專利名稱：一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對數(shù)控轉臺承受載荷的模擬加載控制領域，特備涉及一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術：
高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備隸屬于國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)提出的七大新興產(chǎn)業(yè)之一高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的范疇。而數(shù)控轉臺是數(shù)控機床的核心功能部件，在銑削、磨削、鉆削、鏜削等工況下數(shù)控轉臺的性能高低，將直接影響數(shù)控機床及其加工成品的精度，因而 生產(chǎn)高精度，低成本，技術集成度高的數(shù)控轉臺是振興我國裝備制造業(yè)的重要前提。我國自主生產(chǎn)的數(shù)控轉臺在相同結構剛度的前提下，產(chǎn)品較重、載荷較小，給小型化、機動性帶來了很大的困難，國外的數(shù)控轉臺制造商包括我國臺灣的制造商，之所以能生產(chǎn)出精度高、性能優(yōu)越、壽命長、承載力大的數(shù)控轉臺，是因為它們都配備了相關整套的高精密試驗系統(tǒng)。因此為了研制出質量輕、剛度高、精度高的數(shù)控轉臺，生產(chǎn)出一種專門檢測數(shù)控轉臺綜合性能的試驗臺顯得至關重要，對數(shù)控轉臺的自主產(chǎn)業(yè)化和為高檔數(shù)控機床配套提供支撐，具有重要意義。目前，國內絕大數(shù)數(shù)控轉臺制造商在檢測數(shù)控轉臺關鍵性能參數(shù)時，只能對數(shù)控轉臺的靜態(tài)參數(shù)進行測量，而對評價數(shù)控轉臺性能最關鍵的動態(tài)參數(shù)無法進行有效的測量，所以直到目前尚沒有確定一套對數(shù)控轉臺的性能進行檢測和評價的標準。故，針對目前檢測過程所存在的弊端，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有檢測過程中所存在的缺陷，避免無法檢測在動載荷作用下數(shù)控轉臺的各性能參數(shù)，本發(fā)明的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)即能夠用于在試驗環(huán)境下準確真實的模擬數(shù)控轉臺在實際工況中所承受的靜態(tài)載荷以及動態(tài)載荷，能夠方便的檢測數(shù)控轉臺的關鍵性能指標。

發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)及控制方法，用于準確模擬真實工況下數(shù)控轉臺所受到的各種載荷情況，包括所安放工件產(chǎn)生的靜態(tài)載荷以及機床在實際工作過程中所產(chǎn)生的動態(tài)載荷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為:一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，其特征在于:包括模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)和載荷模擬加載的控制系統(tǒng)，所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載統(tǒng)包括電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥，并由此組成壓力可調可控的液壓加載回路；所述模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)包括功率放大器、高能激振器和壓力傳感器；所述載荷模擬加載的控制系統(tǒng)包括上位機工控機及PLC下位機。
所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)還包括油箱、空氣過濾器、液位計、吸油過濾器、高壓過濾器、加熱器、高壓球閥、液位繼電器、金屬溫度計、管式單向閥、溢流閥、疊加式節(jié)流閥、壓力表、壓力傳感器和精密油冷卻機，電動機通過聯(lián)軸器連接液壓油泵旋轉，液壓油泵通過吸油管路連接油箱，油箱經(jīng)過單向閥、溢流閥、高壓過濾器、比例減壓閥、電液比例換向閥，并經(jīng)過疊加式節(jié)流閥之后連接至加載液壓缸。所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)包括第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸
