本實(shí)用新型涉及一種快速檢測裝置，特別涉及一種數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床正朝著高速度、高精度和模塊化的方向發(fā)展，不僅要求數(shù)控機(jī)床要有較高的加工精度和較高的可靠性，還要求數(shù)控機(jī)床在對工件加工時要有足夠的加工動態(tài)性能?；剞D(zhuǎn)工作臺作為數(shù)控機(jī)床重要的基礎(chǔ)部件，對受力情況非常敏感，它的抗振性和穩(wěn)定性等動態(tài)性能對數(shù)控機(jī)床的加工精度、使用效率和可靠性起著關(guān)鍵作用。目前，對數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的性能檢測基本上是在數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)行過程中運(yùn)用相關(guān)傳感器來進(jìn)行檢測的，這樣對數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的性能檢測受到數(shù)控機(jī)床加工時間、加工地點(diǎn)和加工工藝的限制，因此研究開發(fā)數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做到對數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的性能檢測、分析，解決數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺動、靜態(tài)性能不好和可靠性等問題，對于提高數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的性能、可靠性和數(shù)控機(jī)床的加工精度和可靠性有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了檢測、分析數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺在各種受力情況下的性能而提供的一種數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置。

本實(shí)用新型提供的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置包括有控制柜、地平鐵、力加載裝置、回轉(zhuǎn)工作臺、扭矩加載裝置和油箱，其中力加載裝置、回轉(zhuǎn)工作臺和扭矩加載裝置設(shè)在地平鐵上，力加載裝置和扭矩加載裝置對稱設(shè) 在回轉(zhuǎn)工作臺的兩側(cè)，控制柜和油箱設(shè)在地平鐵的兩側(cè)，回轉(zhuǎn)工作臺上設(shè)有第一伺服電機(jī)，力加載裝置和扭矩加載裝置上均設(shè)有第二伺服電機(jī)和伺服液壓缸，控制柜控制第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)的工作，油箱與力加載裝置和扭矩加載裝置上的伺服液壓缸相連接，控制柜控制油箱為伺服液壓缸供油。

回轉(zhuǎn)工作臺包括有底座、回轉(zhuǎn)盤、第一伺服電機(jī)、加載棒和加載塊，其中底座固定在地平鐵上，回轉(zhuǎn)盤設(shè)在底座上，回轉(zhuǎn)盤的底部周圈套設(shè)有磁柵尺，第一伺服電機(jī)設(shè)在底座上，第一伺服電機(jī)與回轉(zhuǎn)盤內(nèi)部的驅(qū)動裝置連接驅(qū)使回轉(zhuǎn)盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動，加載棒固定在回轉(zhuǎn)盤上，加載塊通過加載套裝配在加載棒上，并通過一側(cè)的兩個螺栓夾緊加載套，加載塊的另一側(cè)設(shè)有球鉸鏈座，靠近回轉(zhuǎn)盤附近的底座上表面上設(shè)有三向加速度傳感器，靠近磁柵尺附近的底座上表面上設(shè)有磁敏磁頭，用以檢測回轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角度。

加載套包括有兩個端蓋、兩個密封圈、兩個角接觸球軸承和一個套筒，兩個角接觸球軸承一面與加載棒上部分圓柱中間的軸肩配合，另一面被端蓋頂住，套筒裝在兩個角接觸球軸承上，兩個端蓋通過螺栓安裝在套筒的兩側(cè)，兩個密封圈分別裝在兩個端蓋的凹槽中，防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入到加載套的內(nèi)部。

力加載裝置和扭矩加載裝置均包括有支撐板、滾珠絲杠、第二伺服電機(jī)、連接板和伺服液壓缸，其中支撐板對稱設(shè)有兩個，兩個支撐板的對應(yīng)面上均開設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)設(shè)有滑塊，連接板的兩端與兩個滑塊相連接，滑塊通過絲杠螺母支架裝配在滾珠絲杠上，滾珠絲杠與第二伺服電機(jī)相連接，第二伺服電機(jī)驅(qū)使?jié)L珠絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動從而帶動滑塊和連接板在支撐板上進(jìn)行上下滑動，第二伺服電機(jī)和滾珠絲杠設(shè)有兩套，兩套同步運(yùn)行，伺服液壓缸設(shè)在連接板上，伺服液壓缸的伸縮桿上依次設(shè)有彈性裝置和拉壓力傳感器。

