CN107202689B - 具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其中,两组支撑及驱动组件分别用于固定并驱动直角型附件铣头和伸长型附件铣头;扭矩加载组件中变速器的两个输出端分别连接两个附件铣头;附件铣头采用驱动电机作为动力源,并通过带传动副与其连接,附件铣头固定安装在附件铣头支撑组件内侧,两个附件铣头与变速箱的输出轴分别采用弹性联轴器连接;自动控制组件采集变速器两个输出端的扭矩及转速信号,并控制驱动电机及测功机的运行状态。本发明实现在模拟实际工况的条件下,对龙门镗铣床附件铣头进行可靠性试验,克服了目前龙门镗铣床附件铣头的可靠性试验装置不能够模拟加载扭矩,只能空转试验的问题。

Description

具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台
技术领域
[0001] 本发明属于龙门镗铣床的功能部件可靠性测试技术领域,适用于对龙门镗铣床附 件铣头可靠性测试,具体涉及具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台。
背景技术
[0002] 近几年随着装备制造业的快速发展,我国已成为龙门镗铣床生产及应用的大国, 目前国内研发的龙门镗铣床在精度、速度、大型化和多轴联动方面取得了明显进展。但随着 功能的增多,故障隐患增多,先进功能和性能指标不能维持,可靠性问题严重,已经成为企 业、用户与销售市场关注的焦点和龙门镗铣床产业发展的瓶颈。国产龙门镗铣床可靠性水 平偏低的主要原因之一是国产龙门镗铣床关键功能部件的可靠性水平较低,因此研究开发 龙门镗铣床关键功能部件可靠性试验装置和试验技术具有重要的实际意义。附件铣头作为 龙门镗铣床的关键功能部件之一,其自身的可靠性水平对整机的可靠性水平有重要的影 响。
[0003] 我国的龙门镗铣床关键功能部件可靠性试验研究起步较晚,目前仅有一些功能简 单的可靠性试验装置。例如,某些试验台可以对附件铣头进行空运转试验,空运转试验没有 施加载荷,与真实的工况差距较大。因此,研宄和开发具有模拟实际工况的附件铣头可靠性 试验台并开展可靠性试验,提升国产附件铣头及龙门镗铣床整机的可靠性水平具有重要的 实际应用价值。
发明内容
[0004] 本发明针对上述现有技术中存在的缺陷,提供了具有扭矩加载的龙门镗铣床附件 铣头可靠性试验台,以实现在模拟实际工况的条件下,对龙门镗铣床附件铣头进行可靠性 试验,克服了目前龙门镗铣床附件铣头的可靠性试验装置不能够模拟加载扭矩,只能空转 试验的问题,结合说明书附图,本发明的技术方案如下:
[0005] 具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,所述试验台由两组支撑及驱 动组件、扭矩加载组件和自动控制组件组成;
[0006] 所述支撑及驱动组件均由一组附件铣头驱动组件和一组附件铣头支撑组件组成, 其中,一号支撑及驱动组件4用于固定并驱动直角型附件铣头11,二号支撑及驱动组件5用 于固定并驱动伸长型附件铣头24;
[0007] 所述扭矩加载组件由测功机2与变速器3连接组成,变速器3的两个输出端分别连 接位于变速器3侧面的直角型附件铣头11和位于变速器3上方的伸长型附件铣头24;
[0008]所述附件铣头驱动组件采用驱动电机作为动力源,并通过带传动副与附件铣头连 接,所述附件铣头支撑组件采用框架式结构,附件铣头固定安装在附件铣头支撑组件内侧, 附件铣头驱动组件固定安装在附件铣头支撑组件外侧;
[0009] 两个附件铣头与所述变速器3的输出轴分别采用弹性联轴器连接;
[0010] 所述自动控制组件采集变速器3两个输出端的扭矩及转速信号,并控制驱动电机 及测功机的运行状态。