3、第一激振器6、第二激振器7和第三激振器8，第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸3分別安裝在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向方向，第一激振器6、第二激振器7和第三激振器8分別設置在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向的位置。一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制方法，包括以下步驟:步驟1:通過模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)在數(shù)控轉臺機械本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓加載回路產(chǎn)生的高壓液壓油對數(shù)控轉臺本體三向進行加載，以模擬數(shù)控轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載；步驟2:通過模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)，按照預先設定的載荷譜，給激振器下發(fā)控制指令，產(chǎn)生對應的激振力，通過三個方向激振器的聯(lián)合作用來模擬數(shù)控轉臺在實際切削過程中所受到的動態(tài)力；步驟3:通過載荷模擬加載的控制系統(tǒng)由工控機為上位機及PLC為下位機組成，上位機對所述控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，以控制所述系統(tǒng)的液壓缸及激振器動作。

所述步驟I具體包括以下步驟:通過加載液壓缸的作用，給予數(shù)控轉臺工作臺面加載力，當給予電磁換向閥施加指令電壓信號時，比例換向閥通過改變閥芯位移，改變液壓油流向，實現(xiàn)所述加載液壓缸運動方向的控制，當給予比例減壓閥施加指令電壓信號時，通過調壓彈簧的作用使得減壓閥兩端的壓差發(fā)生改變，使得輸出的液壓油的壓力值發(fā)生變換，實現(xiàn)不同工況下的靜載荷加載，在轉臺本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓回路產(chǎn)生的高壓液壓油對轉臺本體三向進行加載，以模擬轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載。所述步驟3具體包括以下步驟:上位機對所述載荷模擬加載的控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，上位機的控制軟件根據(jù)實際試驗的要求，選擇合適的載荷譜并經(jīng)過處理后對液壓加載系統(tǒng)以及激振器系統(tǒng)發(fā)出對應的控制命令信號，并將采集到的反饋信息和載荷譜進行比較，進行算法補償，使得靜態(tài)載荷加載和動態(tài)載荷加載盡可能和實際工況相一致。一種|吳擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，在所述載荷加載控制系統(tǒng)中，包括用于模擬工件質量靜態(tài)載荷的液壓加載、用于模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)以及由工控機與PLC組成的控制系統(tǒng)。所述數(shù)控轉臺試驗臺平臺是模擬工況的載荷加載控制系統(tǒng)的作用對象，主要由數(shù)控轉臺的機械本體組成，通過模擬典型工況的加載作用，測試數(shù)控轉臺的動靜態(tài)關鍵性能參數(shù)。所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)主要由電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥組成的壓力可調可控的液壓加載回路，在數(shù)控轉臺機械本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓加載回路產(chǎn)生的高壓液壓油對數(shù)控轉臺本體三向進行加載，以模擬數(shù)控轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載，所述模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)，主要是按照預先設定的載荷譜，給激振器下發(fā)控制指令，產(chǎn)生對應的激振力，通過三個方向激振器的聯(lián)合作用來模擬數(shù)控轉臺在實際切削過程中所受到的動態(tài)力，所述控制系統(tǒng)由工控機為上位機及PLC為下位機組成，上位機對所述控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，以控制所述系統(tǒng)的液壓缸及激振器動作。本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明涉及一種用于數(shù)控轉臺的型式試驗和模擬試驗，可模擬工況的的載荷加載控制系統(tǒng)。該載荷加載控制系統(tǒng)包括用于模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、用于模擬動態(tài)載荷的激振加載系統(tǒng)以及由工控機與PLC組成的控制系統(tǒng)。所述數(shù)控轉臺試驗臺平臺是模擬工況的載荷加載控制系統(tǒng)的作用對象，其主要由數(shù)控轉臺的機械本體組成。所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)主要由電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥組成的壓力可調可控的液壓加載回路，在數(shù)控轉臺機械本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓加載回路產(chǎn)生的高壓液壓油對數(shù)控轉臺本體三向進行靜態(tài)加載，以模擬數(shù)控轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載，所述模擬動態(tài)載荷的激振加載系統(tǒng)，從PC機按照預先設定的載荷譜，給激振器下發(fā)控制指令，產(chǎn)生對應的激振力，通過三個方向激振聯(lián)合作用來模擬數(shù)控轉臺在實際切削過程中所受到的動態(tài)力，所述控制系統(tǒng)由工控機及PLC組成，上位機對所述控制系統(tǒng)中的PLC進行指令下發(fā)控制，以控制所述系統(tǒng)的液壓缸及激振器動作。