CN103245520A - 一种模拟工况的数控转台试验台测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟工况的数控转台试验台的测试装置。该装置包括试验台平台、数据采集装置和数据处理装置。所述试验台平台是数据采集装置的作用对象主要由数控转台的机械本体组成；所述数据采集装置包括：激光干涉仪、切削力测试系统、千分表、麦克风、加速度传感器、温度传感器、激光位移传感器、压力传感器和流量传感器；所述数据处理装置包括PC机、打印机、鼠标、键盘等。本发明的有益效果是集成了多种测试仪器和设备能够实现数控转台静动态性能参数的实时在线检测和处理；针对不同试验要求，如型式试验，出厂试验能够灵活选择测试仪器和设备测试所需的参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试装置，具体是一种模拟工况的数控转台试验台测试装置。
背景技术
高档数控机床与基础制造装备隶属于国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）提出的七大新兴产业之一高端装备制造产业的范畴。而数控转台是数控机床的核心功能部件，在铣齿、磨齿、钻削、镗削等一种模拟工况下数控转台的性能高低，将直接影响数控机床及其加工成品的精度。因而生产高精度，低成本，技术集成度高的数控转台是振兴我国装备制造业的重要前提。目前我国自主生产的转台在相同结构刚度的前提下，产品较重、载荷较小，给小型化、机动性带来了很大的困难，国外在相关技术领域始终处于严格保密的状态。因此只能立足于自主研制，自主研制的目标就是要在结构和性能上做到质量轻、刚度高、精度高。这使得生产一种测试数控转台综合性能的试验台显得迫在眉睫，至关重要。对数控转台的自主产业化和为高档数控机床配套提供支撑，具有重要意义。
目前，国外的数控转台制造商包括我国台湾的制造商，之所以能生产出精度高、性能优越、寿命长、承载力大的数控转台，是因为它们都配备了相关整套的高精密试验系统。本发明与试验台配套的测试装置可以实现数控转台在模拟工况条件下物理参数的在线检测和处理功能。
发明内容
本发明提供一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，旨在解决模拟工况下数控转台性能参数的检测问题，即检测试验台在多种测试项目包括温升实验、空载跑合实验、动静态组合实验、动静态组合超载实验、疲劳实验下的定位精度、重复定位精度、温度、振动、噪声、浮起量、转台台面端跳、径跳、转台台面受静载压力、变形量、液压油流量、动态加载力，从而对数控转台试验台的综合性能进行出厂合格性判断。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于其包括：试验台平台、数据采集装置和数据处理装置，所述试验台平台是数据采集装置的作用对象主要由数控转台的机械本体1、转台底座2和液压缸组4；数据采集装置包括数据采集卡31、信号变送箱30、激光干涉仪24、切削力测试系统25、千分表11、麦克风5、加速度传感器6、温度传感器7、激光位移传感器8、压力传感器9、和流量传感器10，其中信号变送箱30包括信号变送器、I/V板和接线端子，用于连接传感器和数据采集卡31；麦克风5、加速度传感器6、温度传感器7、激光位移传感器8、压力传感器9和流量传感器10，分别均通过信号变送箱30连接数控转台机械本体1和数据采集卡31；数据处理装置包括PC机，数据采集卡31与数据处理装置的PC机连接。
不止一个所述麦克风5通过磁性表座3固定在转台底座2上使其与转台台面保持一定的距离用于测试数控转台在模拟工况下由于振动引起的噪声信号；不止一个所述加速度传感器6设置在转台机械本体1的表面用于测试数控转台模拟工况下的振动信号；不止一个所述温度传感器7设置在转台机械本体1的表面用于在用于测试数控转台在静动态加载工况下机械本体1的温度，另一个温度传感器悬在空中远离转台中心一米的位置用于测试实时的环境温度；不止一个所述激光位移传感器8通过磁性表座3固定在转台底座2上，采用非接触测量的方式测量数控转台的浮起量；不止一个所述压力传感器9通过测量液压缸组4的油腔压力来显示数控转台静载工况下的承载能力大小；不止一个所述流量传感器10安装在液压缸组4进出口的油管上用于测量静载工况下液压油的流量。
不止一个所述千分表11通过磁性表座(3)固定在转台底座2上使测头接触转台台面用于测量数控转台在静动态加载工况下振动引起的端面跳动和径向跳动。
所述液压缸组4包括轴向加载缸26、径向加载缸27和周向加载缸28。
所述激光干涉仪24用于测量数控转台的分度精度和重复定位精度，包括激光头12、电源装置19、反射镜14、环境补偿传感器15、16和环境补偿单元17，激光头12和干涉镜13相对大地固定位置，反射镜14和环境补偿传感器15、16安装在转台机械本体1上，环境补偿传感器15、16与环境补偿单元17连接，激光头和环境补偿单元17通过USB2.0接口与PC机18相连。
