一种伺服刀架可靠性测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种伺服刀架可靠性测试系统，包括试验台体，被测刀架，电液加载装置，液压驱动系统，所述被测刀架通过刀架支撑机构置于试验台体上，被测刀架具有刀盘和置于被测刀架内部驱动刀盘旋转的电机，模拟刀杆安装在刀盘上，电液加载装置通过可调支架设置在底座上，底座固设在试验台体上，电液加载装置包括置于可调支架上的固定板，通过保持架固接在固定板上的液压缸，液压缸的一端通过管道与液压驱动系统连接，另一端连有压力传感器并通过弹性机构与加载杆连接。该系统实现了对刀架进行可靠性试验和精度衰退测试，暴露刀架的早期故障并掌握其精度衰退规律。
【专利说明】一种伺服刀架可靠性测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及伺服刀架测试领域，具体涉及一种伺服刀架可靠性测试系统。
【背景技术】
[0002]伺服刀架是数控车床最重要的功能部件之一。数控车床的可靠性在很大程度上取决于伺服刀架系统，其故障频发且危害度高。而且，由于伺服刀架带着刀具进行切削，在切削状态下精度容易丧失。国内有关数控车床的伺服刀架的可靠性试验起步较晚，目前对伺服刀架的可靠性试验主要在机床上进行且只能进行连续空运转试验，这与刀架在服役状态下的情况有较大不同，导致刀架的很多故障无法被激发出来，这样不仅增加了生产成本，还增加了研究成本，影响研究效率，也无法掌握伺服刀架精度的衰退规律。因此，在将伺服刀架装配到车床上之前就可以对刀架进行可靠性试验和精度衰退测试，实现对数控车床伺服刀架的可靠性加载试验和精度衰退测试，暴露刀架的早期故障并掌握其精度衰退规律，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种伺服刀架可靠性测试系统，该系统实现了在将伺服刀架装配到车床上之前对刀架进行可靠性试验和精度衰退测试，并能对刀架新产品或外购刀架进行性能评价，模拟刀架在机床切削状态下的情况，进而实现对数控车床伺服刀架的可靠性加载试验和精度衰退测试，暴露刀架的早期故障并掌握其精度衰退规律。
[0004]本实用新型采用的技术方案为，
[0005]一种伺服刀架可靠性测试系统，包括试验台体，被测刀架，电液加载装置，液压驱动系统，所述被测刀架通过刀架支撑机构置于试验台体上，被测刀架具有刀盘和置于被测刀架内部驱动刀盘旋转的电机，模拟刀杆安装在刀盘上，电液加载装置通过可调支架设置在底座上，底座固设在试验台体上，电液加载装置包括置于可调支架上的固定板，通过保持架固接在固定板上的液压缸，液压缸的一端通过管道与液压驱动系统连接，另一端连有压力传感器并通过弹性机构与加载杆连接。
[0006]所述的伺服刀架可靠性测试系统，所述刀盘上均布设有12个模拟刀杆的连接位置。
[0007]所述的伺服刀架可靠性测试系统，所述被测刀架与刀架支撑机构之间设有垫板。
[0008]所述的伺服刀架可靠性测试系统，所述底座上表面的两侧设有两个T型槽固定板，与T型槽固定板相匹配的连接板置于两个T型槽固定板上，可调支架的底端设置在连接板上，可调支架的顶端具有转轴，固定板固定在转轴上。
[0009]所述的伺服刀架可靠性测试系统，还包括控制系统，所述压力传感器、被测刀架的电机和液压驱动系统分别通过电线与控制系统连接。
[0010]所述的伺服刀架可靠性测试系统，还包括功率分析仪，通过电线与被测刀架的电机连接。
[0011]所述的伺服刀架可靠性测试系统，还包括对被测刀架进行测试的千分表和静刚度测试系统。
[0012]一种应用上述伺服刀架可靠性测试系统进行测试的方法，包括如下步骤:
[0013]I)调节被测刀架的位置和高度，在刀盘上安放模拟刀杆；
[0014]2)对被测刀架进行72h的连续空运转试验，每24h停机一次，测试被测刀架的转位精度；
[0015]3)控制被测刀架的电机，使模拟刀杆保持在待测位置上；
[0016]4)调节电液加载装置的位置和角度，使加载杆作用于模拟刀杆上；
[0017]5)通过液压驱动系统控制电液加载装置对模拟刀杆所施加载力的大小；
[0018]6)对被测刀架进行24h的径向加载试验，每次加载的时间不少于3min，间歇时间不大于10s，加载试验每进行12h后停机一次，测试被测刀架的回转精度和静刚度；