本發(fā)明的優(yōu)勢為:需進行數(shù)控轉臺性能測試的單位或部門不需要配置具體的機床來進行實際加工切削，只需設置不同切削工況下的載荷譜便可復現(xiàn)不同工況的作用力，模擬工況載荷的實現(xiàn)可以有效減少資源的消耗并降低試驗成本。使用本發(fā)明所述的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，可以真實模擬各種工況下待加工工件對數(shù)控轉臺所施加的靜態(tài)載荷，可以真實模擬不同類型的機床在加工過程中對數(shù)控轉臺所施加的動態(tài)載荷，為數(shù)控轉臺的設計，制造，優(yōu)化實驗研究提供有益的參照和第一手數(shù)據(jù)，有助于提高數(shù)控轉臺的精度和剛度；整個加載控制系統(tǒng)的實現(xiàn)簡單、方便易于操作，所需的試驗準備周期短，試驗成本低，并且載荷加載控制系統(tǒng)的柔性化程度高，只需調用不同類型的機床在不同工況下的載荷譜即可實現(xiàn)不同工況下載荷的模擬加載。


圖1為本發(fā)明的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的工作原理示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的工作結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)工作流程圖；圖4為本發(fā)明實施例的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)工作原理圖；圖5為本發(fā)明實施例的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)工作原理具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。實施例一。一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，其特征在于:包括模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)和載荷模擬加載的控制系統(tǒng)，所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載統(tǒng)包括電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥，并由此組成壓力可調可控的液壓加載回路；所述模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)包括功率放大器、高能激振器和壓力傳感器；所述載荷模擬加載的控制系統(tǒng)包括上位機工控機及PLC下位機。

所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)還包括油箱、空氣過濾器、液位計、吸油過濾器、高壓過濾器、加熱器、高壓球閥、液位繼電器、金屬溫度計、管式單向閥、溢流閥、疊加式節(jié)流閥、壓力表、壓力傳感器和精密油冷卻機，電動機通過聯(lián)軸器連接液壓油泵旋轉，液壓油泵通過吸油管路連接油箱，油箱經(jīng)過單向閥、溢流閥、高壓過濾器、比例減壓閥、電液比例換向閥，并經(jīng)過疊加式節(jié)流閥之后連接至加載液壓缸。所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)包括第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸
3、第一激振器6、第二激振器7和第三激振器8，第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸3分別安裝在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向方向，第一激振器6、第二激振器7和第三激振器8分別設置在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向的位置。發(fā)明實施例的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，在載荷加載控制系統(tǒng)中，包括用于模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、用于模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)以及由工控機為上位機與PLC為下位機組成的控制系統(tǒng)。載荷加載控制系統(tǒng)中的數(shù)控轉臺試驗臺平臺是模擬工況的載荷加載控制系統(tǒng)的作用對象，主要由數(shù)控轉臺的機械本體組成，通過模擬典型工況的加載作用，檢測在此作用下數(shù)控轉臺的動靜態(tài)關鍵性能參數(shù)。