专利名称：高速液压动力卡盘综合检验台的制作方法
技术领域：
本发明属于液压动力卡盘检测设备技术领域，具体涉及到不同规格尺寸的液压动力卡盘高速夹持精度、重复精度、夹紧力和极限转速的一种测量装置。
背景技术：
随着高速切削技术的发展，液压动力卡盘从气动动力卡盘和电动动力卡盘中脱颖而出，成为中高速数控机床的主流夹具。液压动力卡盘将液压传动技术和自定心卡盘技术结合为一体，利用液压传动功率密度比大的特点，具有夹紧力大、转速高、结构紧凑等优点。 液压动力卡盘在数控机床中得到了非常广泛的应用，已成为中高速数控车床、数控磨床及数控车铣中心必不可少的基础性功能部件。然而，相比与高速铣削和磨削，高速车削没有被广泛地应用在批量生产。这主要原因在于在连续的高速切削中，无法有效地保证一个安全和灵活的卡盘夹紧系统。卡盘夹紧系统在使用中因发生轴心线偏心、工件夹不紧、零部件断裂等原因发生卡盘失效，以及卡盘夹紧系统高转速旋转，存储了大量的动能等原因。夹紧力不足导致卡盘夹紧系统的失效，会导致工件飞出卡盘损坏机器和危害操作员。一个统计显示，在金属工业，至少10%的事故伤害，是由卡盘夹紧系统故障所造成的。显然，卡盘夹紧系统是车床的薄弱环节，并限制高速旋转的实现。目前，国内还没有完善的高速液压动力卡盘检测设备。在卡盘夹持精度的测量方面，传统方式是在夹持测试棒后，在其轴径之数倍长度之处以小于60转每分的低速旋转 360度来测量其跳动，无法测量检验棒在高速旋转过程中的跳动；而且传统方式是通过接触式测量获取跳动值，在测量时容易产生摩擦摩损，影响测量精度。
发明内容
发明目的本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种结构简单、操作方便的液压动力卡盘综合检验台，便于对液压动力卡盘的高速夹持精度、重复精度、夹紧力和极限转速进行精确测量。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案
一种高速液压动力卡盘综合检验台，它包括数控机床系统、液压系统和数据检测系统; 所述数控机床系统包括检验台本体，所述检验台本体连接有主轴箱，所述主轴箱内装有传动主轴，所述传动主轴包括普通主轴和电主轴；一号回转油缸和大动力卡盘分别固定在普通主轴的两端，二号回转油缸和小动力卡盘分别固定在电主轴的两端；普通主轴和电主轴还与分别与伺服控制系统连接；所述液压系统包括分别为大动力卡盘、小动力卡盘提供动力的一号回转油缸、二号回转油缸，所述水冷却机连接电主轴，所述液压站分别连接一号回转油缸和二号回转油缸，所述油冷却机连接液压站；所述数据检测系统包括激光位移传感装置和夹紧力传感装置，所述激光位移传感装置通过数据采集卡连接控制电脑；夹紧力传感装置通过数据线与控制电脑相连。
所述激光位移传感装置包括固定在检验台本体上的激光测量头支架和激光测量头控制箱，所述激光测量头支架上设置有激光测量头，所述激光测量头通过激光测量头控制箱连接数据采集卡；所述激光测量头控制箱连接伺服控制系统。激光测量头支架包括支架主轴杆，所述支架主轴杆通过第一磁性底座固定在检验台本体上；在支架主轴杆上通过锁紧开关固定有上下滑动杆，上下滑动杆上设有可供左右滑动杆穿过的通孔；左右滑动杆的一端穿过上下滑动杆上的通孔，另一端固定在竖向杆上； 上下滑动杆的上端固定有锁紧螺栓，锁紧螺栓的另一端穿过竖向杆，并通锁紧螺母固定；所述上下滑动杆和竖向杆的上端分别设有夹紧板，所述的激光测量头固定在夹紧板之间。所述夹紧力传感装置包括夹紧力测量头、转速测量磁性棒、磁性棒支架和手持单元，所述夹紧力测量头固定在待测的动力卡盘中，所述转速测量磁性棒固定在磁性棒支架上，磁性棒支架的底部通过第二磁性底座固定在检验台本体上；转速测量磁性棒的磁感应点对准夹紧头测量头，所述夹紧头测量头和手持单元之间为无线连接，手持单元通过数据线连接控制电脑。所述检验台本体的四周设置有安全防护罩；所述安全防护罩的厚度大于5mm。有益效果本发明将数控机床技术和传感技术结合在一起，能够实现高速液压动力卡盘高速夹持精度、重复精度、夹紧力和极限转速的测量，所有的测量数据都可通过控制电脑实时显示，容易读取测量结果；本发明操作简单，测量精度高，填补了高速液压动力卡盘性能检测的部分空白，具有广泛的应用前景。
