数控机床回转工作台性能快速检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种快速检测装置，特别涉及一种数控机床回转工作台性能快速检测装置。

背景技术：

当前，数控机床正朝着高速度、高精度和模块化的方向发展，不仅要求数控机床要有较高的加工精度和较高的可靠性，还要求数控机床在对工件加工时要有足够的加工动态性能。回转工作台作为数控机床重要的基础部件，对受力情况非常敏感，它的抗振性和稳定性等动态性能对数控机床的加工精度、使用效率和可靠性起着关键作用。目前，对数控机床回转工作台的性能检测基本上是在数控机床实际运行过程中运用相关传感器来进行检测的，这样对数控机床回转工作台的性能检测受到数控机床加工时间、加工地点和加工工艺的限制，因此研究开发数控机床回转工作台性能快速检测装置，能够实现在实验室内做到对数控机床回转工作台的性能检测、分析，解决数控机床回转工作台动、静态性能不好和可靠性等问题，对于提高数控机床回转工作台的性能、可靠性和数控机床的加工精度和可靠性有着重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了检测、分析数控机床回转工作台在各种受力情况下的性能而提供的一种数控机床回转工作台性能快速检测装置。

本实用新型提供的数控机床回转工作台性能快速检测装置包括有控制柜、地平铁、力加载装置、回转工作台、扭矩加载装置和油箱，其中力加载装置、回转工作台和扭矩加载装置设在地平铁上，力加载装置和扭矩加载装置对称设 在回转工作台的两侧，控制柜和油箱设在地平铁的两侧，回转工作台上设有第一伺服电机，力加载装置和扭矩加载装置上均设有第二伺服电机和伺服液压缸，控制柜控制第一伺服电机和第二伺服电机的工作，油箱与力加载装置和扭矩加载装置上的伺服液压缸相连接，控制柜控制油箱为伺服液压缸供油。

回转工作台包括有底座、回转盘、第一伺服电机、加载棒和加载块，其中底座固定在地平铁上，回转盘设在底座上，回转盘的底部周圈套设有磁栅尺，第一伺服电机设在底座上，第一伺服电机与回转盘内部的驱动装置连接驱使回转盘进行转动，加载棒固定在回转盘上，加载块通过加载套装配在加载棒上，并通过一侧的两个螺栓夹紧加载套，加载块的另一侧设有球铰链座，靠近回转盘附近的底座上表面上设有三向加速度传感器，靠近磁栅尺附近的底座上表面上设有磁敏磁头，用以检测回转盘的旋转角度。

加载套包括有两个端盖、两个密封圈、两个角接触球轴承和一个套筒，两个角接触球轴承一面与加载棒上部分圆柱中间的轴肩配合，另一面被端盖顶住，套筒装在两个角接触球轴承上，两个端盖通过螺栓安装在套筒的两侧，两个密封圈分别装在两个端盖的凹槽中，防止灰尘等杂质进入到加载套的内部。

力加载装置和扭矩加载装置均包括有支撑板、滚珠丝杠、第二伺服电机、连接板和伺服液压缸，其中支撑板对称设有两个，两个支撑板的对应面上均开设有滑槽，滑槽内设有滑块，连接板的两端与两个滑块相连接，滑块通过丝杠螺母支架装配在滚珠丝杠上，滚珠丝杠与第二伺服电机相连接，第二伺服电机驱使滚珠丝杠进行转动从而带动滑块和连接板在支撑板上进行上下滑动，第二伺服电机和滚珠丝杠设有两套，两套同步运行，伺服液压缸设在连接板上，伺服液压缸的伸缩杆上依次设有弹性装置和拉压力传感器。

力加载装置上所设的伺服液压缸上的伸缩杆头端设有球头，该球头与加载 块上球铰链座连接形成球铰链副结构。

扭矩加载装置上所设的伺服液压缸上的伸缩杆头端设有摩擦头，该摩擦头与加载棒的上部圆柱相接触。

控制柜包括有显示器、工控机、伺服控制器、可编程控制器和电机伺服控制器，其中伺服控制器通过RS232端口与工控机连接并进行通讯，伺服控制器的信号输出端与力加载装置和扭矩加载装置上的伺服液压缸上的信号输入端用数据线连接并进行通讯，通过伺服液压缸上的电液伺服阀控制伺服液压缸来施加不同大小、频率的力，在施加力的过程中，拉压力传感器检测伺服液压缸施加的力大小并通过信号放大器传给伺服控制器，实现闭环控制，可编程控制器通过RS232端口与工控机进行通讯，可编程控制器的输出端连接电磁换向阀，控制电磁换向阀来控制加载用液压泵站的启停，电机伺服控制器通过RS232端口与工控机进行通讯，电机伺服控制器的输出端分别与第一伺服电机和第二伺服电机的输入端连接并通讯，三向加速度传感器和磁敏磁头通过数据线与工控机连接，将采集到的振动信号和角度信号传输到工控机并在显示器上显示。