[0011] 所述一号支撑及驱动组件4由直角型附件铣头支撑组件和直角型附件铣头驱动组 件组成;
[0012] 所述直角型附件铣头支撑组件由一号支撑板17、一号支撑架14和底板16组成,所 述一号支撑架14为箱体式结构,一号支撑架14的两侧面焊接有X型加强筋,一号支撑架14的 顶沿开有凹槽,直角型附件铣头H的顶部定位在所述凹槽内,并通过一号支撑板17将直角 型附件铣头11固定在一号支撑架14内,所述底板16由底平板和U型调整架组成,底平板为固 定基座,一号支撑架14固定在U型调整架上,通过调整U型调整架的高度调整底板16的高度;
[0013] 所述直角型附件铣头驱动组件由一号皮带轮10、二号皮带轮18、一号皮带19、一号 驱动电机20、一号电机支架21和一号调整支架22组成,所述一号皮带轮10下端与直角型附 件铣头11同轴连接,二号皮带轮18同轴连接在一号驱动电机20的输出轴上,安装在一号支 撑架14外侧的所述一号调整支架22为三棱柱体,在一号调整支架22的外侧面上还开有长条 孔,一号驱动电机20通过一号电机支架21安装在一号调整支架22外侧的长条孔内,一号电 机支架21沿着长条孔调整安装位置,进而调整一号皮带19的松紧度。
[0014] 所述二号支撑及驱动组件5由伸长型附件铣头支撑组件和伸长型附件铣头驱动组 件组成;
[0015] 所述伸长型附件铣头支撑组件包括二号支撑板27和二号支撑架25,所述二号支撑 架25为箱体式结构,二号支撑架25的两侧面焊接有X型加强筋,二号支撑架25的顶沿开有凹 槽,伸长型附件铣头24的顶部定位在二号支撑架25的凹槽内,并通过二号支撑板27将伸长 型附件铣头24固定在二号支撑架25内,二号支撑架25的底部固定在变速器3的外壳体上; [0016] 所述伸长型附件铣头驱动组件包括三号皮带轮23、四号皮带轮29、二号皮带30、二 号驱动电机31、二号电机支架32以及二号调整支架33,所述三号皮带轮23下端与伸长型附 件铣头24同轴连接,四号皮带轮29同轴连接在二号驱动电机31的输出轴上,安装在二号支 撑架25外侧的所述二号调整支架33为三棱柱体,在二号支撑架25的外侧面上还开有长条 孔,二号驱动电机31通过二号电机支架32安装在二号调整支架33外侧的长条孔内,二号电 机支架32沿着长条孔调整安装位置,进而调整二号皮带30的松紧度。
[0017] 在所述扭矩加载组件中,测功机2的输出轴通过联轴器与变速器输入轴34同轴连 接,所述变速器3中设有两根输出轴,分别通过弹性联轴器与直角型附件铣头11和伸长型附 件铣头24的输出端连接,所述输出轴通过拨叉的拨动实现与变速器输入轴34之间动力的传 动与断开。
[0018] 进一步地,所述变速器3内设有变速器输入轴34、一号变速器输出轴35、二号变速 器输出轴36变速器中间轴39,两对圆柱齿轮副和一对圆锥齿轮副;
[0019] 所述二号变速器输出轴36与变速器输入轴34平行设置,并通过一对圆柱齿轮啮合 传动连接,变速器输入轴34通过另一对圆柱齿轮与一根变速器中间轴39传动连接,变速器 中间轴39通过一对圆锥齿轮与一号变速器输出轴35传动连接,所述二号变速器输出轴36上 安装有二号拨叉38,通过拨动二号拨叉38,实现二号变速器输出轴36与变速器输入轴34之 间动力的传动与断开,在所述变速器中间轴39上安装有一号拨叉37,通过拨动一号拨叉37, 实现变速器中间轴39与变速器输入轴34之间动力的传动与断开,进而实现控制一号变速器 输出轴35与变速器输入轴34之间动力的传动与断开。
