圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加工中心用圆盘式刀库及自动换刀系统的可靠性试验技术领域，具体的说是一种圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测平台。
【背景技术】
[0002]数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础，这个基础是否牢固直接影响到了一个国家的经济发展和综合国力，直接关系到一个国家的战略地位。相比于进口数控机床尤其是高档数控机床，国产数控机床的可靠性水平得不到根本保证，使得国产数控机床迅速发展的同时，其市场竞争力依然偏低。数控机床整机的可靠性水平又受到其关键功能部件可靠性水平的制约，圆盘式刀库及自动换刀系统作为加工中心的一个关键功能部件，其可靠性水平直接制约整机的可靠性。圆盘式刀库及自动换刀系统是长期困扰立式加工中心正常运转的关键功能部件之一，它的功能是快速的自动选刀、换刀，实现立式加工中心一次装夹即可完成多道工序甚至全部工序的加工，减少加工的辅助时间，进而提升立式加工中心本身乃至整个生产线的生产能力，大大降低零部件的制造成本。因此，圆盘式刀库及自动换刀系统这一复杂系统能否确保换刀动作准确可靠、换刀时间短、冲击振动小、使用寿命高等功能，即圆盘式刀库及自动换刀系统的可靠性是当前立式加工中心研究的重点问题之一。
[0003]圆盘式刀库及自动换刀系统是加工中心的关键功能部件之一，由刀盘、机械手、气缸等组成。刀盘可以储存刀具，并在数控系统的控制下进行选刀;气缸和机械手协作完成拔刀、换刀、插刀动作。圆盘式刀库及机械手自动换刀系统故障率较高，发生故障时对整机可靠性会产生直接影响。圆盘式刀库及自动换刀系统结构较复杂、换刀时机械手动作速度快、插刀和抓刀时定位准确性要求高，故障率较高，据统计数控机床15%左右的故障都与之有关，可以说圆盘式刀库及自动换刀系统是加工中心的可靠性薄弱环节。因此，有必要展开对圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测的研究，从圆盘式刀库及自动换刀系统的基本结构出发，综合应用传感器技术、数据采集技术和信号分析技术，制定一整套完善、可靠的检测平台。
[0004]查阅相关技术文献可知，目前，应用于圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测的试验平台很少、且不完善，主要表现为现有技术只针对某一种或几种圆盘式刀库及自动换刀系统的常见故障进行检测。公告号为CN201755778U，名称为“立式加工中心盘式刀库位置的检测装置”，其主要是通过位置检测元件实现对刀库动作的位置精度检测，但是对圆盘式刀库及自动换刀系统的其他参数并未予以考虑;公告号CN201417204Y，名称为“一种自动换刀机构性能检测平台”，主要是对弧面凸轮机构自动换刀装置的输入输出参数及动力学参数进行测量，也忽略了其他参数，包括温度、振动、噪声等对圆盘式刀库及自动换刀系统性能的影响，系统不完善。另一方面，目前圆盘式刀库及自动换刀系统的参数测试系统，大多是传感器的堆叠，测试方案不完整以及缺乏相应的后期处理。公告号为CN102785126A，名称为“刀库及自动换刀装置综合性能检测系统”，主要采用多种类型和数量的传感器对刀库系统的部分参数进行检测，但是忽略了系统本身是一个典型的机、电、气混合系统的特性，没有对电、气系统进行检测，检测内容不完整，无法完全说明刀库系统的综合状态。公告号为CN102507228A，名称为“盘式刀库可靠性试验装置及其方法”，主要通过各种传感器对系统参数进行测试，缺乏较为全面的性能检测，对刀库系统电机来说，缺少了电压量测量，无法准确的完成对电能质量分析的要求;在振动参数测试方面，可操作性不强;在软件方面，缺乏对系统参数的更加完整分析等。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种够搭载同类型多尺寸圆盘式刀库及自动换刀系统和多种测量仪器及传感器的测试平台，特别是能够对圆盘式刀库及自动换刀系统的各方面状态、性能进行实时检测，并能给出相应的分析结果的综合性能检测平台，解决了现有圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测平台的上述不足。
[0006]本发明技术方案结合【附图说明】如下:
[0007]—种圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测平台，其特征在于，该检测平台包括测试系统、试验系统和控制系统；
[0008]所述的测试系统包括特制测试组件、第一三轴向加速度传感器5、第一位移传感器
