动力刀架动力头可靠性试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于机械试验设备技术领域，涉及一种动力刀架动力头可靠性试验装置及试验方法；包括动力头加载部分、性能检测与状态监测部分；动力头加载部分包括模拟切削力加载的压电陶瓷加载装置、夹持装置、传动装置和测功机；压电陶瓷加载装置包括加载装置支架和压电陶瓷加载棒；夹持装置包括夹持支架；压电陶瓷加载棒左侧穿入夹持支架盲孔内，右侧穿过压力传感器并穿入加载装置支架盲孔内；测功机输出轴、压电陶瓷加载装置支架、夹持支架、联轴器回转轴线与动力头的回转轴线共线；本发明专利技术可以在不拆卸动力头的前提下，直接在动力头上装卡整套加载装置；实现全工况模拟动力头所受到的切削力，切削扭矩以及切削液等载荷，并动态检测动力头的性能参数。

Test device and test method for dynamic head reliability of powered turret

The invention belongs to the technical field of mechanical test equipment, and relates to a reliability test device and test method of power head of power tool holder, which comprises loading part of power head, performance testing and condition monitoring part, and loading part of power head includes piezoelectric ceramic loading device, clamping device, transmission device and testing device which simulates cutting force loading. Power machine; PZT loading device includes loading device bracket and PZT loading rod; clamping device includes clamping bracket; PZT loading rod penetrates the blind hole of clamping bracket on the left side, the pressure sensor on the right side and the blind hole of loading device bracket; dynamometer output shaft, PZT loading device bracket, clamping device The rotary axis of the support, coupling and the rotary axis of the power head are collinear; the loading device can be mounted directly on the power head without disassembling the power head; the cutting force, cutting torque and cutting fluid loads on the power head can be simulated under all working conditions, and the performance parameters of the power head can be dynamically measured. Number.

【技术实现步骤摘要】
动力刀架动力头可靠性试验装置及试验方法
本专利技术属于机械试验设备
，涉及一种对动力刀架进行试验的装置及方法，具体地说，涉及一种可以模拟不同实际工况下对动力刀架动力头进行可靠性试验的装置及方法。
技术介绍