[0020] 进一步地,所述弹性联轴器由一号连接盘12、弹性体13和二号连接盘15组成,所述 一号连接盘12为阶梯轴形,一号连接盘12外侧的小径轴与变速器输出轴端通过法兰端面连 接,一号连接盘12内侧的大径轴端面上沿外侧圆周方向均匀加工有盲孔,二号连接盘15外 侧的小径轴与附件铣头的输出端通过法兰端面与键连接,二号连接盘15内侧的大径轴端面 上沿外侧圆周方向也均匀加工有盲孔,所述弹性体13安装在一号连接盘12与二号连接盘15 之间的盲孔内。
[0021] 所述自动控制组件由上位工控机、下位可编程控制器PLC、扭矩转速传感器和下位 测功机控制仪组成,下位可编程控制器PLC和下位测功机控制仪的上游分别与上位工控机 通讯连接,下位可编程控制器PLC电连接电机驱动器进而控制驱动电机运转,下位测功机控 制仪电连接所述测功机,所述扭矩转速传感器安装在变速器3的两个输出端,上位工控机通 过A/D卡采集扭矩转速传感器监测到的数据,并进行闭环控制。
[0022] 所述自动控制组件还包括冷却机控制器,上位工控机通过冷却机控制器来控制冷 却机给测功机提供冷却水,使得测功机正常运转。
[0023]与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0024] 1.本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台采用测功机 对附件铣头进行扭矩加载,来模拟附件铣头在真实加工过程中所受的扭矩。通过对被测的 附件铣头进行模拟真实工况的可靠性试验,暴露和激发产品的潜在故障,为产品的可靠性 增长和评估提供实用的基础数据。
[0025] 2.本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台可以搭载两 种不同类型的附件铣头,即伸长型和直角型,针对两种类型的附件铣头可以同步或异步进 行试验。拓展了可靠性试验台的应用范围,同时也提高了可靠性试验的效率。
[0026] 3.本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台中调整支架 设计成三棱柱形,便于调整皮带的松紧程度,提高试验的可操作性。
[0027] 4.本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台针对不同型 号和不同尺寸的附件铣头,只需要更换支撑架或底板就可以对其进行可靠性试验,体现了 本试验台的灵活性和通用性。
附图说明
[0028]图1为本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台对伸长型 附件铣头和直角型附件铣头同时进行加载时的轴侧图;
[0029]图2为本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台中,直角 型附件铣头驱动组件和直角型附件铣头支撑组件的轴侧图;
[0030] 图3为本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台中,伸长 型附件铣头驱动组件和伸长型附件铣头支撑组件的轴侧图;
[0031] 图4为本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台中,弹性 联轴器的分解式轴侧图;
[0032]图5为本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台中,自动 控制系统的结构原理框图;
[0033]图6为本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台中,变速 器的传动结构简图。
[0034]图中:
[0035] 1 •地平铁, 2 •测功机, 3 •变速器, 4. 一号支撑及驱动组件,
[0036] 5.二号支撑及驱动组件,6 •控制柜, 7.—号弹性联轴器, 8. 扭矩转速传感器,