图1为本发明的结构示意图。图2为激光头测量支架的正面结构示意图。图3为激光头测量支架的侧面结构示意图。图4为转速测量磁性支架的结构示意图。图5为极限转速和夹紧力曲线图。
具体实施例方式
下面结合附图对发明做更进一步的解释。如图1至4所示，本发明的一种液压动力卡盘综合检验台包括数控机床系统、液压系统和数据检测系统。数控机床系统包括检验台本体1，检验台本体1上设有主轴箱2，所述主轴箱2内装有传动主轴，为了适应测量时不同转速的要求，传动主轴包括普通主轴9和电主轴10。普通主轴9由电机(图中未画出)提供动力转动，电主轴10自身可提供动力转动。一号回转油缸11和大动力卡盘13分别固定在普通主轴9的两端，大动力卡盘13的转速较慢(一般转速在25 4500r/min) ；二号回转油缸12和小动力卡盘14分别固定在电主轴10的两端， 小动力卡盘14的转速较高(一般转速在4000 8000r/min)；普通主轴9和电主轴10还与伺服控制系统3连接。其中，所述大动力卡盘13是指公称直径在Φ 250— Φ 400mm的动力卡盘，小动力卡盘14是指公称直径Φ在110— Φ 210mm的动力卡盘。所述的液压系统包括分别为大动力卡盘13、小动力卡盘14提供动力的一号回转油缸11、二号回转油缸12，回转油缸具备突然断电情况时短时间保压的保护措施。所述水冷却机4连接电主轴10，为其提供冷却；所述液压站5分别连接一号回转油缸11、二号回转油缸12和油冷却机6，油冷却机6为液压站5提供冷却。所述激光位移传感装置通过数据采集卡7连接控制电脑8 ；夹紧力传感装置通过数据线与控制电脑8相连。其中，所述激光位移传感装置包括固定在检验台本体1上的激光测量头支架16和激光测量头控制箱17，所述激光测量头支架16上固定有激光测量头18，所述激光测量头18 通过激光测量头控制箱17连接数据采集卡7，数据采集卡7连接控制电脑8 ；所述激光测量头控制箱17连接伺服控制系统3。激光测量头支架16包括支架主轴杆19，所述支架主轴杆19通过第一磁性底座20 固定在检验台本体1上；在支架主轴杆19上通过锁紧开关固定有上下滑动杆21。所述的锁紧开关包括一端设有大于上下滑动杆21直径的通孔的螺纹杆，螺纹杆另一端设有固定螺母。松开固定螺母，上下滑动杆21可在螺纹杆的通孔内自由上下移动，进而调整固定在上下滑动杆21上的激光测量头18的上下位置。上下滑动杆21的上端设有可供左右滑动杆22穿过的通孔。左右滑动杆22的一端穿过上下滑动杆21上的通孔，另一端固定在竖向杆23上；上下滑动杆21的上端固定有锁紧螺栓，锁紧螺栓的另一端穿过竖向杆23，并通锁紧螺母固定；所述上下滑动杆21和竖向杆23的上端分别设有一块夹紧板M，所述的激光测量头18固定在两块夹紧板M之间。 松开锁紧螺母，两块夹紧板M分开，然后将激光测量头18放入两块夹紧板M之间，拧紧锁紧螺母，便固定住激光测量头18。所述夹紧力传感装置包括夹紧力测量头25、转速测量磁性棒沈、磁性棒支架27和手持单元观。夹紧力测量头25安装在待测的动力卡盘中，所述转速测量磁性棒沈固定在磁性棒支架27上，磁性棒支架27的底部通过第二磁性底座四固定在检验台本体1上。使用时，将转速测量磁性棒26的磁感应点对准夹紧头测量头25即可，所述夹紧力测量头25 和手持单元观之间为无线连接，手持单元观通过数据线连接控制电脑8。其中的夹紧力测量头25、转速测量磁性棒沈和手持单元观是市场上可购买到的夹紧力测试仪的部件。通过两个磁性底座，激光测量头支架16和磁性棒支架27可以简易、方便地将激光测量头18和转速测量磁性棒沈安装于检验台本体1上的任何位置，便于测试调整。采用本综合检验台对液压动力卡盘进行高速夹持精度、重复精度、夹紧力和极限转速的测量步骤为