动力刀架是数控车床类产品的重要功能部件之一,其性能的优劣、质量的好坏直接影响数控车床的切削性能和切削效率，而其中动力头的性能优劣关系到整车的性能、精度及效率。制定有效的动力刀架动力头试验平台及检测方法是进一步研究动力刀架的可靠性和保证其质量的前提。当前市场中，动力刀架技术已经趋近成熟，国外很多著名刀架生产商都已设计研发并推广出自己的系列化产品，国内也已有较为完善的生产机制。但与国外的先进水平相比较，在可靠性等方面还存在着一定的差距，在一定程度上这会制约国内的机床发展。所以，在动力数控刀架的设计上，可靠性设计及其可靠性试验尤为重要。目前的可靠性试验研究中，没有能够模拟动力刀架动力头真实工况下的可靠性试验装置，专利号CN105716845B所述试验台仅能模拟切削扭矩，而且需要人工切换动力头与普通刀头。由于动力头多用于铣削、钻孔等，与普通刀头在真实工况下所受的切削力存在较大差异，因此对于动力头可靠性试验模拟的工况与真实工况有很大的差距。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：一种动力刀架动力头可靠性试验装置，包括动力头加载部分、性能检测与状态监测部分；所述的动力头加载部分包括模拟切削力加载的压电陶瓷加载装置、夹持装置、传动装置和测功机9；所述压电陶瓷加载装置包括加载装置支架4-1和压电陶瓷加载棒4-2；所述夹持装置包括夹持支架3-1；所述的性能检测与状态监测部分包括设置在动力头旁边的位移传感器8-1、设置在动力头加载部分上的红外温度传感器8-2、设置在加载装置支架4-1上的压力传感器8-3、设置在动力头上的8-6振动传感器、扭矩传感器8-4；所述压电陶瓷加载棒4-2两顶端均设有螺纹，所述压电陶瓷加载棒4-2左侧穿入夹持支架3-1盲孔内，顶端螺纹与夹持支架3-1盲孔底部内螺纹孔相连；压电陶瓷加载棒4-2右侧穿过压力传感器8-3并穿入加载装置支架4-1盲孔内，顶端螺纹分别与压力传感器8-3、加载装置支架4-1盲孔底部的内螺纹孔连接；所述传动装置包括信号滑环5-1、联轴器A5-2和联轴器B5-3；所述联轴器A5-2与加载装置支架4-1连接，加载装置支架4-1上装有滑环5-1，加载装置支架4-1与滑环5-1间隙配合；所述测功机9的输出端与联轴器B5-3连接；联轴器A5-2、扭矩传感器8-4与联轴器B5-3依次相连；测功机9输出轴的回转轴线、压电陶瓷加载装置支架4-1的回转轴线、夹持支架3-1的回转轴线、联轴器A5-2的回转轴线、联轴器B5-3的回转轴线与被测动力刀架上的动力头2-2的回转轴线共线。技术方案中所述压电陶瓷加载棒4-2设置四个，所述加载装置支架4-1左端为端面是环形的轴套，轴套左侧端面上开有四个盲孔，四个盲孔相对于环形端面中心点对称分布，四个压电陶瓷加载棒4-2分别置于盲孔内与盲孔间隙配合，压电陶瓷加载棒左侧顶端的螺纹与夹持支架3-1右端盲孔底部的螺纹孔连接，压电陶瓷加载棒右侧顶端的螺纹与加载装置支架4-1左端的盲孔底部内螺纹孔连接。技术方案中所述的动力头加载部分还包括保护固定装置，所述保护固定装置包括防油罩6-1、保护罩6-2、滑道6-3、支撑轴套6-6和磁力吸块7；所述保护罩6-2通过滑道6-3与防油罩6-1间隙配合，保护罩6-2底端通过磁力吸块7吸附在测功机9上；保护罩6-2的中心轴与被测动力刀架上的动力头2-2的回转轴线共线；所述支撑轴套6-6外圈与保护罩6-2固定；支撑轴套6-6内圈与信号滑环5-1过盈配合。技术方案中所述动力刀架动力头可靠性试验装置，还包括切削液回收部分，所述的切削液回收部分包括防油罩6-1内壁设置的斜坡、切削液排除通道6-4和切削液回收管道6-5；所述切削液排除通道6-4由两部分组成，一部分是防油罩6-1上的锥形孔，一部分是保护罩6-2上的螺纹孔；所述切削液回收管道6-5通过螺纹安装在保护罩6-2上的螺纹孔内。技术方案中所述的位移传感器8-1设有两个，设置在动力头加载部分的防油罩6-1表面，分别在动力头2-2两边，两个位移传感器的中心轴相互垂直，且两位移传感器中心轴所在平面与动力头中心轴垂直；所述的红外温度传感器8-2通过表面外螺纹旋进动力头加载部分的防油罩6-1上的螺纹孔内；所述压力传感器8-3设有四个，位于加载装置支架4-1四个盲孔底部；所述振动传感器8-6贴于动力头右端面；所述性能检测与状态监测部分还包括摄像头8-5，所述摄像头8-5安装于防油罩6-1内表面。技术方案中所述动力刀架动力头可靠性试验装置，还包括动力刀架支撑部分，所述的动力刀架支撑部分包括动力刀架底座1和动力刀架垫板12；被测的动力刀架2通过动力刀架底座1置于地平铁10上，被测的动力刀架2与动力刀架底座1之间设有动力刀架垫板12。技术方案中所述的动力头加载部分还包括XY工作台13，所述测功机9通过螺栓安装在XY工作台13上,XY工作台13通过T型螺栓安装在地平铁10上，测功机9的回转轴线处于和地平铁10的纵向对称面平行,并和地平铁10的上工作面平行。