[0037] 9.传感器支座, 10.—号皮带轮, 11.直角型附件铣头,12. 一号连接盘,
[0038] 13•弹性体, 14. 一号支撑架, 15.二号连接盘, 16. 底板,
[0039] 17.—号支撑板, 18.二号皮带轮, 19. 一号皮带, 20. 一号驱动电机,
[0040] 21 •—号电机支架, 22. —号调整支架, 23.三号皮带轮, 24. 伸长型附件铣头,
[0041] 25.二号支撑架, 26.二号弹性联轴器, 27.二号支撑板, 28. 二号调整支架,
[0042] 29.四号皮带轮, 30.二号皮带, 31.二号驱动电机, 32. 二号电机支架,
[0043] 33•二号调整支架, 34•变速器输入轴, 35.—号变速器输出轴,36. 二号变速器输出轴,
[0044] 37•—号拨叉, 38.二号拨叉, 39.变速器中间轴。
具体实施方式
[0045]为进一步阐述本发明的技术方案,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下: [0046]本发明公开了具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,所述试验台主 要由附件铣头驱动组件、附件铣头支撑组件、扭矩加载组件和自动控制组件组成。其中,所 述附件铣头驱动组件包括直角型附件铣头驱动组件和伸长型附件铣头驱动组件;所述附件 铣头支撑组件包括直角型附件铣头支撑组件和伸长型附件铣头支撑组件;所述扭矩加载组 件包括测功机和变速器;所述自动控制组件包括上位工控机、下位可编程控制器PLC、A/D 卡、扭矩转速传感器、下位测功机控制仪和冷却机控制器。
[0047]如图1所示,测功机2、变速器3相邻地安装在地平铁1上,测功机2的输出轴通过联 轴器与变速器3的输入轴同轴连接;一号支撑及驱动组件4由直角型附件铣头支撑组件和直 角型附件铣头驱动组件组成,直角型附件铣头安装在直角型附件铣头支撑组件内部,直角 型附件铣头驱动组件固定安装在直角型附件铣头支撑组件外部,直角型附件铣头支撑组件 安装在地平铁1上;与一号支撑及驱动组件4相类似地,二号支撑及驱动组件5由伸长型附件 铣头支撑组件和伸长型附件铣头驱动组件组成,伸长型附件铣头安装在伸长型附件铣头支 撑组件内部,伸长型附件铣头驱动组件固定安装在伸长型附件铣头支撑组件外部,伸长型 附件铣头支撑组件安装在变速器3的外壳体的上表面;所述变速器3有一个输入轴和两个输 出轴,变速器3的输入轴与测功机2的输出轴通过联轴器同轴连接,变速器3的一个输出轴与 直角型附件铣头的输出端通过一号弹性联轴器7同轴连接,变速器3的另一个输出轴与伸长 型附件统头的输出端通过二号弹性联轴器同轴连接;在变速器3的两个输出轴上均安装有 扭矩转速传感器8,其中,与直角型附件铣头对应安装的扭矩转速传感器8通过传感器支架9 支撑安装,所述传感器支架9安装在地平铁1上;自动控制组件中的显示器、上位工控机、下 位可编程控制器PLC、A/D卡、下位测功机控制仪和冷却机控制器均安装在控制柜6内。
[0048]如图2所示,所述一号支撑及驱动组件4由直角型附件铣头支撑组件和直角型附件 铣头驱动组件组成,其中,所述直角型附件铣头支撑组件包括一号支撑板17、一号支撑架14 和底板I6。所述一号支撑架14为长方形的箱体式结构,一号支撑架14的两侧面沿对角线方 向焊接有X型加强筋,加强筋用以提高支撑架的支撑强度,一号支撑架14的侧面顶沿开有凹 槽,待测试的直角型附件铣头11安装在支撑架14的内侧,直角型附件铣头11的顶部定位在 一号支撑架14顶沿的凹槽内,使直角型附件铣头11的顶面与一号支撑架14的顶沿平齐,并 通过一号支撑板17将直角型附件铣头11固定在一号支撑架14上,直角型附件铣头11的输出 端朝向一号支撑架14的前侧,进而与位于一号支撑架14侧面的呈水平设置的变速器输出轴 连接;所述底板16由底平板和U型调整架组成,底平板为板类结构件,底平板的四周加工有 安装孔,并通过T型螺母固定在地平铁1上,U型调整架通过螺栓固定于底平板的上表面,一 号支撑架14的底部通过螺栓固定在U型调整架上,通过调整U型调整架的高度可实现调整整 个底板16的高度,进而适应并匹配不同尺寸的直角型附件铣头。
