CN104677621A - 重型机床滑枕可靠性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种重型机床滑枕的可靠性试验台，其主要应用于重型机床滑枕部件的可靠性试验。本试验台是通过两个垂直布置的液压缸加载来模拟重型机床滑枕部件在实际加工过程中所受的轴向和径向切削载荷，内筒与外壳通过轴承连接，内筒旋转模拟主轴的旋转运动，压力传感器用于控制模拟切削力的大小。应用此试验台，能够真实地模拟滑枕部件所受的实际切削载荷，同时通过改变切削载荷来模拟不同的切削工况，可以方便、快速对重型机床滑枕进行可靠性试验，为重型机床关键部件的设计与制造提供试验数据。

Description

重型机床滑枕可靠性试验台

技术领域

本发明涉及一种重型机床滑枕可靠性试验台。

背景技术

可靠性试验是获取故障数据、建立可靠性分析模型、进行故障诊断分析和可靠性设计的主要方法，能保证产品具有较高的可靠性。机床整机可靠性试验一般是在机床实际工作中收集机床的故障信息，其优点是能够充分收集机床各类故障数据，真实反映机床的可靠性水平，缺点在于机床整机的现场可靠性试验周期较长、试验条件难以控制，对故障记录人员的工作责任心要求极高，且试验时间长，试验成本高。因此机床整机的现场可靠性试验并不是进行机床可靠性试验的最佳方法。

试验台可靠性试验可以针对机床故障多发的关键部件进行加速试验和故障的主动激发试验，即在不超过机床承载能力的情况下，对机床施加尽可能严酷的试验条件，尽早激发出机床关键部件的故障，或者对机床关键部件的某一项或几项故障有针对性的施加试验条件，激发出机床关键部件的特定故障信息。试验台可靠性试验具有试验周期短、试验条件可控、试验环境相对较好以及试验效率高等诸多优点，将会成为机床可靠性试验的主要方法。

对收集到的重型机床故障记录进行统计分析，发现机床滑枕部件为重型机床故障多发部件之一。滑枕部件安装于重型机床主轴箱内，其自身结构复杂，内部还装有主轴系统。机床的加工操作需要通过滑枕的伸缩来完成，滑枕在悬臂状态下工作，易变形，更重要的是易发生故障。所以滑枕部件不仅对重型机床的加工精度有很大影响，而且对重型机床整机的可靠性水平影响极大。

综上所述，关键功能部件滑枕的可靠性试验研究是重型机床可靠性试验研究的重要内容，设计一套能够模拟实际切削工况的滑枕可靠性试验台又是完成滑枕可靠性试验的主要手段。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能够真实地模拟滑枕部件所受的实际切削载荷的重型机床滑枕可靠性试验台。

为达到上述目的，本发明的重型机床滑枕可靠性试验台，包括圆筒状外壳，所述圆筒状外壳内设有内筒，所述内筒通过轴承与所述外壳相连，所述外壳和所述内筒通过设置在外壳和内筒端部的端盖以及设置在外壳外部的外顶盖和设置在外壳和所述内筒之间的内顶盖进行封装。

其中，所述内筒内设有模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的轴向切削力的轴向加载液压缸和模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的径向切削力的径向加载液压缸，其中所述的轴向加载液压缸和径向加载液压缸相互垂直放置。

特别地，还包括模拟刀具。所述模拟刀具包括刀壳以及通过放置在所述刀壳端部的端盖封装在刀壳内的刀体，所述刀体通过角接触球轴承与所述刀壳相连，所述角接触球轴承通过垫片和套设在所述刀体上的轴套轴向固定，所述刀体的前端连接有伸出刀壳外部的刀柄，所述刀体的尾端连接有推力轴承。

所述模拟刀具放置在所述内筒内，所述推力轴承承受所述轴向加载液压缸输出的轴向模拟切削力，所述轴向加载液压缸的活塞杆轴线与所述模拟刀具的轴线重合；所述角接触球轴承承受所述径向加载液压缸输出的径向模拟切削力。

进一步地，还包括电机。所述电机通过皮带轮驱动所述内筒模拟重型机床滑枕的主轴转动，所述内筒以轴向加载液压缸的伸缩杆的平行线为轴进行转动。

进一步地，所述外壳和所述内筒通过角接触球轴承相连。

具体地，还包括提供所述的轴向加载液压缸和径向加载液压缸液压油的旋转配油器。

进一步地，所述的轴向加载液压缸、径向加载液压缸的活塞杆端部均安装有控制切削载荷大小的压力传感器。

进一步地，还包括与所述外壳相连的底座。

本发明重型机床滑枕可靠性试验台，通过垂直放置的轴向加载液压缸和径向加载液压缸分别模拟主轴在切削加工时所受切削力，对滑枕进行可靠性试验，避免了传统现场可靠性试验的诸多缺点，同时为机床其它关键部件的可靠性试验提供参考。具体来说，本发明具有如下优点：