一种动力刀架动力头可靠性试验装置的试验方法，包括以下步骤：(1)确定被测试动力刀架的型号和台数，确定被试测动力刀架的模拟加载的实际工况；(2)将被测试动力刀架2固定在动力刀架底座1上；(3)根据不同的试验条件将动力刀架动力头可靠性试验分为两部分：动力刀架动力头在模拟加载实际工况条件下的可靠性试验、动力刀架动力头空运转条件下的可靠性试验；技术方案中所述的动力刀架动力头空运转条件下的可靠性试验，包括以下步骤：1)确定被测试动力刀架的型号和台数；2)安装动力刀架动力头可靠性试验装置；首先转到需要测试的工位,调整好动力头2-2回转轴线与测功机9输出轴的回转轴线共线；将动力刀架动力头可靠性试验装置内联轴器B5-3安装在测功机9上，保护罩6-2通过磁力吸块7稳定在测功机9左端表面；将振动传感器8-6贴到动力头右端表面，打开防油罩6-1，防油罩处于极限位置2，调节XY工作台13，使动力头2-2的右端穿过夹持支架3-1；使测功机9输出轴的回转轴线、加载装置支架4-1的回转轴线、夹持支架3-1的回转轴线、联轴器A5-2、联轴器B5-3的回转轴线、保护罩6-2的中心轴与被测动力刀架上的动力头2-2的回转轴线共线；拉上防油罩6-1；设定动力刀架动力头转速及运行时间；3)待安装检查完毕后，启动动力刀架动力头；4)开始状态监测：a)切削液关闭，位移传感器开启：扭矩传感器8-4和位移传感器8-1，红外温度传感器8-2，和振动传感器8-6检测到信号通过信号放大器和卡反馈给上位工控机，实时监控；扭矩传感器8-4测转速，扭矩显示为零；b)切削液开启，位移传感器关闭：扭矩传感器8-4、压力传感器8-3和振动传感器8-6检测到信号通过信号放大器和卡反馈给上位工控机，同时摄像头8-5实时监控切削液的流动；切削液通过防油罩6-1内表面经由切削液排除通道6-4，切削液回收管道6-5，回收循环利用；此时不进行跳动的检测，即关闭位移传感器8-1；5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力刀架动力头可靠性试验装置，包括动力头加载部分、性能检测与状态监测部分；其特征在于：所述的动力头加载部分包括模拟切削力加载的压电陶瓷加载装置、夹持装置、传动装置和测功机(9)；所述压电陶瓷加载装置包括加载装置支架(4‑1)和压电陶瓷加载棒(4‑2)；所述夹持装置包括夹持支架(3‑1)；所述的性能检测与状态监测部分包括设置在动力头旁边的位移传感器(8‑1)、设置在动力头加载部分上的红外温度传感器(8‑2)、设置在加载装置支架(4‑1)上的压力传感器(8‑3)、设置在动力头上的振动传感器(8‑6)、扭矩传感器(8‑4)；所述压电陶瓷加载棒(4‑2)两顶端均设有螺纹，所述压电陶瓷加载棒(4‑2)左侧穿入夹持支架(3‑1)盲孔内，顶端螺纹与夹持支架(3‑1)盲孔底部内螺纹孔相连；压电陶瓷加载棒(4‑2)右侧穿过压力传感器(8‑3)并穿入加载装置支架(4‑1)盲孔内，顶端螺纹分别与压力传感器(8‑3)、加载装置支架(4‑1)盲孔底部的内螺纹孔连接；所述传动装置包括信号滑环(5‑1)、联轴器A(5‑2)和联轴器B(5‑3)；所述联轴器A(5‑2)与加载装置支架(4‑1)连接，加载装置支架(4‑1)上装有滑环(5‑1)，加载装置支架(4‑1)与滑环(5‑1)间隙配合；所述测功机(9)的输出端与联轴器B(5‑3)连接；联轴器A(5‑2)、扭矩传感器(8‑4)与联轴器B(5‑3)依次相连；测功机(9)输出轴的回转轴线、压电陶瓷加载装置支架(4‑1)的回转轴线、夹持支架(3‑1)的回转轴线、联轴器A(5‑2)的回转轴线、联轴器B(5‑3)的回转轴线与被测动力刀架上的动力头(2‑2)的回转轴线共线。...

【技术特征摘要】
1.一种动力刀架动力头可靠性试验装置，包括动力头加载部分、性能检测与状态监测部分；其特征在于：所述的动力头加载部分包括模拟切削力加载的压电陶瓷加载装置、夹持装置、传动装置和测功机(9)；所述压电陶瓷加载装置包括加载装置支架(4-1)和压电陶瓷加载棒(4-2)；所述夹持装置包括夹持支架(3-1)；所述的性能检测与状态监测部分包括设置在动力头旁边的位移传感器(8-1)、设置在动力头加载部分上的红外温度传感器(8-2)、设置在加载装置支架(4-1)上的压力传感器(8-3)、设置在动力头上的振动传感器(8-6)、扭矩传感器(8-4)；所述压电陶瓷加载棒(4-2)两顶端均设有螺纹，所述压电陶瓷加载棒(4-2)左侧穿入夹持支架(3-1)盲孔内，顶端螺纹与夹持支架(3-1)盲孔底部内螺纹孔相连；压电陶瓷加载棒(4-2)右侧穿过压力传感器(8-3)并穿入加载装置支架(4-1)盲孔内，顶端螺纹分别与压力传感器(8-3)、加载装置支架(4-1)盲孔底部的内螺纹孔连接；所述传动装置包括信号滑环(5-1)、联轴器A(5-2)和联轴器B(5-3)；所述联轴器A(5-2)与加载装置支架(4-1)连接，加载装置支架(4-1)上装有滑环(5-1)，加载装置支架(4-1)与滑环(5-1)间隙配合；所述测功机(9)的输出端与联轴器B(5-3)连接；联轴器A(5-2)、扭矩传感器(8-4)与联轴器B(5-3)依次相连；测功机(9)输出轴的回转轴线、压电陶瓷加载装置支架(4-1)的回转轴线、夹持支架(3-1)的回转轴线、联轴器A(5-2)的回转轴线、联轴器B(5-3)的回转轴线与被测动力刀架上的动力头(2-2)的回转轴线共线。2.