[0049] 如图2所示,所述直角型附件铣头驱动组件包括一号皮带轮10、二号皮带轮18、一 号皮带19、一号驱动电机20、一号电机支架21和一号调整支架22。所述一号皮带轮1〇为筒 型,一号皮带轮10通过其下端的法兰盘与直角型附件铣头11的输入端同轴连接,二号皮带 轮18通过花键同轴连接在一号驱动电机20的输出轴上,一号驱动电机20通过一号电机支架 21沿竖直方向设置安装,一号皮带轮10与二号皮带轮18之间通过一号皮带19传动连接;所 述一号调整支架22为三棱柱体,一号调整支架22的一个侧面通过螺栓固定安装在一号支撑 架14的外侧面上,且一号调整支架22的外侧面与一号支撑架14的外侧面之间在水平方向上 形成夹角,一号调整支架22的外侧面上还开有长条孔,所述一号电机支架21为直角L型,一 号驱动电机20安装在一号电机支架21的顶面上,一号电机支架21的侧面通过螺栓固定在一 号调整支架22的外侧面上,且一号电机支架21能够沿着一号调整支架22外侧面的长条孔调 整安装位置,进而调整二号皮带轮18与一号皮带轮10的连接距离,实现对一号皮带19松紧 程度的调整,以适应于不同尺寸的直角附件铣头,其中所述一号皮带轮1〇和二号皮带轮18 均为三槽皮带轮。
[0050]如图3所示,所述二号支撑及驱动组件5由伸长型附件铣头支撑组件和伸长型附件 铣头驱动组件组成,其中,伸长型附件铣头支撑组件包括二号支撑板27和二号支撑架25,所 述伸长型附件铣头支撑组件的结构与前述直角型附件铣头支撑组件的结构相类似,即,所 述二号支撑架25为长方形的箱体式结构,二号支撑架25的两侧面沿对角线方向焊接有X型 加强筋,加强筋用以提高支撑架的支撑强度,二号支撑架25的侧面顶沿开有凹槽,待测试的 伸长型附件铣头24安装在二号支撑架25的内侧,伸长型附件铣头24的顶部定位在二号支撑 架25顶沿的凹槽内,使伸长型附件铣头24的顶面与二号支撑架25的顶沿平齐,并通过二号 支撑板27将伸长型附件铣头24固定在二号支撑架25上,伸长型附件铣头24的输出端朝向二 号支撑架25的底部,进而与位于二号支撑架25下方的呈竖直方向设置的另一变速器输出轴 连接;二号支撑架25的底部通过螺栓固定在变速器3的外壳体上表面。
[0051 ]如图3所示,所述伸长型附件铣头驱动组件的结构与前述直角型附件铣头驱动组 件的结构相同,即,所述伸长型附件铣头驱动组件包括三号皮带轮23、四号皮带轮29、二号 皮带30、二号驱动电机31、二号电机支架M以及二号调整支架33。所述三号皮带轮23为筒 型,三号皮带轮23通过其下端的法兰盘与伸长型附件铣头24的输入端同轴连接,四号皮带 轮29通过花键同轴连接在二号驱动电机31的输出轴上,二号驱动电机31通过二号电机支架 32沿竖直方向设置安装,三号皮带轮23与四号皮带轮29之间通过二号皮带30传动连接;所 述二号调整支架33为三棱柱体,二号调整支架33的一个侧面通过螺栓固定安装在二号支撑 架25的外侧面上,且二号调整支架:33的外侧面与二号支撑架25的外侧面之间在水平方向上 形成夹角,二号调整支架33的外侧面上还开有长条孔,所述二号电机支架32为直角L型,二 号驱动电机31安装在二号电机支架32的顶面上,二号电机支架32的侧面通过螺栓固定在二 号调整支架33的外侧面上,且二号电机支架32能够沿着二号调整支架33外侧面的长条孔调 整安装位置,进而调整三号皮带轮23与四号皮带轮29的连接距离,实现对二号皮带30松紧 程度的调整,以适应于不同尺寸的伸长型附件铣头,其中所述三号皮带轮23和四号皮带轮 29均为三槽皮带轮。
