601上并采用螺钉固定，基座下盖板611安装在基座上盖板610下面的摆动基座601上并套装在摆动主轴606的阶梯轴上，基座下盖板611与摆动基座601之间采用螺钉固定，基座下盖板611与摆动主轴606的阶梯轴之间安装有1号双列圆柱滚子轴承612，摆动主轴606的摆动头的后端面与基座下盖板611的前端面接触连接，基座下盖板611后端的凸台与齿轮605前端的前环形止口接触连接。

参阅图1和图5，所述的伺服油路块组件包括伺服油路块支架7、4个结构相同的伺服油路管接头8、2个结构相同的压力传感器9、伺服油路块10、2个结构相同的插装式电磁换向阀11与高频响方向阀12。

所述的伺服油路块支架7为L形板类焊接支架，伺服油路块支架7包括相互垂直的竖直板、水平板与加强筋板。竖直板上设置有四个圆通孔，水平板上设置有四个螺纹孔，通过螺钉将伺服油路块支架7安装在工作台1右端面上端的螺纹孔上。

所述的伺服油路块10为长方体形的结构件，其底端的前后侧设置有长条形的安装地脚，2个长条形的安装地脚上各设置有2个圆通孔，采用螺钉将伺服油路块10安装在伺服油路块支架7水平板上。伺服油路块10的左端面上端设置有2个结构相同1号螺纹孔，为2个结构相同的压力传感器9的工作进油口A1和工作回油口B1；伺服油路块10左端面下端设置有2个2号螺纹孔，为2个结构相同伺服油路管接头8的进油口P1和回油口T1。伺服油路块10的顶端面的左侧设置有2个结构相同的3号螺纹孔，为2个结构相同的插装式电磁换向阀11的工作进油口A2和工作回油口B2；伺服油路块10的顶端面的右侧设置有4个结构相同的4号螺纹孔，在4个结构相同的4号螺纹孔中间处设置有4个结构相同的圆通孔，4个结构相同的圆通孔分别为高频响方向阀12的进油口P2、回油口T2、工作进油口A3和工作回油口B3。伺服油路块10的右端面设置有2个结构相同的5号螺纹孔，2个结构相同的5号螺纹孔为液压源的进油口P3和回油口T3；伺服油路块10的进油口P3和回油口T3分别与进油口P2、回油口T2相连通，工作进油口A3和工作回油口B3分别与工作进油口A2和工作回油口B2相连通，同时工作进油口A2和工作回油口B2分别与工作进油口A1和工作回油口B1相连通，工作进油口A1和工作回油口B1分别与进油口P1和回油口T1相连通。

所述的4个结构相同的伺服油路管接头8为符合国家标准JB/T966-2005的焊接式管接头。采用2个结构相同的伺服油路管接头8安装在伺服油路块10左端面下部的2号螺纹孔上，再采用2个结构相同的伺服油路管接头8安装在伺服油路块10右端面的5号螺纹孔上。

所述的2个结构相同的压力传感器9安装在伺服油路块10左端面上端的1号螺纹孔上，2个结构相同的压力传感器9采用美国百纳P200H系列耐冲击型压力传感器，其电气线连接在输入输出模块15的X3接口上。

所述的2个结构相同的插装式电磁换向阀11安装在伺服油路块10顶端面左侧的3号螺纹孔上。2个结构相同的插装式电磁换向阀11选用美国Vickers品牌SBV11-12-C型的电磁换向阀，其电气线连接在输入输出模块15的X111接口上。

所述的高频响方向阀12安装在伺服油路块10顶端面右侧的4号螺纹孔上，高频响方向阀12采用德国Rexroth品牌4WRTE型号的三位四通高频响方向阀，其电气线连接在输入输出模块15的X3接口上。

2.加载系统

参阅图1，所述的加载系统包括伺服电机2、减速器支架3、减速器4与工业砝码5。

所述的减速器支架3为L形板类焊接支架，由相互垂直的竖直板、底座板和加强筋组成。竖直板上设置四个安装减速器4的圆通孔，底座板上设置有四个圆通孔，底座板采用螺钉安装在基座下盖板611前端面的4个螺纹孔处，减速器支架3中的竖直板与基座下盖板611相垂直。

所述的减速器4采用西门子SP+系列行星齿轮箱减速器，减速器4左侧正方形安装板上设置有安装伺服电机2的螺纹孔，减速器4底端正方形的安装板上设置有四个螺纹孔，采用螺钉将减速器4安装在减速器支架3的竖直板上，减速器4的输出轴插入摆动主轴606中摆动头前端面下部的圆形内止口内；减速器4的左端面设置有一个圆形止口，用于安装伺服电机2的输出轴；其左端面圆止口四周还设置有四个螺钉孔，用于固定安装伺服电机2。

