模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台的制作方法

本实用新型属于机械试验设备技术领域，涉及一种模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台，更确切地说，本实用新型涉及一种能够对数控机床动力伺服刀架实现动、静态切削力、加载机构角度及三向位置调节、切削扭矩加载、扭矩加载机构高度调节、切削液喷淋及防护装置并进行可靠性试验的由测功机、液压混合加载及带喷淋装置的动力伺服刀架可靠性试验台。

背景技术：

近几年随着装备制造业的快速发展，我国已成为数控机床生产及应用的大国，目前国内研发的数控机床在精度、速度、大型化和多轴联动方面取得了明显进展。但随着功能的增多，故障隐患增多，先进功能和性能指标不能维持，可靠性问题严重，已经成为企业、用户与销售市场关注的焦点和数控机床产业发展的瓶颈。国产数控机床可靠性水平偏低的主要原因之一是国产数控机床关键功能部件的可靠性水平较低，因此研究开发数控机床关键功能部件可靠性试验装置和试验技术具有重要的实际意义。动力伺服刀架作为高端数控车床的关键功能部件之一，其自身的可靠性水平对整机的可靠性水平有重要的影响。

我国的数控机床关键功能部件可靠性试验研究起步较晚，目前仅有一些功能简单的可靠性试验装置。例如，某些试验台可以对动力伺服刀架进行空运转试验、偏重试验，或者采用液压缸或气缸对模拟刀具进行模拟静态、动态切削力的加载试验，但是并没有与实际中喷淋切削液相结合，与实际工况差别很大，并且机构比较沉重，调节麻烦并且调节位置不准确。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的无法施加切削液来模拟真是工况、加载机构角度及xyz三向调节不便利、安装动力伺服刀架必须更换动力伺服刀架垫板等问题，提供了一种模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台。

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，结合附图说明如下：

一种模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台，主要由动力伺服刀架支撑部分、切削力加载部分、扭矩加载部分、切削液喷淋防护及切削液回收装置组成；

所述切削液喷淋防护及切削液回收装置位于动力伺服刀架支撑部分上部；

所述切削力加载部分位于动力伺服刀架支撑部分的一侧，切削力加载部分中的加载杆8正对于动力伺服刀架4；

所述扭矩加载部分中的测功机38输出端与动力伺服刀架4的动力头相连接。

技术方案中所述的切削力加载部分包括加载杆8、力传感器9、液压缸10、加载杆xz角度调节装置11、减速机12、调节手轮a13、轴承a14、调节手轮b15、切削力加载装置x向调节丝杠16、切削力加载装置上板17、锁紧装置18、滑轨槽19、切削力加载装置x向滑轨20、切削力加载装置y向调节丝杠21、切削力加载装置y向滑轨22、轴承b23、调节手轮c24、切削力加载装置z向导轨25、切削力加载装置中板26、切削力加载装置下板27、切削力加载装置z向丝杠导轨28、调节手轮d29、切削力加载装置z向调节丝杠30以及微调螺母43；

所述切削力加载部分位于动力伺服刀架支撑部分中的动力伺服刀架支撑底座2的45度上顶面的下部一侧，且加载杆8正对于动力伺服刀架4，加载杆8内侧通过螺纹连接着液压缸10，力传感器9固定在液压缸10上侧，液压缸10下侧固定在加载杆xz角度调节装置11上，调节手轮a13与减速机12同轴连接，减速机12输出的轴与加载杆xz角度调节装置11相接，加载杆xz角度调节装置11固定于切削力加载装置上板17的上侧，微调螺母43固定在切削力加载装置上板17的上端，微调螺母43齿轮一侧与加载杆xz角度调节装置11底端齿轮一侧相连，滑轨槽19连接在切削力加载装置上板17的下端，其中滑轨槽两侧带有两个锁紧装置18，两条切削力加载装置y向滑轨22固定于切削力加载装置中板26上部，两个轴承b23固定在切削力加载装置中板26顶部两侧，中间连接切削力加载装置y向调节丝杠21，切削力加载装置y向调节丝杠21一侧连接调节手轮c24，切削力加载装置上板17通过滑轨槽19与切削力加载装置中板26上的切削力加载装置y向滑轨22相连接；切削力加载装置中板26下侧连接滑轨槽，滑轨槽两侧同样加有锁紧装置，两条切削力加载装置x向滑轨20固定在切削力加载装置下板27上，轴承b23固定在切削力加载装置下板27两侧，中间连接切削力加载装置x向调节丝杠16，切削力加载装置x向调节丝杠16一侧连接调节手轮b15，切削力加载装置中板26通过滑轨槽与切削力加载装置下板27上的切削力加载装置x向滑轨20相连接；切削力加载装置下板27四角穿过切削力加载装置z向丝杠导轨28，用螺栓锁紧切削力加载装置z向丝杠导轨28；另一侧通过螺纹孔连接切削力加载装置z向调节丝杠30，丝杠一侧通过轴连接调节手轮d29；四根切削力加载装置z向丝杠导轨28与切削力加载装置z向调节丝杠30固定于地平铁1上。