9、第一光电开关11、第二三轴向加速度传感器15、第三三轴向加速度传感器16第一贴片式温度传感器17、第二贴片式温度传感器18、第二光电开关19、第二位移传感器20、噪声监测仪24、角度传感器38、第一压力变送器53、第二压力变送器55以及电能质量分析模块、数据米集模块和下位机；
[0009]所述的试验系统包括由刀盘2、第一交流电机3、第二交流电机4、机械手6组成的测试对象即圆盘式刀库及自动换刀系统、支撑组件、与支撑组件连接的模拟主轴组件和由电气控制系统、试验台控制系统和上位机组成的控制柜14;
[0010]所述的第一三轴向加速度传感器5、第二三轴向加速度传感器15、第三三轴向加速度传感器16、第一贴片式温度传感器17第二贴片式温度传感器18、第一位移传感器9、第二位移传感器20、角度传感器38均设置在圆盘式刀库及自动换刀系统上;所述角度传感器38固定在特制测试组件的第一连接件35上;所述的第一光电开关11、第二光电开关19与支撑组件螺纹连接;所述的噪声监测仪24固定在支撑组件中的地平铁12上;所述的第一三轴向加速度传感器5、第二三轴向加速度传感器15、第三三轴向加速度传感器16、第一贴片式温度传感器17、第二贴片式温度传感器18、第一位移传感器9、第二位移传感器20、角度传感器38的信号输出端与数据采集模块的信号输入端连接;所述的数据采集模块通过自带接口与下位机的PCI总线连接;所述的下位机与试验系统中的上位机通过以太网相连;所述电能质量分析模块由数据采集模块中的电流输入模块和电压测量模块组成，第一、二交流电机3、4的三相电输入线与电流输入模块串联与电压测量模块并联，电压测量模块和电流输入模块分别通过自带接口与下位机连接；圆盘式刀库及自动换刀系统与第一连接板10相连，第二交流电机和机械手6连接在刀盘2上。
[0011 ]所述的控制系统布置于上位机中。
[0012]所述的支撑组件还包括第一立柱1、第二立柱8、第一支架22、第二支架46第一安装座21、第二安装座47和第二连接板23;所述的第二立柱8通过键和第一键槽13与第二连接板23连接并固定在地平铁12上;所述的第一立柱I通过键与第一连接板10连接并固定在地平铁12上;所述的第二支架46通过键和第二键槽45固定在第二立柱8上;所述的第一支架22通过键和键槽固定在所述的第一立柱I上;所述的第一、二光电开关11、12分别与支撑组件中的第二、一支架46、22螺纹连接。
[0013]所述的模拟主轴组件包括模拟主轴7、压板50、滑动模块49;所述的模拟主轴7通过压板50安装在滑动模块49上;所述的滑动模块49通过键固定在第二立柱8的第三键槽48上；
[0014]所述的电气控制系统包括设置在控制柜14中与上位机和圆盘式刀库及自动换刀系统连接的继电器、交流接触器、空气开关、热过载继电器、24V直流电源、启动按钮、停止按钮、急停按钮，。
[0015]所述的试验台控制系统包括用户控制模块和数据管理模块，均布置于上位机中。
[0016]所述的控制系统包括用户信息管理模块、环境参数设置模块、数据采集与处理模块、信号处理与图形显示模块;所述的用户信息管理模块、环境参数设置模块、数据采集与处理模块、信号处理与图形显示模块采用并联方式布置于上位机中。
[0017]所述的数据采集模块还包括24位IEPE动态信号采集模块、RTD模拟输入模块、电流输入模块、电压测量模块、模拟电流采集模块、数字模块，上述各模块采用并行方式布置于下位机中。
[0018]所述的特制测试组件还包括底板42、第一导轨座25、第一滑块26、第一导轨27、第一锁紧环28、第二锁紧环29、套筒30、第二连接件31、连接螺钉32、法兰盘33、滑环34、连接板35、轴承36、双膜片联轴器37、第二滑块39、第二导轨40、第二导轨座41、第一双螺母43、第二双螺母44;
[0019]其中所述的底板42放置于第二连接板23上;所述的第一、二导轨座25、41固定在底板42上方的左、右两端;所述的第一、二导轨27、40分别固定在第一、二导轨座25、41的导轨槽中，第一、二滑块26、39分别安装于第一、二导轨27、40上并且在第一、二导轨27、40上滑动;所述的第二连接件31通过连接螺钉32、第一、二双螺母43、44固定在机械手6中心处，并依次穿过法兰盘33、滑环34、轴承36，通过双膜片联轴器37与角度传感器38的输入轴端相连接;所述的法兰盘33与滑环34固定在一起并通过螺钉和4个套筒法兰盘33与第二连接件31连接在一起;所述的第一、二紧锁环28、29紧锁在滑环34的定子端外表面;所述的连接板35连接在第一、二紧锁环28、29和第一、二滑块26、39之间；所述的轴承36安装于连接板35的轴承孔处，角度传感器38固定在连接板35上，所述的第一三轴向加速度传感器5、第二三轴向加速度传感器15的信号输出端与滑环34的输入端相连，滑环34的输出端与下位机相连。<