加载载荷可控：本发明所涉及的重型机床滑枕可靠性试验台依靠两个独立的液压缸来施加载荷，所施加载荷的大小由压力传感器显示，可以根据不同的工况要求施加不同的载荷，模拟多种切削工况下的滑枕可靠性试验。

适用广泛：本发明所涉及的重型机床滑枕可靠性试验台可根据实际情况，既可以将装置安装在机床上又可以独立建造可靠性试验台进行可靠性试验。

结构紧凑：本发明所涉及的重型机床滑枕可靠性试验台主要由外壳和内筒两大部分构成，外壳部分为钢圈结构，可将试验台固定在基座上，内筒部分由两个分别包含一个液压缸的型腔构成，两液压缸垂直分布，分别模拟实际切削中主轴所受的径向和轴向切削力。

附图说明

图1为本发明的重型机床滑枕可靠性试验台结构图；

图2为本发明的重型机床滑枕可靠性试验台安装图；

图3为本发明的重型机床滑枕可靠性试验台模拟刀具设计图；

图4为本发明的重型机床滑枕可靠性试验台液压缸液压控制图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例1

本实施例重型机床滑枕可靠性试验台，包括圆筒状外壳，所述圆筒状外壳内设有内筒，所述内筒通过轴承与所述外壳相连，所述外壳和所述内筒通过设置在外壳和内筒端部的端盖以及设置在外壳外部的外顶盖和设置在外壳和所述内筒之间的内顶盖进行封装。

其中，所述内筒内设有模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的轴向切削力的轴向加载液压缸和模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的径向切削力的径向加载液压缸，其中所述的轴向加载液压缸和径向加载液压缸相互垂直放置。

本实施例中，在使用过程中通过轴向加载向液压缸和径向加载液压缸来模拟主轴所受切削力，主轴设置在所述内筒内，主轴在内筒内进行转动，承受不同方向上的径向模拟切削力和轴向模拟切削力。

实施例2

如图1至3所示，本实施例重型机床滑枕可靠性试验台，包括圆筒状外壳，所述圆筒状外壳内设有内筒1，所述内筒通过轴承5与所述外壳相连，以实现在外壳固定的情况下，内筒可以自由转动的功能。所述外壳和所述内筒通过设置在外壳和内筒端部的端盖2以及设置在外壳外部的外顶盖3和设置在外壳和所述内筒之间的内顶盖4进行封装。

其中，所述内筒内设有模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的轴向切削力的轴向加载液压缸6和模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的径向切削力的径向加载液压缸10，其中所述的轴向加载液压缸和径向加载液压缸相互垂直放置。径向加载液压缸10与轴向加载液压缸6的活塞杆端部均安装有压力传感器11，用于控制切削载荷大小。

内筒分为两腔，右腔中装有轴向加载液压缸6和径向液加载压缸10，轴向加载液压缸6用于提供轴向模拟切削力，径向加载液压缸10用于提供径向模拟切削力，左腔中装有旋转配油器9，通过液压油路7可向液压缸提供液压油，左腔外部皮带轮8通过皮带与电机13连接，使内筒产生旋转运动。电机13通过皮带带动试验台内筒旋转。

进一步地，还包括模拟刀具，其中，所述模拟刀具包括刀壳40以及通过设置在所述刀壳端部的端盖封装在刀壳内的刀体，所述刀体通过角接触球轴承50与所述刀壳相连，所述角接触球轴承通过垫片60和套设在所述刀体上的轴套30轴向固定，所述刀体的前端连接有伸出刀壳外部的刀柄10，所述刀体的尾端连接有推力轴承70。

所述模拟刀具设置在所述内筒内，所述推力轴承承受所述轴向加载液压缸输出的轴向模拟切削力，所述轴向加载液压缸的活塞杆轴线与所述模拟刀具的轴线重合；所述角接触球轴承承受所述径向加载液压缸输出的径向模拟切削力。