[0052]如图1和图6所示,本发明所述试验台的扭矩加载组件包括测功机2、变速器3以及 弹性联轴器。如前所述,所述测功机2、变速器3相邻地安装在地平铁1上,测功机2的输出轴 通过联轴器与变速器输入轴34同轴连接,所述变速器3中设有两根相互垂直设置的输出轴 分别为一号变速器输出轴35和二号变速器输出轴36,所述二号变速器输出轴36与变速器输 入轴34平行设置,并通过一对圆柱齿轮啮合传动连接,变速器输入轴34的动力直接通过一 对圆柱齿轮传递至二号变速器输出轴36,二号变速器输出轴36与所述直角型附件铣头11的 输出端连接;变速器输入轴34通过另一对圆柱齿轮与一根变速器中间轴39传动连接,变速 器中间轴39通过一对圆锥齿轮与一号变速器输出轴35传动连接,一号变速器输出轴35与变 速器中间轴39相垂直,一号变速器输出轴35与所述伸长型附件铣头24的输出端连接。所述 二号变速器输出轴36上安装有二号拨叉38,通过拨动二号拨叉38,实现二号变速器输出轴 36与变速器输入轴M之间动力的传递与断开;在所述变速器中间轴39上安装有一号拨叉 37,通过拨动一号拨叉37,实现变速器中间轴39与变速器输入轴34之间动力的传动与断开, 进而实现控制一号变速器输出轴35与变速器输入轴34之间动力的传动与断开。所述一号拨 叉37和二号拨叉38分别相互独立地控制二号变速器输出轴36与直角型附件铣头11之间、一 号变速器输出轴35与伸长型附件铣头24之间动力的传递与断开,最终实现了测控机对直角 型附件铣头11与伸长型附件铣头24的同步加载或异步加载。
[0053]如图2和图3所示,如前所述,二号变速器输出轴36与直角型附件铣头11之间通过 一号弹性联轴器7连接,一号变速器输出轴35与伸长型附件铣头24之间通过二号弹性联轴 器26连接,且在二号变速器输出轴36与一号变速器输出轴35上均安装有一个扭矩转速传感 器,以检测两个输出轴的扭矩及转速信号。
[0054]如图2和图4所示,所述一号弹性联轴器7由一号连接盘12、弹性体13和二号连接盘 I5组成,所述一号连接盘I2为阶梯轴形,一号连接盘12外侧的小径轴与扭矩转速传感器的 输出端通过法兰端面连接,一号连接盘12内侧的大径轴端面上沿外侧圆周方向均匀加工有 一圈用于安装弹性体I3的盲孔,二号连接盘I5外侧的小径轴与直角型附件铣头11的输出端 通过法兰端面与键连接,二号连接盘15内侧的大径轴端面上沿外侧圆周方向也均匀加工有 一圈用于安装弹性体13的盲孔,所述弹性体13安装在一号连接盘12与二号连接盘15之间的 盲孔内。
[0055] 所述二号弹性联轴器26与一号弹性联轴器7的结构及功能完全相同,此处不再赘 述。
[0056] 如前所述,自动控制组件中包括上位工控机、下位可编程控制器PLC、A/D卡、下位 测功机控制仪、冷却机控制器以及两个扭矩转速传感器,其中一个扭矩传感器安装在与直 角型附件铣头的输出端对应安装的二号变速器输出轴36上,以检测测功机所加载在直角型 附件铣头的扭矩及转速数据;另一个扭矩转速传感器安装在与伸长型附件铣头的输出端对 应安装的一号变速器输出轴35上,以检测测功机所加载在伸长型附件铣头的扭矩及转速数 据;其中,与直角型附件铣头对应安装的扭矩转速传感器8通过传感器支架9支撑安装,所述 传感器支架9安装在地平铁1上。