力加載裝置上所設(shè)的伺服液壓缸上的伸縮桿頭端設(shè)有球頭，該球頭與加載 塊上球鉸鏈座連接形成球鉸鏈副結(jié)構(gòu)。

扭矩加載裝置上所設(shè)的伺服液壓缸上的伸縮桿頭端設(shè)有摩擦頭，該摩擦頭與加載棒的上部圓柱相接觸。

控制柜包括有顯示器、工控機(jī)、伺服控制器、可編程控制器和電機(jī)伺服控制器，其中伺服控制器通過RS232端口與工控機(jī)連接并進(jìn)行通訊，伺服控制器的信號輸出端與力加載裝置和扭矩加載裝置上的伺服液壓缸上的信號輸入端用數(shù)據(jù)線連接并進(jìn)行通訊，通過伺服液壓缸上的電液伺服閥控制伺服液壓缸來施加不同大小、頻率的力，在施加力的過程中，拉壓力傳感器檢測伺服液壓缸施加的力大小并通過信號放大器傳給伺服控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可編程控制器通過RS232端口與工控機(jī)進(jìn)行通訊，可編程控制器的輸出端連接電磁換向閥，控制電磁換向閥來控制加載用液壓泵站的啟停，電機(jī)伺服控制器通過RS232端口與工控機(jī)進(jìn)行通訊，電機(jī)伺服控制器的輸出端分別與第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)的輸入端連接并通訊，三向加速度傳感器和磁敏磁頭通過數(shù)據(jù)線與工控機(jī)連接，將采集到的振動信號和角度信號傳輸?shù)焦た貦C(jī)并在顯示器上顯示。

本實(shí)用新型的工作過程：

第一步、檢查各部件固定良好、接線正確無誤后控制力加載裝置和扭矩加載裝置中的第二伺服電機(jī)同步運(yùn)動，調(diào)整連接板的位置，實(shí)現(xiàn)力加載裝置中的伺服液壓缸的伸縮桿與球鉸鏈座形成球鉸鏈副，扭矩加載裝置中的伺服液壓缸伸縮桿上的摩擦頭位于加載套的上方；

第二步、啟動回轉(zhuǎn)工作臺部分中的第一伺服電機(jī)，帶動回轉(zhuǎn)盤以一定速度旋轉(zhuǎn)；

第三步、控制力加載裝置中伺服液壓缸施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)力，實(shí)現(xiàn) 對加載棒施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)拉壓力，控制扭矩加載裝置中伺服液壓缸施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)力，實(shí)現(xiàn)對加載棒施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)扭矩；

第四步、在施加靜態(tài)或者動態(tài)力、扭矩時，用三向加速度傳感器檢測回轉(zhuǎn)工作臺的振動信號，用磁敏磁頭和磁柵尺檢測回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)的角度并將所有信號全部上傳到工控機(jī)的顯示器中。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型所述的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置中的力和扭矩加載裝置采用電液伺服系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)動靜態(tài)力和扭矩的加載，能夠施加不同大小、頻率和試驗(yàn)時間的力和扭矩加載，因而能更好的模擬數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺實(shí)際受載荷情況。

2、本實(shí)用新型所述的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置中的力加載裝置采用球鉸鏈副結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺施加拉、壓力，這樣能更好的模擬數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺實(shí)際受載荷情況。

3、本實(shí)用新型所述的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置中的力和扭矩加載裝置采用電液伺服系統(tǒng)能夠在垂直方向上進(jìn)行上下移動，并且回轉(zhuǎn)工作臺可以隨時拆卸和更換，因而可以實(shí)現(xiàn)對不同類型的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的性能快速檢測。

4、本實(shí)用新型所述的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，各部分采用模塊化設(shè)計，控制也比較容易，因而可進(jìn)行快速設(shè)計。