根据权利要求1所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置，其特征在于：所述压电陶瓷加载棒(4-2)设置四个，所述加载装置支架(4-1)左端为端面是环形的轴套，轴套左侧端面上开有四个盲孔，四个盲孔相对于环形端面中心点对称分布，四个压电陶瓷加载棒(4-2)分别置于盲孔内与盲孔间隙配合，压电陶瓷加载棒左侧顶端的螺纹与夹持支架(3-1)右端盲孔底部的螺纹孔连接，压电陶瓷加载棒右侧顶端的螺纹与加载装置支架(4-1)左端的盲孔底部内螺纹孔连接。3.根据权利要求1所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置，其特征在于：所述的动力头加载部分还包括保护固定装置，所述保护固定装置包括防油罩(6-1)、保护罩(6-2)、滑道(6-3)、支撑轴套(6-6)和磁力吸块(7)；所述保护罩(6-2)通过滑道(6-3)与防油罩(6-1)间隙配合，保护罩(6-2)底端通过磁力吸块(7)吸附在测功机(9)上；保护罩(6-2)的中心轴与被测动力刀架上的动力头(2-2)的回转轴线共线；所述支撑轴套(6-6)外圈与保护罩(6-2)固定；支撑轴套(6-6)内圈与信号滑环(5-1)过盈配合。4.根据权利要求3所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置，其特征在于：所述动力刀架动力头可靠性试验装置，还包括切削液回收部分，所述的切削液回收部分包括防油罩(6-1)内壁设置的斜坡、切削液排除通道(6-4)和切削液回收管道(6-5)；所述切削液排除通道(6-4)由两部分组成，一部分是防油罩(6-1)上的锥形孔，一部分是保护罩(6-2)上的螺纹孔；所述切削液回收管道(6-5)通过螺纹安装在保护罩(6-2)上的螺纹孔内。5.根据权利要求1所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置，其特征在于：所述的位移传感器(8-1)设有两个，设置在动力头加载部分的防油罩(6-1)表面，分别在动力头(2-2)两边，两个位移传感器的中心轴相互垂直，且两位移传感器中心轴所在平面与动力头(2-2)中心轴垂直；所述的红外温度传感器(8-2)通过表面外螺纹旋进动力头加载部分的防油罩(6-1)上的螺纹孔内；所述压力传感器(8-3)设有四个，位于加载装置支架(4-1)四个盲孔底部；所述振动传感器(8-6)贴于动力头右端面；所述性能检测与状态监测部分还包括摄像头(8-5)，所述摄像头(8-5)安装于防油罩(6-1)内表面。6.根据权利要求1所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置，其特征在于：所述动力刀架动力头可靠性试验装置，还包括动力刀架支撑部分，所述的动力刀架支撑部分包括动力刀架底座(1)和动力刀架垫板(12)；被测的动力刀架(2)通过动力刀架底座(1)置于地平铁(10)上，被测的动力刀架(2)与动力刀架底座(1)之间设有动力刀架垫板(12)。7.根据权利要求1所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置，其特征在于：所述的动力头加载部分还包括XY工作台(13)，所述测功机(9)通过螺栓安装在XY工作台(13)上,XY工作台(13)通过T型螺栓安装在地平铁(10)上，测功机(9)的回转轴线处于和地平铁(10)的纵向对称面平行,并和地平铁(10)的上工作面平行。8.一种如权利要求1所述的动力刀架动力头可靠性试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，确定被测试动力刀架的型号和台数，确定被试测动力刀架的模拟加载的实际工况；第二步，将被测试动力刀架(2)固定在动力刀架底座(1)上；第三步，根据不同的试验条件将动力刀架动力头可靠性试验分为两部分：动力刀架动力头在模拟加载实际工况条件下的可靠性试验、动力刀架动力头空运转条件下的可靠性试验。9.根据权利要求8所述的一种动力刀架动力头可靠性试验装置的试验方法，其特征在于：所述的动力刀架动力头空运转条件下的可靠性试验，包括以下步骤：1)确定被测试动力刀架的型号和台数；2)安装动力刀架动力头可靠性试验装置；首先转到需要测试的工位,调整好动力头(2-2)回转轴线与测功机(9)输出轴的回转轴线共线；将动力刀架动力头可靠性试验装置内联轴器B(5-3)安装在测功机(9)上，保护罩(6-2)通过磁力吸块(7)稳定在测功机(9)左端表面；将振动传...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明颖，许彬彬，陈菲，陈玮峥，苗世俊，张德聪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22