所述的伺服电机2采用西门子1FK7系列伺服电机，伺服电机2中内置了伺服电机内置编码器25，伺服电机2采用螺钉安装在减速器4左端面的四个螺钉孔上，伺服电机2的输出轴插入减速器4左端面的圆形内止口中，伺服电机2的电机电缆连接在单电机驱动模块24的X1接口上，伺服电机2中伺服电机内置编码器25的信号电缆连接在单电机驱动模块24的X202接口上。

所述的工业砝码5固定在摆动主轴606上的T型槽上，加载不同重量的工业砝码5，可以模拟加载不同重量的刀具，用来模拟真实工况。

3.控制系统

参阅图1和图6，所述的控制系统包括操作台13与激光干涉仪14；

操作台13包括输入输出模块15、24V电源16、操作面板17、鼠标18、西门子840Ds l系统19，模拟驱动接口模块20、键盘21、数控单元22、调节型电源模块23、单电机驱动模块24、直接测量系统26。

所述的操作台13为琴式操作台，分为上部、中部和下部三部分。上部用来安装操作面板17，中部的伸出部分用来安装鼠标18、键盘21和开关按钮等。下部为方箱式结构，用来安装电气元器件。

所述的西门子840Ds l系统19是控制系统的核心，24V电源16、操作面板17、鼠标18、键盘21、数控单元22分别和西门子840Ds l系统19相连接。

所述的激光干涉仪14安装在工作台1左侧的地基上。激光干涉仪14采用英国雷尼绍XL-80校准激光干涉仪，其电气线连接在输入输出模块15的X3-1接口上。

所述的输入输出模块15采用西门子72/48D 2/2A PN输入输出模块。采用电气连接线将其X2接口端和数控单元22的X126接口端相连接；输入输出模块15的X3-1接口通过电气连接线和激光干涉仪14相连接，输入输出模块15的X3-2接口通过电气连接线和压力传感器9相连接，输入输出模块15的X3-3接口通过电气连接线和高频响方向阀12相连接，输入输出模块15的X111接口通过电气连接线与插装式电磁换向阀11相连接。

所述的24V电源16主要为西门子840Ds l系统19提供DC24V电源，其电气线连接在西门子840Ds l系统19的X1接口处。

所述的操作面板17采用西门子OP 012操作面板，安装在操作台13上部的前面板上，其电气线连接在西门子840Ds l系统19的扁平多芯插口处。

所述的鼠标18安装在操作台13的前面伸出部分的上端面，其电气线连接在西门子840Ds l系统19的USB接口处。

所述的键盘21安装在操作台13中部伸出部分的上端面，其电气线连接在西门子840Ds l系统19的USB2接口处。

所述的模拟驱动接口模块20采用西门子ADI4模拟驱动模块，通过电气连接线将其X2接口端与数控单元22的X126接口端相连接；模拟驱动接口模块20的X4-1接口通过电气连接线与伺服油缸内置光栅尺625相连接。

所述的数控单元22采用西门子NCU720数控单元，是西门子840Ds l系统19的中央处理器,主要用于处理所有CNC、PLC通讯任务。通过网线将其X120接口与西门子840Ds l系统19的ETHERNET1接口相连接。数控单元22的X101接口通过网线与单电机驱动模块24的X200接口相连接；其X100接口通过网线与调节型电源模块23的X200接口相连接。

所述的调节型电源模块23采用西门子ALM调节型电源模块，主要用于把三相380V交流电转变为直流电，为电机模块提供动力。用网线将调节型电源模块23的X200接口和数控单元22的X100接口相连接。

所述的单电机驱动模块24采用西门子SMM单电机驱动模块，主要用于控制伺服电机的运行和调速。其X1接口通过电机电缆与伺服电机2相连接；其X202接口通过信号电缆与伺服电机2内置的伺服电机内置编码器25相连接；其X203接口通过网线与直接测量系统26的X500接口相连接；其X200接口通过网线与数控单元22的X101接口相连接。

所述的直接测量系统26采用西门子SMC20直接测量系统，主要用于接收、传递和转换信号。其X500接口通过网线与单电机模块24的X203接口相连接，其X520接口通过信号电缆与编码器620相连接。

二、伺服摆动进给系统可靠性试验装置的试验方法

本实用新型所述的伺服摆动进给系统可靠性试验方法是在采用前面所述的伺服摆动进给系统可靠性试验装置基础上进行的方法，针对被测伺服摆动进给系统提出了一套可靠性试验方法。