5、本實(shí)用新型所述的電氣控制部分通過拉壓力傳感器檢測數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺承受的力，并且采用閉環(huán)控制提高模擬實(shí)際受力的精度，采用三向加速度傳感器來檢測回轉(zhuǎn)工作臺在運(yùn)行過程中受到動靜態(tài)力和扭矩是的振動信號，采用磁柵尺和磁敏磁頭來檢測回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)角度信息，最后將各個傳感器的 信息上傳到控制柜的人機(jī)交互界面上。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型所述的回轉(zhuǎn)臺部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型所述的扭矩加載裝置(力加載裝置)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型所述的控制柜原理結(jié)構(gòu)示意圖。

1、控制柜 2、地平鐵 3、力加載裝置 4、回轉(zhuǎn)工作臺 5、扭矩加載裝置

6、油箱 7、第一伺服電機(jī) 8、第二伺服電機(jī) 9、伺服液壓缸

10、底座 11、回轉(zhuǎn)盤 12、加載棒 13、加載塊 14、磁柵尺

15、加載套 16、球鉸鏈座 17、三向加速度傳感器 18、磁敏磁頭

20、支撐板 21、滾珠絲杠 22、連接板 23、滑槽 24、滑塊

25、彈性裝置 26、拉壓力傳感器 30、球頭 31、摩擦頭

32、顯示器 33、工控機(jī) 34、伺服控制器 35、可編程控制器

36、電機(jī)伺服控制器 37、電液伺服閥 38、信號放大器

39、電磁換向閥 40、加載用液壓泵站。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示：

本實(shí)用新型提供的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺性能快速檢測裝置包括有控制柜1、地平鐵2、力加載裝置3、回轉(zhuǎn)工作臺4、扭矩加載裝置5和油箱6，其中力加載裝置3、回轉(zhuǎn)工作臺4和扭矩加載裝置5設(shè)在地平鐵2上，力加載裝置3和扭矩加載裝置5對稱設(shè)在回轉(zhuǎn)工作臺4的兩側(cè)，控制柜1和油箱6設(shè)在地平鐵2的兩側(cè)，回轉(zhuǎn)工作臺4上設(shè)有第一伺服電機(jī)7，力加載裝置3和扭矩加載裝置5上均設(shè)有第二伺服電機(jī)8和伺服液壓缸9，控制柜1控制第一伺服電機(jī)7和第二 伺服電機(jī)8的工作，油箱6與力加載裝置3和扭矩加載裝置5上的伺服液壓缸9相連接，控制柜1控制油箱6為伺服液壓缸9供油。

回轉(zhuǎn)工作臺4包括有底座10、回轉(zhuǎn)盤11、第一伺服電機(jī)7、加載棒12和加載塊13，其中底座10固定在地平鐵2上，回轉(zhuǎn)盤11設(shè)在底座10上，回轉(zhuǎn)盤11的底部周圈套設(shè)有磁柵尺14，第一伺服電機(jī)7設(shè)在底座10上，第一伺服電機(jī)7與回轉(zhuǎn)盤11內(nèi)部的驅(qū)動裝置連接驅(qū)使回轉(zhuǎn)盤11進(jìn)行轉(zhuǎn)動，加載棒12固定在回轉(zhuǎn)盤11上，加載塊13通過加載套15裝配在加載棒12上，并通過一側(cè)的兩個螺栓夾緊加載套15，加載塊13的另一側(cè)設(shè)有球鉸鏈座16，靠近回轉(zhuǎn)盤11附近的底座10的上表面上設(shè)有三向加速度傳感器17，靠近磁柵尺14附近的底座10的上表面上設(shè)有磁敏磁頭18，用以檢測回轉(zhuǎn)盤11的旋轉(zhuǎn)角度。

加載套15包括有兩個端蓋、兩個密封圈、兩個角接觸球軸承和一個套筒，兩個角接觸球軸承一面與加載棒12上部分圓柱中間的軸肩配合，另一面被端蓋頂住，套筒裝在兩個角接觸球軸承上，兩個端蓋通過螺栓安裝在套筒的兩側(cè)，兩個密封圈分別裝在兩個端蓋的凹槽中，防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入到加載套15的內(nèi)部。