[0057] 如图5所示,所述扭矩转速传感器依次通过信号放大器和A/D卡将测功机所加载的 扭矩数据信号和转速数据信号反馈给上位工控机;所述下位可编程控制器PLC的上行方向 与上位工控机通讯连接,下行方向分别与伸长型附件铣头电机驱动器和直角型附件铣头电 机驱动器电连接,伸长型附件铣头电机驱动器和直角型附件铣头电机驱动器的控制信号输 出端分别与伸长型附件铣头伺服电机和直角型附件铣头伺服电机的电源接口和编码器接 口电连接;上位工控机的控制界面是由LabVIEW编制,与下位可编程控制器PLC通过RS232C 端口进行串口通讯;所述的下位测功机控制仪的上行方向通过RS232C端口与上位工控机的 RS232C端口连接,下位测功机控制仪输出控制信号给测功机,以控制测功机加载的扭矩。扭 矩转速传感器将检测到的扭矩及转速信号经过信号放大器放大后由上位工控机的A/D卡进 行数控采集,实现闭环控制,并且所加载的扭矩以及转速在LabVIEW控制界面实时显示。测 试台外部的冷却机与上位工控机电连接,测功机在工作过程中需要冷却水时,上位工控机 通过向冷却机控制器来控制冷却机给测功机2提供冷却水。
[0058] 本发明所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台的工作原理及工 作过程简述如下:
[0059] 在对伸长型附件铣头和直角型附件铣头同时进行可靠性加载试验时,首先通过变 速器内的拨叉实现变速器输入轴分别与一号变速器输出轴和二号变速器输出轴的传动连 接,变速器的动力输入端与测功机的动力输出端连接。
[0060] 在试验之前,调整好驱动组件中的皮带的松紧程度以及各零件之间的配合。最后 通过上位工控机来控制,在LabVIEW控制界面上选定一定参数通过RS232C端口,上位工控机 与下位测功机控制仪通讯,控制下位测功机控制仪控制测功机给变速器的输入轴施加扭 矩,通过变速器的减速增扭作用,将扭矩施加给伸长型附件铣头和直角型附件统头,对应的 扭矩转速传感器将检测到的扭矩及转速信号通过信号放大器和A/D卡反馈给上位工控机, 进行闭环控制,同时进行实时监控。
[0061] 与此同时,上位工控机通过冷却机控制器来控制冷却机,给测功机提供冷却水,使 得测功机能够长时间正常的运转。
[0062] 如果需要单独对一种类型的附件铣头进行可靠性加载试验时,只需要通过变速器 内的拨叉拨动,使得变速器的输入轴与相应的变速器输出轴连接,后续步骤如前所述,此处 不再赘述。
[0063]本发明所述的具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头的可靠性试验台在对附件铣 头进行可靠性试验时,根据需要模拟的切削工况,设置好各个切削参数。在hbVIEW界面上 设置好加载时间、加载扭矩以及转速等各项参数,试验开始后,上位工控机通过控制附件铣 头伺服电机驱动附件铣头转动,利用测功机对其施加扭矩负载进行附件统头的可靠性试 验。

Claims (8)

1. 具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于:所述试验台由两 组支撑及驱动组件、扭矩加载组件和自动控制组件组成; 所述支撑及驱动组件均由一组附件铣头驱动组件和一组附件铣头支撑组件组成,其 中,一号支撑及驱动组件(4)用于固定并驱动直角型附件铣头(11),二号支撑及驱动组件 (5)用于固定并驱动伸长型附件铣头(24); 所述扭矩加载组件由测功机(2)与变速器(3)连接组成,变速器(3)的两个输出端分别 连接位于变速器(3)侧面的直角型附件铣头(11)和位于变速器(3)上方的伸长型附件铣头 (24); 所述附件铣头驱动组件采用驱动电机作为动力源,并通过带传动副与附件铣头连接, 所述附件铣头支撑组件采用框架式结构,附件铣头固定安装在附件铣头支撑组件内侧,附 件铣头驱动组件固定安装在附件铣头支撑组件外侧; 两个附件铣头与所述变速器C3)的输出轴分别采用弹性联轴器连接; 所述自动控制组件采集变速器(3)两个输出端的扭矩及转速信号,并控制驱动电机及 测功机的运行状态。