[0019]7)通过功率分析仪测量被测刀架的功率和扭矩；
[0020]8)对被测刀架进行偏载试验测试；
[0021]9)控制被测刀架的电机，使被测刀架处于不同的转位，对其进行不同转位测试；
[0022]10)试验结束前，对被测刀架再次进行转位精度的测试。
[0023]上述方法，试验过程中对被测刀架的不同工作状态采用千分表对被测刀架进行变形量的测试并采用静刚度测试系统对被测刀架进行静刚度测试。
[0024]本实用新型具有以下有益效果:
[0025]1.本实用新型的伺服刀架可靠性测试系统及应用该系统进行测试的方法与现有刀架试验相比，本测试系统将真实工作环境下的切削力对伺服刀架的重要影响这一因素考虑进去，创新性地增加了电液加载装置及其控制系统，实现了对刀架的静态力加载和动态力加载，模拟真实切削过程中伺服刀架受力情况，更好地还原了刀架的真实工作状态，使得试验中得到的伺服刀架故障数据和测得的可靠性值更为真实可靠。
[0026]2.本发明伺服刀架可靠性测试系统在工作过程中，整个实验过程循环有序地不断进行，并且将伺服刀架发生的故障记录到故障数据库，与现场跟踪试验采集的刀架故障数据相比，提高了试验效率和故障采集速度，节省了大量的人力、物力和时间。
[0027]3.本发明伺服刀架可靠性测试系统，将伺服刀架的连续空运转试验、最大带载能力试验、偏载试验、可靠性加载试验、静刚度测试、不同转位测试进行了有效结合，试验方法科学且效率高，对伺服刀架的可靠性进行有效测试，还创新性地对伺服刀架的精度保持性进行测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型一种伺服刀架可靠性测试系统的整体示意图。
[0029]图2为本实用新型一种伺服刀架可靠性测试系统的侧视图。
[0030]图3为图2所示的主视图。
[0031]其中，1-试验台体，2-刀架支撑机构，3-被测刀架，4-电液加载装置，5-底座，6-液压驱动系统，7-控制系统，8-功率分析仪，9-刀架底座，10-垫板，11-模拟刀杆，12-液压缸，13-保持架，14-固定板，15-可调支架，16-刀盘，17-压力传感器，18-弹性机构， 19-加载杆，20-T型槽固定板，21-连接板。
【具体实施方式】
[0032]实施例1 一种伺服刀架可靠性测试系统
[0033]如图1-3所示，一种伺服刀架可靠性测试系统，包括试验台体1，被测刀架3，电液加载装置4，液压驱动系统6，优选地，试验台体I为灰铸铁结构。其中被测刀架3通过刀架支撑机构2置于试验台体I上，被测刀架3与刀架支撑机构2之间设有垫板10，可以通过调节垫板10的数量或厚度，对被测刀架3进行高度的调节，被测刀架3具有刀盘16和置于被测刀架3内部驱动刀盘16旋转的电机，模拟刀杆11安装在刀盘16上，刀盘16上均布设有12个模拟刀杆11的连接位置，电液加载装置4通过可调支架15设置在底座5上，底座5固设在试验台体I上，底座5上表面的两侧设有两个T型槽固定板20，与T型槽固定板20相匹配的连接板21置于两个T型槽固定板20上，可调支架15的底端设置在连接板21上，可调支架15的顶端具有转轴，固定板14固定在转轴上，电液加载装置4包括置于可调支架15上的固定板14，通过保持架13固接在固定板14上的液压缸12，液压缸12的一端通过管道与液压驱动系统6连接，另一端连有压力传感器17并通过弹性机构18与加载杆19连接。
[0034]优选地，本实用新型一种伺服刀架可靠性测试系统，还包括控制系统7，其中压力传感器17、被测刀架3的电机和液压驱动系统6分别与控制系统7通过电线连接。控制系统7控制被测刀架3和液压驱动系统6运转，并读取压力传感器17和被测刀架3的运行参数和故障信息等。
[0035]优选地，本实用新型一种伺服刀架可靠性测试系统，还包括功率分析仪8，与被测刀架3的电机通过电线连接。用于测量被测刀架3内电机的功率。
[0036]优选地，本实用新型一种伺服刀架可靠性测试系统，还包括对被测刀架3进行测试的千分表和静刚度测试系统。采用千分表在被测刀架3的工作状态分别在Y向和Z向对被测刀架3进行变形量测试，采用静刚度测试系统对被测刀架3进行静刚度测试。