本实用新型的工作过程：

第一步、检查各部件固定良好、接线正确无误后控制力加载装置和扭矩加载装置中的第二伺服电机同步运动，调整连接板的位置，实现力加载装置中的伺服液压缸的伸缩杆与球铰链座形成球铰链副，扭矩加载装置中的伺服液压缸伸缩杆上的摩擦头位于加载套的上方；

第二步、启动回转工作台部分中的第一伺服电机，带动回转盘以一定速度旋转；

第三步、控制力加载装置中伺服液压缸施加给定的静态或者动态力，实现 对加载棒施加给定的静态或者动态拉压力，控制扭矩加载装置中伺服液压缸施加给定的静态或者动态力，实现对加载棒施加给定的静态或者动态扭矩；

第四步、在施加静态或者动态力、扭矩时，用三向加速度传感器检测回转工作台的振动信号，用磁敏磁头和磁栅尺检测回转工作台旋转的角度并将所有信号全部上传到工控机的显示器中。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型所述的数控机床回转工作台性能快速检测装置中的力和扭矩加载装置采用电液伺服系统，可以实现动静态力和扭矩的加载，能够施加不同大小、频率和试验时间的力和扭矩加载，因而能更好的模拟数控机床回转工作台实际受载荷情况。

2、本实用新型所述的数控机床回转工作台性能快速检测装置中的力加载装置采用球铰链副结构，能够实现对数控机床回转工作台施加拉、压力，这样能更好的模拟数控机床回转工作台实际受载荷情况。

3、本实用新型所述的数控机床回转工作台性能快速检测装置中的力和扭矩加载装置采用电液伺服系统能够在垂直方向上进行上下移动，并且回转工作台可以随时拆卸和更换，因而可以实现对不同类型的数控机床回转工作台的性能快速检测。

4、本实用新型所述的数控机床回转工作台性能快速检测装置结构设计简单，各部分采用模块化设计，控制也比较容易，因而可进行快速设计。

5、本实用新型所述的电气控制部分通过拉压力传感器检测数控机床回转工作台承受的力，并且采用闭环控制提高模拟实际受力的精度，采用三向加速度传感器来检测回转工作台在运行过程中受到动静态力和扭矩是的振动信号，采用磁栅尺和磁敏磁头来检测回转工作台的旋转角度信息，最后将各个传感器的 信息上传到控制柜的人机交互界面上。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型所述的回转台部分结构示意图。

图3为本实用新型所述的扭矩加载装置(力加载装置)结构示意图。

图4为本实用新型所述的控制柜原理结构示意图。

1、控制柜 2、地平铁 3、力加载装置 4、回转工作台 5、扭矩加载装置

6、油箱 7、第一伺服电机 8、第二伺服电机 9、伺服液压缸

10、底座 11、回转盘 12、加载棒 13、加载块 14、磁栅尺

15、加载套 16、球铰链座 17、三向加速度传感器 18、磁敏磁头

20、支撑板 21、滚珠丝杠 22、连接板 23、滑槽 24、滑块

25、弹性装置 26、拉压力传感器 30、球头 31、摩擦头

32、显示器 33、工控机 34、伺服控制器 35、可编程控制器

36、电机伺服控制器 37、电液伺服阀 38、信号放大器

39、电磁换向阀 40、加载用液压泵站。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3和图4所示：

本实用新型提供的数控机床回转工作台性能快速检测装置包括有控制柜1、地平铁2、力加载装置3、回转工作台4、扭矩加载装置5和油箱6，其中力加载装置3、回转工作台4和扭矩加载装置5设在地平铁2上，力加载装置3和扭矩加载装置5对称设在回转工作台4的两侧，控制柜1和油箱6设在地平铁2的两侧，回转工作台4上设有第一伺服电机7，力加载装置3和扭矩加载装置5上均设有第二伺服电机8和伺服液压缸9，控制柜1控制第一伺服电机7和第二 伺服电机8的工作，油箱6与力加载装置3和扭矩加载装置5上的伺服液压缸9相连接，控制柜1控制油箱6为伺服液压缸9供油。