技术方案中所述扭矩加载部分包括有扭矩加载装置z向导轨31、扭矩加载装置下底板32、扭矩加载装置中板33、扭矩加载装置上板34、扭矩加载装置x向滑轨35、调节手轮e36、调节手轮f37、测功机38、扭矩加载装置y向导轨39、轴承c40、调节手轮g41、扭矩加载装置y向丝杠44、扭矩加载装置x向丝杠45、轴承d46；

四根扭矩加载装置z向导轨31固定于地平铁1上，扭矩加载装置下底板32，四角处穿过扭矩加载装置z向导轨31，用螺栓锁紧，轴承c40固定在扭矩加载装置下底板32两侧，中间连接扭矩加载装置x向丝杠45，扭矩加载装置x向丝杠45一侧连接调节手轮g41，扭矩加载装置下底板32一侧连接有调节手轮e36，两条扭矩加载装置y向导轨39固定在扭矩加载装置下底板32上；扭矩加载装置中板33下侧连接有滑轨槽，两条扭矩加载装置x向滑轨35固定于扭矩加载装置中板33上部，两个轴承d46固定在扭矩加载装置中板33顶部两侧，中间连接扭矩加载装置y向丝杠44，扭矩加载装置y向丝杠44一侧连接调节手轮f37，扭矩加载装置中板33通过滑轨槽与扭矩加载装置下底板32上的扭矩加载装置x向滑轨35相连接；扭矩加载装置上板34下部连接有滑轨槽，上部接有测功机38，扭矩加载装置上板34通过下部的滑轨槽与扭矩加载装置中板33上的扭矩加载装置x向滑轨35相连接。

技术方案中所述的切削液喷淋防护及切削液回收装置包括防护罩6、切削液喷淋头7、切削液回收槽3和切削液回收通道42；

所述的防护罩6由两块铁板组成一个防护罩，罩在动力伺服刀架4的上部，防护罩6上有一处穿有切削液流通孔，孔一端与切削液喷淋头7相连，切削液喷淋头7能够调节角度来实现不同角度的喷淋，切削液回收槽3固定在动力伺服刀架支撑部分上，切削液回收槽3出口处与切削液回收通道42相连。

技术方案中所述动力伺服刀架支撑部分包括动力伺服刀架支撑底座2和动力伺服刀架垫板5；

所述动力伺服刀架支撑底座2固定于地平铁1上，切削液回收槽3连接在与动力伺服刀架4刀盘同侧的动力伺服刀架支撑底座2的侧面上，动力伺服刀架垫板5固定于动力伺服刀架支撑底座2的与水平面成45度角的上顶面上，动力伺服刀架垫板5上固定着动力伺服刀架4，防护罩6连接在动力伺服刀架支撑底座2的上斜面上，切削液喷淋头7与防护罩6中的孔螺纹连接，切削液回收通道42与靠近切削力加载部分的切削液回收槽3焊接，下端通过螺栓固定在地平铁上。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台伺服动力刀架支撑部分上固定伺服动力刀架的垫板采用不同距离的槽，适应于不同中心高的伺服动力刀架。可实现更换伺服动力刀架不用更换垫板的功能。