[0037]实施例2 —种应用伺服刀架可靠性测试系统进行测试的方法
[0038]具体步骤为:
[0039]I)调节被测刀架3的位置和高度，在刀盘16上安放模拟刀杆11 ；
[0040]2)对被测刀架3进行72h的连续空运转试验，每24h停机一次，测试被测刀架3的转位精度；
[0041 ] 3)控制被测刀架3的电机，使模拟刀杆11保持在待测位置上；
[0042]4)调节电液加载装置4的位置和角度，使加载杆19作用于模拟刀杆11上；
[0043]5)通过液压驱动系统6控制电液加载装置4对模拟刀杆11所施加载力的大小；
[0044]6)对被测刀架3进行24h的径向加载试验，每次加载的时间不少于3min，间歇时间不大于10s，加载试验进行12h后停机一次，测试被测刀架3的回转精度和静刚度；
[0045]7)对被测刀架3进行最大带载能力试验，通过功率分析仪8测量被测刀架3的功率和扭矩；
[0046]8)根据需要取下刀盘16上的个别模拟刀杆11，对被测刀架3进行偏载试验测试；
[0047]9)控制被测刀架3的电机，使被测刀架3处于不同的转位，对其进行不同转位测试；
[0048]10)试验结束前，对被测刀架3再次进行转位精度的测试。
[0049]优选地，在试验过程中对被测刀架3的不同工作状态采用千分表对其进行变形量的测试并采用静刚度测试系统对其进行静刚度测试。
[0050]在对被测刀架3进行完试验之后，运用基于熵权和隶属度理论的可靠性评估方法，米用 TOPSIS (Technique for order performance by similarity to ideal solut1n)方法对刀架的故障数据进行无量纲标准化处理。依据专家知识建立可靠性指标的评判等级，采用隶属度理论确定可靠性指标的单因素评价集，基于熵权和专家经验计算可靠性指标的综合权重。最后，通过单因素评价集和综合权重得到伺服刀架可靠性的综合评估结果。
【权利要求】
1.一种伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，包括试验台体，被测刀架，电液加载装置，液压驱动系统，所述被测刀架通过刀架支撑机构置于试验台体上，被测刀架具有刀盘和置于被测刀架内部驱动刀盘旋转的电机，模拟刀杆安装在刀盘上，电液加载装置通过可调支架设置在底座上，底座固设在试验台体上，电液加载装置包括置于可调支架上的固定板，通过保持架固接在固定板上的液压缸，液压缸的一端通过管道与液压驱动系统连接，另一端连有压力传感器并通过弹性机构与加载杆连接。
2.如权利要求1所述的伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，所述刀盘上均布设有12个模拟刀杆的连接位置。
3.如权利要求1所述的伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，所述被测刀架与刀架支撑机构之间设有垫板。
4.如权利要求1所述的伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，所述底座上表面的两侧设有两个T型槽固定板，与T型槽固定板相匹配的连接板置于两个T型槽固定板上，可调支架的底端设置在连接板上，可调支架的顶端具有转轴，固定板固定在转轴上。
5.如权利要求1-4任一所述的伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，还包括控制系统，所述压力传感器、被测刀架的电机和液压驱动系统，分别通过电线与控制系统连接。
6.如权利要求1-4任一所述的伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，还包括功率分析仪，通过电线与被测刀架的电机连接。
7.如权利要求1-4任一所述的伺服刀架可靠性测试系统，其特征在于，还包括对被测刀架进行测试的千分表和静刚度测试系统。
【文档编号】G05B19/4065GK203941423SQ201420363869
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】李焱, 吴玉亮, 刘阔, 孙名佳, 谭智, 朱铁军 申请人:沈阳机床(集团)有限责任公司