参阅图7，伺服摆动进给系统可靠性试验方法的步骤如下：

1.可靠性试验准备

1)保持试验环境温度恒定为20±5摄氏度，将伺服摆动进给系统可靠性试验装置在试验环境中放置大于12小时；

2)在摆动主轴606上的T型槽上加载不同重量的工业砝码5，可以模拟加载不同重量的刀具，用来模拟真实工况；

3)在控制系统中设定伺服电机2的加载扭矩；

4)设定伺服摆动进给系统精度指标允许公差，精度指标包括定位精度、重复定位精度和摆动主轴606的摆动角度精度。

2.可靠性试验数据的检测和记录

1)启动自动控制程序，可靠性试验开始计时；

2)伺服摆动进给系统中摆动主轴606根据设定的试验程序在有效行程之间往复循环摆动，通过激光干涉仪14测量摆动主轴606的定位精度和重复定位精度并实时传输至西门子840Ds l系统19；通过编码器620测量摆动主轴606的实际摆动角度并实时传输至西门子840Ds l系统19；

3)西门子840Ds l系统19利用激光干涉仪14检测到的数据，把摆动主轴606的实际定位精度、重复定位精度和控制系统设定的定位精度、重复定位精度允许公差相比较，若实际值大于设定值，则判定该伺服摆动进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；把编码器620测量摆动主轴606的实际摆动角度与控制系统设定的摆动角度允许差值相比较，若实际值大于设定值，则判定该伺服摆动进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；控制系统还记录其他故障，例如：油压不足、液压元件损坏，漏油，控制系统报警等故障；若发生故障后，则停止此次可靠性试验，并记录此次试验连续无故障工作时间；

3.可靠性试验数据的分析

1)在可靠性试验完成后,对试验采集的故障数据进行统计分析处理,利用FMECA分析方法来评价被测伺服摆动进给系统的可靠性水平。

FMECA分析方法为故障模式、影响和危害性分析(Failure Mode,Effects and Criticality Analysis，简称FMECA)，以故障模式为基础，以故障影响或后果为目标的分析技术。它通过逐一分析各组成部分的不同故障对系统工作的影响，全面识别设计中的薄弱环节和关键项目，并为评价和改进系统设计的可靠性提供基本信息，其流程如图9所示：

(1)故障分类：根据可靠性试验数据结果进行分类，统计每个故障出现的故障部位、故障原因及故障模式；

(2)故障模式的定性影响分析：将每一个故障模式的发生可能性分成离散的级别，然后分析人员按所定义的级别对每一个故障模式进行评定，包括故障概率等级、严酷度等级的评定；

严酷度等级分为Ⅰ类灾难故障，Ⅱ类致命故障，Ⅲ类临界故障，Ⅳ轻度故障；

故障率等级分为A级故障经常发生，B级故障有时发生，C级故障偶然发生，D级故障很少发生，E级故障极少发生；

(3)确定各模式条件：确定故障模式频数比αi、故障影响概率βi和基本故障率λ；

(4)计算故障模式频数比：故障模式频数比αi是装置故障表现为确定的故障模式的比率，其表达式为：

αi＝ni/n

式中：ni—某一部位第i种故障模式出现的次数；

n—某一部位全部故障模式发生的次数；

(5)确定故障影响概率：故障影响概率βi是指假定某故障模式已经发生时，导致确定的严酷度等级的最终条件影响概率；

β＝1表示肯定发生损伤，β＝0.5表示可能发生损伤，β＝0.1表示很少发生损伤；β＝0表示无影响；

(6)确定基本故障率：λ表示某一部位的基本故障率，平均故障率表达式为：

式中，∑t—系统在规定时间内累积工作时间；

N—某一部位中出现故障的次数；

(7)计算各模式及系统危害度：故障模式危害度Cmi是系统危害度的一部分，产品的第i个故障模式危害度Cmi可由下式计算：

Cmi＝αiβiλ

为了评价系统的危害性，其危害度Cr可由下式计算：

(8)确定系统关键部位：根据每个部位的故障模式危害度确定整个系统的关键部位；

(9)提出改进措施或建议：根据危害度的大小，按重要程度对关键部位提出改进措施或建议；

(10)输出完整的FMECA报告。

2)在可靠性试验过程中,如果出现油压不足、液压元件损坏，漏油、控制系统报警等故障时,则应立即停止试验,分析故障产生的原因,并对伺服摆动进给系统可靠性试验装置进行改进。

本实用新型中所述的实施例是为了便于该领域技术人员能够理解和应用本实用新型，本实用新型只是一种优化的实例，或者说是一种较佳的具体技术方案。如果相关的技术人员在坚持本实用新型基本技术方案的情况下，做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本实用新型的保护范围内。