所述切削力测试系统25用于测量数控转台的典型切削力，包括力传感器(20)、电荷放大器21和其相配套的数据采集装置22，使用时待加工工件23放置在力传感器(20)上面通过力传感器采集典型切削工况下的切削力经电荷放大器21处理进入其相配套的数据采集装置22与PC机18之间通过USB2.0接口进行连接。
所述数据处理装置还包括打印机32、鼠标33和键盘34，打印机32、鼠标33和键盘34通过USB2.0接口都与PC机18相连。
本发明的有益效果：
本发明的测试装置集成了多种测试仪器和设备在同一测试平台之中能够实现模拟工况下影响转台性能的静动态参数测试和处理。针对不同试验要求，如型式试验，出厂试验能够灵活选择测试仪器和设备测试所需的参数。
本发明的其他目的优点可以在本发明所揭露的技术特征之中进一步了解。为了让本发明之上述其他目的、特征和优点更加明显易懂，下文特给出具体实施过程和方式并配上具体图式，做详尽说明如下。
附图说明：
图1是本发明的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置结构图。
图2a是本发明的传感器安装位置正视示意图。
图2b是本发明的传感器安装位置俯视示意图。
图3是本发明的激光干涉仪测量原理示意图。
图4是本发明的切削力测试系统测量原理示意图。
具体实现方式：
结合附图，对本发明做进一步说明。
参考图1，一种模拟工况的数控转台试验台测试装置由试验台平台、数据采集装置和数据处理装置组成。其中试验台平台是数控转台的机械本体1部分还包括转台底座和液压缸，是数据采集装置的作用对象。
数据采集装置包括数据采集卡31、信号变送箱30、激光干涉仪24、切削力测试系统25、千分表11、麦克风5、加速度传感器6、温度传感器7、激光位移传感器8、压力传感器9、和流量传感器10。其中信号变送箱30包括信号变送器、I/V板和接线端子用于连接传感器和数据采集卡31。调理转化传感器采集的信号并能够使测试装置布局更加整洁有序。
麦克风5、加速度传感器6、温度传感器7、激光位移传感器8、压力传感器9、和流量传感器10，通过信号变送箱30连接数控转台机械本体1和数据采集卡31。
参考图2a、图2b，多种传感器和测试设备安装在数控转台的机械本体1上用于实现数控转台的性能参数的测试。不止一个麦克风5通过磁性表座3固定在转台底座2上使其与转台台面保持一定的距离用于测试数控转台在模拟工况下由于振动引起的噪声信号；不止一个加速度传感器6在不破坏其灵敏性的前提下用502胶水粘贴在转台机械本体1的表面用于测试数控转台模拟工况下的振动信号；不止一个温度传感器7在不破坏其灵敏性的前提下用502胶水粘贴在转台机械本体1的表面用于在用于测试数控转台在静动态加载工况下机械本体1的温度，另一个温度传感器悬在空中远离转台中心一米的位置用于测试实时的环境温度；不止一个激光位移传感器8通过磁性表座3固定在转台底座2上，采用非接触测量的方式测量数控转台的油膜浮起厚度；不止一个压力传感器9通过测量液压缸组4的油腔压力来显示数控转台静载工况下的承载能力大小；不止一个流量传感器10安装在液压缸组4进出口的油管上用于测量静载工况下液压油的流量。液压缸组4包括轴向加载缸26、径向加载缸27和周向加载缸28。
参考图2不止一个千分表11通过磁性表座固定在转台底座2上使测头接触转台台面用于测量数控转台在静动态加载工况下振动引起的端面跳动和径向跳动。这里选取带数显和远传功能的千分表能够实时观测测试结果并不受测试距离的限制。千分表连接数控转台的机械本体1通过相配套的适配器29和PC机18相连，其与PC机18之间通过RS232通信协议进行连接。相配套的适配器29实现多个千分表11的地址分配和信号调理的作用。
参考图3是激光干涉仪测量原理示意图。激光干涉仪用于测量数控转台的分度精度和重复定位精度，包括激光头12、电源装置19、反射镜14、环境补偿传感器15、16和环境补偿单元17。使用时电源装置19为激光头12提供24V直流电源，激光头12和干涉镜13相对大地固定位置，反射镜14和环境补偿传感器15、16安装在转台机械本体1上，环境补偿传感器15、16与环境补偿单元17连接，激光头和环境补偿单元17通过USB2.0接口与PC机18相连。
参考图4切削力测试系统测量原理示意图。切削力测试系统25测量数控转台的典型切削力，包括力传感器(20)、电荷放大器21和其相配套的数据采集装置22。使用时待加工工件23放置在力传感器(20)上面通过力传感器采集典型切削工况下的切削力经电荷放大器21处理进入其相配套的数据采集装置22与PC机18之间通过USB2.0接口进行连接。切削力测试系统25可采用Kistler公司生产的切削力测试系统25，其型号为9255B。