2.本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台首次在伺服动力刀架可靠性试验台实施切削液喷淋及切削液回收系统，使试验台更加接近真实工况。

3.本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台切削力加载机构及扭矩加载机构xyz三向移动均采用丝杠导轨移动，摇动手轮便可实现xyz三向移动。

4.本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台切削力加载机构xy平面角度调节采用手轮与微调螺母，使调节角度更加准确。

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模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台的切削合力、扭矩加载及喷淋防护的轴测投影图；

图2为本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台刀架安装装置、喷淋防护及冷却液回收装置的轴测投影图；

图3为本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台加载装置的轴测投影图；

图4为本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台测功机安装及xyz向调节装置的轴测投影图；

图中：

1.地平铁，2.动力伺服刀架支撑底座，3.切削液回收槽，4.动力伺服刀架，5.动力伺服刀架垫板，6.防护罩，7.切削液喷淋头，8.加载杆，9.力传感器，10.液压缸，11.加载杆xz角度调节装置，12.减速机，13.调节手轮a，14.轴承a，15.调节手轮b，16.切削力加载装置x向调节丝杠，17.切削力加载装置上板，18.锁紧装置，19.滑轨槽，20.切削力加载装置x向滑轨，21.切削力加载装置y向调节丝杠，22.切削力加载装置y向滑轨，23.轴承b，24.调节手轮c，25.切削力加载装置z向导轨，26.切削力加载装置中板，27.切削力加载装置下板，28.切削力加载装置z向丝杠导轨,29.调节手轮d，30.切削力加载装置z向调节丝杠，31.扭矩加载装置z向导轨，32.扭矩加载装置下底板，33.扭矩加载装置中板，34.扭矩加载装置上板，35.扭矩加载装置x向滑轨，36.调节手轮e，37.调节手轮f，38.测功机，39.扭矩加载装置y向导轨，40.轴承c，41.调节手轮g，42.切削液回收通道，43.微调螺母，44.扭矩加载装置y向丝杠，45.扭矩加载装置x向丝杠，46.轴承d。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1，本实用新型所述的模拟真实工况下数控机床动力伺服刀架可靠性的试验台由动力伺服刀架支撑部分、切削力加载部分、扭矩加载部分和切削液喷淋防护及切削液回收装置组成

一.动力伺服刀架支撑部分

参阅图1、图2，动力伺服刀架支撑部分包括动力伺服刀架支撑底座2、动力伺服刀架垫板5及动力伺服刀架4。

动力伺服刀架底座2为空箱体式结构件，由七块平钢板焊接而成，为节省箱体重量，去除板料中间部分，中间设置有加强板，顶端面与水平面成45度角，顶板的四角处设置有用于安装动力伺服刀架垫板5的螺纹通孔，底板的四角处设置有u形开口，用于穿过t型螺栓将动力伺服刀架底座2固定在地平铁1上。

动力伺服刀架垫板5为板类结构件，动力伺服刀架垫板5设置有用于安装螺栓的通孔，六个通孔可与动力伺服刀架底座2相固定，动力伺服刀架垫板5开有八道不同距离的槽，可以适应不同中心高的被测动力伺服刀架4。

二.切削力加载部分

参阅图1、图3，切削力加载部分包括切削力加载杆8、力传感器9、液压缸10、加载杆xz角度调节装置11、减速机12、调节手轮a13、轴承a14、调节手轮b15、切削力加载装置x向调节丝杠16、切削力加载装置上板17、锁紧装置18、滑轨槽19、切削力加载装置x向滑轨20、切削力加载装置y向调节丝杠21、切削力加载装置y向滑轨22、轴承b23、调节手轮c24、切削力加载装置z向导轨25、切削力加载装置中板26、切削力加载装置下板27、切削力加载装置z向丝杠导轨28、调节手轮d29、切削力加载装置z向调节丝杠30以及微调螺母43。