本發(fā)明中用來模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)主要由電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥組成壓力可調可控的液壓加載回路，在數(shù)控轉臺機械本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓加載回路產(chǎn)生的高壓液壓油對數(shù)控轉臺本體三向進行加載，以模擬數(shù)控轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)載荷，本發(fā)明中用來模擬動態(tài)載荷的激振器系統(tǒng)，根據(jù)預先設定的載荷譜，由上位機發(fā)出控制指令，激振器系統(tǒng)接收控制信號并產(chǎn)生對應的激振力，整個激振器系統(tǒng)通過三個方向激振器的聯(lián)合作用來模擬數(shù)控轉臺在實際工況中所受到的動態(tài)力，載荷加載控制系統(tǒng)由工控機及PLC組成，對載荷加載系統(tǒng)下發(fā)控制指令，以控制系統(tǒng)所對應的液壓缸及激振器動作并對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測。參見圖1，模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的工作原理圖，在進行數(shù)控轉臺動靜態(tài)性能試驗時，根據(jù)試驗的要求，本控制系統(tǒng)進行靜態(tài)加載載荷的設定以及選擇動態(tài)載荷的載荷譜，靜態(tài)加載載荷經(jīng)過上位機處理后傳遞給PLC，PLC對相應的液壓缸發(fā)出控制指令，完成靜態(tài)載荷加載；類似地，首先對所選典型切削型式的動態(tài)加載載荷譜進行處理，提取出力的典型特征值，利用本控制系統(tǒng)的算法將特征值轉化成對應的電流值從高速數(shù)據(jù)采集板卡的模擬量輸出端輸出，并以此為激振器的輸入信號源，控制信號經(jīng)過功率放大器到達激振器，完成動態(tài)載荷的加載。參見附圖2所示，為本發(fā)明實施例的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的具體應用實例的結構示意圖，其中，第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸3分別用來實現(xiàn)對數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向的載荷加載，撬棒4是為了實現(xiàn)數(shù)控轉臺的周向加載所增添的輔助工具，增壓加載缸的聯(lián)合作用可以復現(xiàn)數(shù)控轉臺在實際工況中承受待加工工件時所受到的力，靜態(tài)載荷的加載可以方便的研究數(shù)控轉臺的靜態(tài)性能；支撐底座5的安裝有利于進行數(shù)控轉臺的動態(tài)載荷加載，第一激振器6、第二激振器7、第三激振器8分別用來實現(xiàn)對數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向的載荷加載，其中撬棒9的使用可以方便的進行周向載荷的加載，實際試驗時通過聯(lián)合液壓加載缸進行靜態(tài)載荷加載，可以復現(xiàn)數(shù)控轉臺在不同加工工況下的受力情形。實施例二。一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，其特征在于:包括模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)和載荷模擬加載的控制系統(tǒng)，所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載統(tǒng)包括電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥，并由此組成壓力可調可控的液壓加載回路；所述模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)包括功率放大器、高能激振器和壓力傳感器；所述載 荷模擬加載的控制系統(tǒng)包括上位機工控機及PLC下位機。所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)還包括油箱、空氣過濾器、液位計、吸油過濾器、高壓過濾器、加熱器、高壓球閥、液位繼電器、金屬溫度計、管式單向閥、溢流閥、疊加式節(jié)流閥、壓力表、壓力傳感器和精密油冷卻機，電動機通過聯(lián)軸器連接液壓油泵旋轉，液壓油泵通過吸油管路連接油箱，油箱經(jīng)過單向閥、溢流閥、高壓過濾器、比例減壓閥、電液比例換向閥，并經(jīng)過疊加式節(jié)流閥之后連接至加載液壓缸。所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)包括第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸
3、第一激振器6、第二激振器7和第三激振器8，第一液壓缸1、第二液壓缸2、第三液壓缸3分別安裝在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向方向，第一激振器6、第二激振器7和第三激振器8分別設置在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向的位置。一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制方法，包括以下步驟:步驟1:通過模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)在數(shù)控轉臺機械本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓加載回路產(chǎn)生的高壓液壓油對數(shù)控轉臺本體三向進行加載，以模擬數(shù)控轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載；步驟2:通過模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)，按照預先設定的載荷譜，給激振器下發(fā)控制指令，產(chǎn)生對應的激振力，通過三個方向激振器的聯(lián)合作用來模擬數(shù)控轉臺在實際切削過程中所受到的動態(tài)力；步驟3:通過載荷模擬加載的控制系統(tǒng)由工控機為上位機及PLC為下位機組成，上位機對所述控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，以控制所述系統(tǒng)的液壓缸及激振器動作。

所述步驟1具體包括以下步驟:
通過加載液壓缸的作用，給予數(shù)控轉臺工作臺面加載力，當給予電磁換向閥施加指令電壓信號時，比例換向閥通過改變閥芯位移，改變液壓油流向，實現(xiàn)所述加載液壓缸運動方向的控制，當給予比例減壓閥施加指令電壓信號時，通過調壓彈簧的作用使得減壓閥兩端的壓差發(fā)生改變，使得輸出的液壓油的壓力值發(fā)生變換，實現(xiàn)不同工況下的靜載荷加載，在轉臺本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓回路產(chǎn)生的高壓液壓油對轉臺本體三向進行加載，以模擬轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載。所述步驟3具體包括以下步驟:上位機對所述載荷模擬加載的控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，上位機的控制軟件根據(jù)實際試驗的要求，選擇合適的載荷譜并經(jīng)過處理后對液壓加載系統(tǒng)以及激振器系統(tǒng)發(fā)出對應的控制命令信號，并將采集到的反饋信息和載荷譜進行比較，進行算法補償，使得靜態(tài)載荷加載和動態(tài)載荷加載盡可能和實際工況相一致。具體地，參見附圖3所示，為本發(fā)明實施例的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的具體應用實例的靜態(tài)載荷液壓加載系統(tǒng)工作流程圖，試驗時，根據(jù)試驗要求，在上位機中進行靜態(tài)載荷的設置，并給出加載液壓缸動作的控制信號，控制信號經(jīng)過通信線到達PLC，PLC執(zhí)行相應的程序代碼，并給出指令信號使控制柜中的電氣元器件發(fā)生動作，PLC輸出的控制信號經(jīng)過比例放大板后，信號能量以及強度都得到了一定程度的提升，驅動比例減壓閥動作，液壓站輸出符合壓力要求的液壓油，此時控制系統(tǒng)中的壓力傳感器工作，并將采集到的壓力信號反饋到PC機的控制系統(tǒng)中，與預先設定的值進行比較，如有偏差，控制系統(tǒng)中的算法會自動調節(jié)控制液壓系統(tǒng)的信號值直至實際輸出的壓力值與設定的值在偏差允許范圍內，至此靜態(tài)載荷加載完成。如附圖4所示，為本發(fā)明實施例的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的具體應用實例的靜態(tài)載荷液壓加載系統(tǒng)工作原理圖，電機接收到指令信號后，控制變量葉片泵動作，帶有一定壓力的液壓油流經(jīng)單向閥、過濾器、比例減壓閥(控制系統(tǒng)根據(jù)預先設定的壓力值調節(jié)比例 減壓閥的開口大小)，高壓油流經(jīng)電磁換向閥后，控制液壓加載缸動作，其中比例減壓閥的開口大小是由比例放大板輸出的電壓信號控制的，液壓系統(tǒng)中配有金屬溫度計以觀察液壓油的油溫，并配備了油冷機以控制整個液壓系統(tǒng)中的油溫，配有液位繼電器以監(jiān)測油箱中液壓油的體積，當液壓油的量不滿足條件時，會發(fā)出報警信號。如附圖5所示，為本發(fā)明實施例的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)的具體應用實例的動態(tài)載荷激振加載系統(tǒng)工作原理圖，試驗前，首先利用六分力傳感器測得不同工況下數(shù)控轉臺所承受的力，并將這些數(shù)據(jù)編輯成載荷譜，具體試驗時，根據(jù)試驗要求，調用庫中滿足條件的載荷譜，控制系統(tǒng)對此載荷譜進行編輯、整理，并提取出特征值，經(jīng)過變換，以高速數(shù)據(jù)采集卡為載體，轉化成標準的電流信號輸出，經(jīng)過功率放大器的放大作用，并以此為輸入信號傳給激振器，考慮到電流信號在傳輸?shù)倪^程中會有衰減與損失，將激振器接收到的信號作為反饋值回饋到控制系統(tǒng)中，并依托系統(tǒng)中的算法對控制信號進行補償，直到激振器的輸入信號與設定值的偏差在允許范圍內時，激振器動作，產(chǎn)生相應的動態(tài)力，實現(xiàn)數(shù)控轉臺試驗臺動態(tài)載荷加載。以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，其特征在于:包括模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)和載荷模擬加載的控制系統(tǒng)，所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載統(tǒng)包括電機、變量葉片泵、比例減壓閥以及電磁換向閥，并由此組成壓力可調可控的液壓加載回路；所述模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)包括功率放大器、高能激振器和壓力傳感器；所述載荷模擬加載的控制系統(tǒng)包括上位機工控機及PLC下位機。