回转工作台4包括有底座10、回转盘11、第一伺服电机7、加载棒12和加载块13，其中底座10固定在地平铁2上，回转盘11设在底座10上，回转盘11的底部周圈套设有磁栅尺14，第一伺服电机7设在底座10上，第一伺服电机7与回转盘11内部的驱动装置连接驱使回转盘11进行转动，加载棒12固定在回转盘11上，加载块13通过加载套15装配在加载棒12上，并通过一侧的两个螺栓夹紧加载套15，加载块13的另一侧设有球铰链座16，靠近回转盘11附近的底座10的上表面上设有三向加速度传感器17，靠近磁栅尺14附近的底座10的上表面上设有磁敏磁头18，用以检测回转盘11的旋转角度。

加载套15包括有两个端盖、两个密封圈、两个角接触球轴承和一个套筒，两个角接触球轴承一面与加载棒12上部分圆柱中间的轴肩配合，另一面被端盖顶住，套筒装在两个角接触球轴承上，两个端盖通过螺栓安装在套筒的两侧，两个密封圈分别装在两个端盖的凹槽中，防止灰尘等杂质进入到加载套15的内部。

力加载装置3和扭矩加载装置5均包括有支撑板20、滚珠丝杠21、第二伺服电机8、连接板22和伺服液压缸9，其中支撑板20对称设有两个，两个支撑板20的对应面上均开设有滑槽23，滑槽23内设有滑块24，连接板22的两端与两个滑块24相连接，滑块24通过丝杠螺母支架装配在滚珠丝杠21上，滚珠丝杠21与第二伺服电机8相连接，第二伺服电机8驱使滚珠丝杠21进行转动从而带动滑块24和连接板22在支撑板20上进行上下滑动，第二伺服电机8和滚珠丝杠21设有两套，两套同步运行，伺服液压缸9设在连接板22上，伺服液压缸9的伸缩杆上依次设有弹性装置25和拉压力传感器26。

力加载装置3上所设的伺服液压缸9上的伸缩杆头端设有球头30，该球头30与加载块13上球铰链座16连接形成球铰链副结构。

扭矩加载装置5上所设的伺服液压缸9上的伸缩杆头端设有摩擦头31，该摩擦头31与加载棒12的上部圆柱相接触。

控制柜1包括有显示器32、工控机33、伺服控制器34、可编程控制器35和电机伺服控制器36，其中伺服控制器34通过RS232端口与工控机33连接并进行通讯，伺服控制器34的信号输出端与力加载装置3和扭矩加载装置5上的伺服液压缸9上的信号输入端用数据线连接并进行通讯，通过伺服液压缸9上的电液伺服阀37控制伺服液压缸9来施加不同大小、频率的力，在施加力的过程中，拉压力传感器26检测伺服液压缸9施加的力大小并通过信号放大器38传给伺服控制器34，实现闭环控制，可编程控制器35通过RS232端口与工控机33进行通讯，可编程控制器35的输出端连接电磁换向阀39，控制电磁换向阀39来控制加载用液压泵站40的启停，电机伺服控制器36通过RS232端口与工控机33进行通讯，电机伺服控制器36的输出端分别与第一伺服电机7和第二伺服电机8的输入端连接并通讯，三向加速度传感器17和磁敏磁头18通过数据线与工控机33连接，将采集到的振动信号和角度信号传输到工控机33并在显示器32上显示。

本实用新型的工作过程：

第一步、检查各部件固定良好、接线正确无误后控制力加载装置3和扭矩加载装置5中的第二伺服电机8同步运动，调整连接板22的位置，实现力加载装置3中的伺服液压缸9的伸缩杆与球铰链座16形成球铰链副，扭矩加载装置5中的伺服液压缸9伸缩杆上的摩擦头31位于加载套15的上方；

第二步、启动回转工作台4部分中的第一伺服电机7，带动回转盘11以一定速度旋转；

第三步、控制力加载装置3中伺服液压缸9施加给定的静态或者动态力，实现对加载棒12施加给定的静态或者动态拉压力，控制扭矩加载装置5中伺服液压缸9施加给定的静态或者动态力，实现对加载棒12施加给定的静态或者动态扭矩；

第四步、在施加静态或者动态力、扭矩时，用三向加速度传感器17检测回转工作台4的振动信号，用磁敏磁头18和磁栅尺14检测回转工作台4旋转的角度并将所有信号全部上传到工控机33的显示器32中。