加载杆8为一圆柱形铁杆，其中与刀架相接触一端为凹形面，能够与刀架模拟刀杆的球形面相配合。

液压缸10选用单活塞式液压油缸，液压缸10的上端面通过四根螺柱与一个上端盖固定连接.液压缸10的上部设置有力传感器9，可以设置加载杆8施加给动力伺服刀架4的切削力。

加载杆xz角度调节装置11由一块底板及两端开有长孔的原板构成，松动长孔中螺栓，转动调节手轮a13，则手轮带动减速机12实现对xz平面上角度的调节，装置上连接有微调螺母43，可实现xy平面上的角度调节。加载杆xz角度调节装置11下部通过螺栓与四个滑轨槽19相连，滑轨槽19的一侧带有锁紧装置18。

切削力加载装置中板26由一块方形板构成，其上开有螺纹孔，固定有两道切削力加载装置y向滑轨22与轴承b23，滑轨与加载杆xz角度调节装置11上的滑轨槽19相接，轴承上装有切削力加载装置y向调节丝杠21，丝杠一端接有调节手轮c24，通过摇动调节手轮c24实现对切削力加载装置y方向的移动，并可通过锁紧装置18对y方向进行锁紧。切削力加载装置中板26下端连接有滑轨，并带有锁紧装置。

切削力加载装置下板27由一块方形板构成，四角处开有通孔，与切削力加载装置z向导轨25相接。方板上带有螺纹孔，固定有两道切削力加载装置x向滑轨20与轴承a14，滑轨与切削力加载装置中板26上的滑轨槽相接，轴承上装有切削力加载装置x向调节丝杠16，丝杠一端接有调节手轮b15，通过摇动调节手轮b15实现对切削力加载装置x方向的移动，并可通过锁紧装置对x方向进行锁紧。切削力加载装置下板27两端连接有切削力加载装置z向丝杠导轨28，丝杠导轨接有切削力加载装置z向调节丝杠30，通过摇动手轮实现加载机构的z向移动。

三.扭矩加载部分

参阅图1、图4，扭矩加载部分包括有扭矩加载装置z向导轨31、扭矩加载装置下底板32、扭矩加载装置中板33、扭矩加载装置上板34、扭矩加载装置x向滑轨35、调节手轮e36、调节手轮f37、测功机38、扭矩加载装置y向滑轨39、轴承c40、调节手轮g41、扭矩加载装置y向丝杠44、扭矩加载装置x向丝杠45、轴承d46。

参阅图4，扭矩加载装置下底板32为一块方板，四角处开有通孔，与扭矩加载装置z向导轨31相接，方板上带有螺纹孔，固定有两道扭矩加载装置y向滑轨39与轴承c40，滑轨与扭矩加载装置中板33上的滑轨槽相接，轴承上装有扭矩加载装置x向丝杠45，丝杠一端接有调节手轮g41，通过摇动调节手轮g41实现对扭矩加载装置y方向的移动，并可通过锁紧装置对y方向进行锁紧。

扭矩加载装置中板33为一块带有螺纹孔的方板，下部接有滑轨槽，固定有两道扭矩加载装置x向滑轨35与轴承d46，滑轨与扭矩加载装置上板34上的滑轨槽相接，轴承上装有扭矩加载装置y向丝杠44，丝杠一端接有调节手轮f37，通过摇动调节手轮f37实现对扭矩加载装置x方向的移动，并可通过锁紧装置对x方向进行锁紧。

扭矩加载装置上板34一块带有螺纹孔的方板，上部固定有测功机38，下部接有滑轨槽。

测功机38的动力输出头与动力伺服刀架4的动力头相接。

四.切削液喷淋防护及切削液回收装置

参阅图1、图2，切削液喷淋防护及切削液回收装置包括防护罩6、切削液喷淋头7、切削液回收槽3和切削液回收通道42。

防护罩6由两块铁板组成一个防护罩，罩在动力伺服刀架4的上部，其上有一处穿有切削液流通孔，孔一端与切削液喷淋头7相连，切削液喷淋头7可调节角度来实现不同角度的喷淋，切削液回收槽3固定在动力伺服刀架底座2上，其出口处与切削液回收通道42相连，来回收冷却液。