2.根據(jù)權利要求1所述的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)還包括油箱、空氣過濾器、液位計、吸油過濾器、高壓過濾器、加熱器、高壓球閥、液位繼電器、金屬溫度計、管式單向閥、溢流閥、疊加式節(jié)流閥、壓力表、壓力傳感器和精密油冷卻機，電動機通過聯(lián)軸器連接液壓油泵旋轉，液壓油泵通過吸油管路連接油箱，油箱經(jīng)過單向閥、溢流閥、高壓過濾器、比例減壓閥、電液比例換向閥，并經(jīng)過疊加式節(jié)流閥之后連接至加載液壓缸。
3.根據(jù)權利要求1所述的模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)包括第一液壓缸(I)、第二液壓缸(2)、第三液壓缸(3)、第一激振器(6)、第二激振器(7)和第三激振器(8)，第一液壓缸(I)、第二液壓缸(2)、第三液壓缸(3 )分別安裝在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向方向，第一激振器(6 )、第二激振器(7)和第三激振器(8)分別設置在數(shù)控轉臺的軸向、徑向以及周向的位置。
4.一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:通過模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)在數(shù)控轉臺機械本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓加載回路產(chǎn)生的高壓液壓油對數(shù)控轉臺本體三向進行加載，以模擬數(shù)控轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載； 步驟2:通過模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)，按照預先設定的載荷譜，給激振器下發(fā)控制指令，產(chǎn)生對應的激振力，通·過三個方向激振器的聯(lián)合作用來模擬數(shù)控轉臺在實際切削過程中所受到的動態(tài)力； 步驟3:通過載荷模擬加載的控制系統(tǒng)由工控機為上位機及PLC為下位機組成，上位機對所述控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，以控制所述系統(tǒng)的液壓缸及激振器動作。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制方法，其特征在于，所述步驟I具體包括以下步驟: 通過加載液壓缸的作用，給予數(shù)控轉臺工作臺面加載力，當給予電磁換向閥施加指令電壓信號時，比例換向閥通過改變閥芯位移，改變液壓油流向，實現(xiàn)所述加載液壓缸運動方向的控制，當給予比例減壓閥施加指令電壓信號時，通過調壓彈簧的作用使得減壓閥兩端的壓差發(fā)生改變，使得輸出的液壓油的壓力值發(fā)生變換，實現(xiàn)不同工況下的靜載荷加載，在轉臺本體的軸向、徑向以及周向上分別安裝液壓缸，利用液壓回路產(chǎn)生的高壓液壓油對轉臺本體三向進行加載，以模擬轉臺在實際切削工況中所承受的靜態(tài)負載。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制方法，其特征在于，所述步驟3具體包括以下步驟: 上位機對所述載荷模擬加載的控制系統(tǒng)中的PLC下發(fā)指令進行控制，上位機的控制軟件根據(jù)實際試驗的要求，選擇合適的載荷譜并經(jīng)過處理后對液壓加載系統(tǒng)以及激振器系統(tǒng)發(fā)出對應的控制命令信號，并將采集到的反饋信息和載荷譜進行比較，進行算法補償，使得靜態(tài)載荷加載和動態(tài)載荷加載盡可能和實際工況相一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及對數(shù)控轉臺承受載荷的模擬加載控制領域，特備涉及一種模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)及控制方法，其特征在于包括模擬靜態(tài)載荷的液壓加載系統(tǒng)、模擬動態(tài)載荷的激振系統(tǒng)和載荷模擬加載的控制系統(tǒng)。本模擬工況的數(shù)控轉臺試驗臺載荷加載控制系統(tǒng)及控制方法，可以真實模擬各種工況下待加工工件對數(shù)控轉臺所施加的靜態(tài)載荷，可以真實模擬不同類型的機床在加工過程中對數(shù)控轉臺所施加的動態(tài)載荷，為數(shù)控轉臺的設計，制造，優(yōu)化實驗研究提供有益的參照和第一手數(shù)據(jù)，有助于提高數(shù)控轉臺的精度和剛度；整個加載控制系統(tǒng)的實現(xiàn)簡單、方便易于操作，所需的試驗準備周期短，試驗成本低。
文檔編號G05D15/01GK103235605SQ20131013917
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權日2013年4月19日
發(fā)明者黃筱調, 洪榮晶, 楊春, 于春建, 張金 申請人:南京工業(yè)大學, 南京工大數(shù)控科技有限公司