1)在需要检测的大动力卡盘13或小动力卡盘14中夹装检验棒30。2)将激光测量头18通过激光测量头支架16上的夹紧板M水平固定；调整上下滑动杆21，使激光测量头18上的激光发射点高度对准检验棒30的轴线；高度调整完毕后， 按中华人民共和国机械行业标准移动激光测量头支架16到检测点的位置，当检测点位置与激光测量头18径向距离最佳时，激光测量头18上的指示灯显示绿色，旋转第一磁性底座 20上的磁性开关，将激光测量头支架16固定在检验台本体1上。3)启动测量头控制箱17和控制电脑8，打开控制电脑8中相应的控制软件，将检验棒30重复3 5次拆装。测量每次夹持状况下的检验棒30在转动数圈的过程中中心轴线位置的变化量，靠近激光测量18的位移量为正值，远离激光测量头18为负值，取位移量的正值和负值的绝对值中的最大值，即其最大跳动量；比较重复拆装3 5次后，每次旋转数圈的过程中测得的最大跳动量，其中最大的值即为其重复精度；然后，通过伺服控制系统 3，使普通主轴9或电主轴10高速旋转，激光测量头18采集到的检验棒30的中心轴线位置变化的位移信号通过激光测量头控制箱17、数据采集卡7实时不断地在控制电脑8显示，即控制电脑8可实时显示检验棒30中心轴线的位移随时间的波动曲线图，同样的，靠近激光测量头18的位移量为正值，远离激光测量头18的为负值，取位移量的正值和负值的绝对值中的最大值，即为高速夹持精度。4)普通主轴9或电主轴10停止旋转后，将夹紧力测量头25固定于需要检测的大动力卡盘13或小动力卡盘14中，转速测量磁性棒沈固定在磁性棒支架27上，使转速测量磁性棒沈上的磁感应点对准夹紧力测量头25，旋转第二磁性底座四的磁性开关将磁性棒支架27固定在检验台本体1上。5)连接手持单元观到控制电脑8后，打开手持单元观，启动一号回转油缸11或二号回转油缸12，给检验棒30施加夹紧力。夹紧力测量头25通过无线传输方式将夹紧力信号传输给手持单元观；同时夹紧力测量头25每旋转一周时，转速测量磁性棒沈上的磁性块会触发夹紧力测量头25中的磁性装置，夹紧力测量头25会自动记录触发次数，根据触发次数，可知夹紧力测量头25的旋转圈数；夹紧力测量头25将这些信号无线传输给手持单元观，通控制电脑8实时地输出夹紧力-转速关系曲线图(如图5 )，根据机械行业标准JB/T 3860，动力卡盘在极限转速下夹紧力不得小于实测最大夹紧力的2/3，即最大夹紧力的2/3 处对应的转速即为其极限转速。图5中，最大夹紧力为100千牛(KN)，在66千牛左右处对应的转速3000转/分(r/min)，即为其极限转速。在测量过程中，当大动力卡盘13或小动力卡盘14动平衡超差产生振动后，通过激光测量头18将位移信号传输给激光测量头控制箱17，激光测量头控制箱17再将信号反馈给伺服控制系统3，实现数控机床系统的自动停机保护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高速液压动力卡盘综合检验台，其特征在于，它包括数控机床系统、液压系统和数据检测系统；所述数控机床系统包括检验台本体(1)，所述检验台本体(1)连接有主轴箱(2)，所述主轴箱(2)内装有传动主轴，所述传动主轴包括普通主轴(9)和电主轴(10);—号回转油缸 (11)和大动力卡盘(13)分别固定在普通主轴(9)的两端，二号回转油缸(12)和小动力卡盘(14)分别固定在电主轴(10)的两端；普通主轴(9)和电主轴(10)还分别与伺服控制系统(3)连接；所述液压系统包括分别为大动力卡盘(13)、小动力卡盘(14)提供动力的一号回转油缸(11)、二号回转油缸(12)，所述水冷却机(4)连接电主轴(10)，所述液压站(5)分别连接一号回转油缸(11)和二号回转油缸(12)，所述油冷却机(6)连接液压站(5)；所述数据检测系统包括激光位移传感装置和夹紧力传感装置，所述激光位移传感装置通过数据采集卡(7 )连接控制电脑(8 )；夹紧力传感装置通过数据线与控制电脑(8 )相连。
2.根据权利要求1所述的一种高速液压动力卡盘综合检验台，其特征在于，所述激光位移传感装置包括固定在检验台本体(1)上的激光测量头支架(16)和激光测量头控制箱 (17)，所述激光测量头支架(16)上设置有激光测量头(18)，所述激光测量头(18)通过激光测量头控制箱(17)连接数据采集卡(7)；所述激光测量头控制箱(17)连接伺服控制系统 (3)。
3.根据权利要求2所述的一种高速液压动力卡盘综合检验台，其特征在于，激光测量头支架(16)包括支架主轴杆(19)，所述支架主轴杆(19)通过第一磁性底座(20)固定在检验台本体(1)上；在支架主轴杆(19)上通过锁紧开关固定有上下滑动杆(21 )，上下滑动杆(21)上设有可供左右滑动杆(22)穿过的通孔；左右滑动杆(22)的一端穿过上下滑动杆 (21)上的通孔，另一端固定在竖向杆(23)上；上下滑动杆(21)的上端固定有锁紧螺栓，锁紧螺栓的另一端穿过竖向杆(23)，并通锁紧螺母固定；所述上下滑动杆(21)和竖向杆(23) 的上端分别设有夹紧板(24)，所述的激光测量头(18)固定在夹紧板(24)之间。
4.根据权利要求1所述的一种高速液压动力卡盘综合检验台，其特征在于，所述夹紧力传感装置包括夹紧力测量头(25)、转速测量磁性棒(26)、磁性棒支架(27)和手持单元 (28)，所述夹紧力测量头(25)固定在待测的动力卡盘中，所述转速测量磁性棒(26)固定在磁性棒支架(27 )上，磁性棒支架(27 )的底部通过第二磁性底座(29 )固定在检验台本体(1) 上；转速测量磁性棒(26)的磁感应点对准夹紧头测量头(25)，所述夹紧头测量头(25)和手持单元(28 )之间为无线连接，手持单元(28 )通过数据线连接控制电脑(8 )。
5.根据权利要求1所述的一种高速液压动力卡盘综合检验台，其特征在于，所述检验台本体(1)的四周设置有安全防护罩(15)。
6.根据权利要求5所述的一种高速液压动力卡盘综合检验台，其特征在于，所述安全防护罩(15)的厚度大于5mm。
全文摘要
本发明公开了一种高速液压动力卡盘综合检验台，它包括数控机床系统、液压系统和数据检测系统；数控机床系统包括检验台本体，检验台本体连接主轴箱，主轴箱内装有传动主轴，传动主轴连接伺服控制系统；液压系统包括回转油缸、动力卡盘、水冷却机、液压站和油冷却机，回转油缸和动力卡盘分别设置在传动主轴的两端，水冷却机连接传动主轴，液压站分别连接回转油缸和油冷却机；数据检测系统包括激光位移传感装置和夹紧力传感装置，激光位移传感器通过数据采集卡连接控制电脑，夹紧力传感器连接控制电脑。本发明结构简单、操作方便，可对液压动力卡盘的高速夹持精度、重复精度、夹紧力和极限转速进行精确测量。
文档编号G01B11/02GK102435157SQ201110403979
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者吴斌, 李明, 汤文成, 胡猛, 陈浩, 黄辉祥, 龚俊 申请人:东南大学