力加載裝置3和扭矩加載裝置5均包括有支撐板20、滾珠絲杠21、第二伺服電機(jī)8、連接板22和伺服液壓缸9，其中支撐板20對稱設(shè)有兩個，兩個支撐板20的對應(yīng)面上均開設(shè)有滑槽23，滑槽23內(nèi)設(shè)有滑塊24，連接板22的兩端與兩個滑塊24相連接，滑塊24通過絲杠螺母支架裝配在滾珠絲杠21上，滾珠絲杠21與第二伺服電機(jī)8相連接，第二伺服電機(jī)8驅(qū)使?jié)L珠絲杠21進(jìn)行轉(zhuǎn)動從而帶動滑塊24和連接板22在支撐板20上進(jìn)行上下滑動，第二伺服電機(jī)8和滾珠絲杠21設(shè)有兩套，兩套同步運(yùn)行，伺服液壓缸9設(shè)在連接板22上，伺服液壓缸9的伸縮桿上依次設(shè)有彈性裝置25和拉壓力傳感器26。

力加載裝置3上所設(shè)的伺服液壓缸9上的伸縮桿頭端設(shè)有球頭30，該球頭30與加載塊13上球鉸鏈座16連接形成球鉸鏈副結(jié)構(gòu)。

扭矩加載裝置5上所設(shè)的伺服液壓缸9上的伸縮桿頭端設(shè)有摩擦頭31，該摩擦頭31與加載棒12的上部圓柱相接觸。

控制柜1包括有顯示器32、工控機(jī)33、伺服控制器34、可編程控制器35和電機(jī)伺服控制器36，其中伺服控制器34通過RS232端口與工控機(jī)33連接并進(jìn)行通訊，伺服控制器34的信號輸出端與力加載裝置3和扭矩加載裝置5上的伺服液壓缸9上的信號輸入端用數(shù)據(jù)線連接并進(jìn)行通訊，通過伺服液壓缸9上的電液伺服閥37控制伺服液壓缸9來施加不同大小、頻率的力，在施加力的過程中，拉壓力傳感器26檢測伺服液壓缸9施加的力大小并通過信號放大器38傳給伺服控制器34，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可編程控制器35通過RS232端口與工控機(jī)33進(jìn)行通訊，可編程控制器35的輸出端連接電磁換向閥39，控制電磁換向閥39來控制加載用液壓泵站40的啟停，電機(jī)伺服控制器36通過RS232端口與工控機(jī)33進(jìn)行通訊，電機(jī)伺服控制器36的輸出端分別與第一伺服電機(jī)7和第二伺服電機(jī)8的輸入端連接并通訊，三向加速度傳感器17和磁敏磁頭18通過數(shù)據(jù)線與工控機(jī)33連接，將采集到的振動信號和角度信號傳輸?shù)焦た貦C(jī)33并在顯示器32上顯示。

本實(shí)用新型的工作過程：

第一步、檢查各部件固定良好、接線正確無誤后控制力加載裝置3和扭矩加載裝置5中的第二伺服電機(jī)8同步運(yùn)動，調(diào)整連接板22的位置，實(shí)現(xiàn)力加載裝置3中的伺服液壓缸9的伸縮桿與球鉸鏈座16形成球鉸鏈副，扭矩加載裝置5中的伺服液壓缸9伸縮桿上的摩擦頭31位于加載套15的上方；

第二步、啟動回轉(zhuǎn)工作臺4部分中的第一伺服電機(jī)7，帶動回轉(zhuǎn)盤11以一定速度旋轉(zhuǎn)；

第三步、控制力加載裝置3中伺服液壓缸9施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)力，實(shí)現(xiàn)對加載棒12施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)拉壓力，控制扭矩加載裝置5中伺服液壓缸9施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)力，實(shí)現(xiàn)對加載棒12施加給定的靜態(tài)或者動態(tài)扭矩；

第四步、在施加靜態(tài)或者動態(tài)力、扭矩時，用三向加速度傳感器17檢測回轉(zhuǎn)工作臺4的振動信號，用磁敏磁頭18和磁柵尺14檢測回轉(zhuǎn)工作臺4旋轉(zhuǎn)的角度并將所有信號全部上傳到工控機(jī)33的顯示器32中。