本实施例中，使用模拟刀具代替了主轴，以解决液压缸活塞杆端部与主轴的直接接触问题。本实施例重型机床滑枕可靠性试验台的工作原理为：通过轴向加载液压液压缸和径向加载液压缸来模拟主轴所受切削力，同时通过模拟刀具来承受液压缸的输出载荷，将径向加载液压缸尾端固定在内筒内部，头部对准模拟刀具，通过径向加载液压缸输出载荷的大小来控制径向模拟切削力的大小，通过内筒结构的转动来带动液压缸围绕主模拟刀具转动，实现径向切削力的方向变化。将轴向加载液压缸尾端安装于内筒内，利用轴向加载液压缸模拟主轴所受的轴向切削力，在内筒转动的过程中，轴向加载液压缸的轴线始终保持与模拟刀具的轴线重合。

本实施例中，模拟刀具刀柄部位与机床所用的其它刀具完全相同，能够安装在机床主轴上，模拟刀具可安装在主轴上，同时在机床正常运转情况下，主轴带动模拟刀具转动，此时将不需要电机通过皮带轮带动内筒转动。这也是本实施例的一个衍生实施例。模拟刀具可以同时承受来自径向加载液压缸所施加的径向模拟切削力和轴向加载液压缸实施的轴向切削力。角接触球轴承50用于承接径向加载液压缸活塞杆所施加的径向力，端盖20与外圈40将角接触球轴承50密封，轴套30和垫片60用于轴向固定两个角接触球轴承50，推力轴承70用于传递活塞杆施加的轴向力，弹性挡圈80在受到轴向载荷时被压缩，使推力轴承与左端普通挡圈分离，实现轴承的正常运转。

如图4所示，重型机床滑枕可靠性试验台液压控制图中液压泵111提供液压系统的油压，安全阀211控制液压系统的压力不超过规定的压力，电液比例溢流阀311调节液压系统的输出压力，根据电液比例溢流阀的调定压力与输入电流成比例的原理，改变比例溢流阀的输入电流即可实现系统压力的无级调节。三位四通换向阀511右端电磁铁得电时，换向阀511处于左位，油液为液压缸911提供压力，使液压缸911输出推力，当压力达到压力继电器711的设定值时，压力继电器711发出电信号控制换向阀电磁铁断电，使其回到中位，液控单向阀611为液压缸911保持压力。当由于泄漏，压力表测定的压力慢慢变小低于压力继电器711的设定值时，压力继电器发出电信号使换向阀511右端电磁铁得电，换向阀重新回到左位，系统继续为液压缸提供压力。卸荷时，三位四通阀511连接到右位，通过油压使液压缸911有杆腔退回，同时使液控单向阀611打开，形成液压缸无杆腔回路。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：包括圆筒状外壳，所述圆筒状外壳内设有内筒，所述内筒通过轴承与所述外壳相连，所述外壳和所述内筒通过设置在外壳和内筒端部的端盖以及设置在外壳外部的外顶盖和设置在外壳和所述内筒之间的内顶盖进行封装。

其中，所述内筒内设有模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的轴向切削力的轴向加载液压缸和模拟重型机床滑枕部件在加工过程中所受的径向切削力的径向加载液压缸，其中所述的轴向加载液压缸和径向加载液压缸相互垂直放置。

2.根据权利要求1所述的重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：还包括模拟刀具，其中，所述模拟刀具包括刀壳以及通过设置在所述刀壳端部的端盖封装在刀壳内的刀体，所述刀体通过角接触球轴承与所述刀壳相连，所述角接触球轴承通过垫片和套设在所述刀体上的轴套轴向固定，所述刀体的前端连接有伸出刀壳外部的刀柄，所述刀体的尾端连接有推力轴承。

所述模拟刀具设置在所述内筒内，所述推力轴承承受所述轴向加载液压缸输出的轴向模拟切削力，所述轴向液压缸的活塞杆轴线与所述模拟刀具的轴线重合；所述角接触球轴承承受所述径向加载液压缸输出的径向模拟切削力。

3.根据权利要求1所述的重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：还包括电机，所述电机通过皮带轮驱动所述内筒模拟重型机床滑枕的主轴转动，所述内筒以轴向加载液压缸的伸缩杆的平行线为轴进行转动。

4.根据权利要求1所述的重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：所述外壳和所述内筒通过角接触球轴承相连。

5.根据权利要求1所述的重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：还包括提供所述的轴向加载液压缸和径向加载液压缸液压油的旋转配油器。

6.根据权利要求1所述的重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：所述的轴向加载液压缸、径向加载液压缸的活塞杆端部均安装有控制切削载荷大小的压力传感器。

7.根据权利要求1所述的重型机床滑枕可靠性试验台，其特征在于：还包括与所述外壳相连的底座。