数据处理装置包括PC机18、打印机32、鼠标33和键盘34。打印机32、鼠标33和键盘34通过USB2.0接口都与PC机18相连。PC机18中装有NI的测试软件LabVIEW，启动测试时先启动测试程序包括数据采集程序和数据处理程序等。进行试验时根据型式试验和出厂试验的要求选择需要采集的参数进行测量并将采集到的数据保存在PC机18中做相应的处理。
上文所述内容是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的思路和范围进行限定，在不脱离本发明设计思路前提下，本领域中相关工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (7)
1.一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于其包括：试验台平台、数据采集装置和数据处理装置，所述试验台平台是数据采集装置的作用对象主要由数控转台的机械本体（1）、转台底座（2）和液压缸组（4）；激光位移传感器数据采集装置包括数据采集卡（31）、信号变送箱（30）、激光干涉仪（24）、切削力测试系统（25）、千分表（11）、麦克风（5）、加速度传感器（6）、温度传感器（7）、激光位移传感器（8）、压力传感器（9）、和流量传感器（10），其中信号变送箱（30）包括信号变送器、I/V板和接线端子，用于连接传感器和数据采集卡（31）；麦克风（5）、加速度传感器（6）、温度传感器（7）、激光位移传感器（8）、压力传感器（9）和流量传感器（10），分别均通过信号变送箱（30）连接数控转台机械本体（1）和数据采集卡（31）；数据处理装置包括PC机，数据采集卡（31）与数据处理装置的PC机连接。
2.如权利要求1所述的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于：不止一个所述麦克风（5）通过磁性表座（3）固定在转台底座（2）上使其与转台台面保持一定的距离用于测试数控转台在模拟工况下由于振动引起的噪声信号；不止一个所述加速度传感器（6）设置在转台机械本体（1）的表面用于测试数控转台模拟工况下的振动信号；不止一个所述温度传感器（7）设置在转台机械本体（1）的表面用于在用于测试数控转台在静动态加载工况下机械本体（1）的温度，另一个温度传感器悬在空中远离转台中心一米的位置用于测试实时的环境温度；不止一个所述激光位移传感器（8）通过磁性表座（3）固定在转台底座（2）上，采用非接触测量的方式测量数控转台的浮起量；不止一个所述压 力传感器（9）通过测量液压缸组（4）的油腔压力来显示数控转台静载工况下的承载能力大小；不止一个所述流量传感器（10）安装在液压缸组（4）进出口的油管上用于测量静载工况下液压油的流量。
3.如权利要求1所述的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于：不止所述一个千分表（11）通过磁性表座固定在转台底座（2）上使测头接触转台台面用于测量数控转台在静动态加载工况下振动引起的端面跳动和径向跳动。
4.如权利要求1所述的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于：所述液压缸组（4）包括轴向加载缸（26）、径向加载缸（27）和周向加载缸（28）。
5.如权利要求1所述的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于：所述激光干涉仪（24）用于测量数控转台的分度精度和重复定位精度，包括激光头（12）、电源装置（19）、反射镜（14）、环境补偿传感器（15、16）和环境补偿单元（17），激光头（12）和干涉镜（13）相对大地固定位置，反射镜（14）和环境补偿传感器（15、16）安装在转台机械本体（1）上，环境补偿传感器（15、16）与环境补偿单元（17）连接，激光头和环境补偿单元（17）通过USB2.0接口与PC机（18）相连。
6.如权利要求1所述的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于：所述切削力测试系统（25）用于测量数控转台的典型切削力，包括力传感器(20)、电荷放大器（21）和其相配套的数据采集装置（22），使用时待加工工件（23）放置在力传感器(20)上面通过力传感器采集典型切削工况下的切削力经电荷放大器（21）处理进入其相配套的数据采集装置（22）与PC机（18）之间通过USB2.0接口进行连接。
7.如权利要求1所述的一种模拟工况的数控转台试验台测试装置，其特征在于： 所述数据处理装置还包括打印机（32）、鼠标（33）和键盘（34），打印机（32）、鼠标（33）和键盘（34）通过USB2.0接口都与PC机（18）相连。
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