2. 如权利要求1所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 所述一号支撑及驱动组件(4)由直角型附件铣头支撑组件和直角型附件铣头驱动组件 组成; 所述直角型附件铣头支撑组件由一号支撑板(17)、一号支撑架(14)和底板(ie)组成, 所述一号支撑架(14)为箱体式结构,一号支撑架(14)的两侧面焊接有X型加强筋,一号支撑 架(14)的顶沿开有凹槽,直角型附件铣头(11)的顶部定位在所述凹槽内,并通过一号支撑 板(17)将直角型附件铣头(11)固定在一号支撑架(14)内,所述底板(ie)由底平板和U型调 整架组成,底平板为固定基座,一号支撑架(14)固定在U型调整架上,通过调整U型调整架的 高度调整底板(16)的高度; 所述直角型附件铣头驱动组件由一号皮带轮(1〇)、二号皮带轮(18)、一号皮带(I9)、一 号驱动电机(20)、一号电机支架(21)和一号调整支架(22)组成,所述一号皮带轮(10)下端 与直角型附件铣头(11)同轴连接,二号皮带轮(18)同轴连接在一号驱动电机(20)的输出轴 上,安装在一号支撑架(14)外侧的所述一号调整支架(2¾为三棱柱体,在一号调整支架 (22)的外侧面上还开有长条孔,一号驱动电机(20)通过一号电机支架(21)安装在一号调整 支架(22)外侧的长条孔内,一号电机支架(21)沿着长条孔调整安装位置,进而调整一号皮 带(19)的松紧度。
3. 如权利要求1所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 所述二号支撑及驱动组件(5)由伸长型附件铣头支撑组件和伸长型附件铣头驱动组件 组成; 所述伸长型附件铣头支撑组件包括二号支撑板(27)和二号支撑架(25),所述二号支撑 架(25)为箱体式结构,二号支撑架(25)的两侧面焊接有X型加强筋,二号支撑架(25)的顶沿 开有凹槽,伸长型附件铣头(24)的顶部定位在二号支撑架(25)的凹槽内,并通过二号支撑 板(27)将伸长型附件铣头(24)固定在二号支撑架(25)内,二号支撑架(2¾的底部固定在变 速器⑶的外壳体上; 所述伸长型附件铣头驱动组件包括三号皮带轮(23)、四号皮带轮(29)、二号皮带(30)、 二号驱动电机(31)、二号电机支架(32)以及二号调整支架(33),所述三号皮带轮(23)下端 与伸长型附件铣头(24)同轴连接,四号皮带轮(29)同轴连接在二号驱动电机(31)的输出轴 上,安装在二号支撑架(25)外侧的所述二号调整支架(33)为三棱柱体,在二号支撑架(25) 的外侧面上还开有长条孔,二号驱动电机(31)通过二号电机支架(32)安装在二号调整支架 (3¾外侧的长条孔内,二号电机支架(32)沿着长条孔调整安装位置,进而调整二号皮带 (30)的松紧度。
4.如权利要求1所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 在所述扭矩加载组件中,测功机(2)的输出轴通过联轴器与变速器输入轴(34)同轴连 接,所述变速器⑶中设有两根输出轴,分别通过弹性联轴器与直角型附件铣头(11)和伸长 型附件铣头(24)的输出端连接,所述输出轴通过拨叉的拨动实现与变速器输入轴(34)之间 动力的传动与断开。
5.如权利要求4所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 所述变速器(3)内设有变速器输入轴(34)、一号变速器输出轴(35)、二号变速器输出轴 (36) 变速器中间轴(39),两对圆柱齿轮副和一对圆锥齿轮副; 所述二号变速器输出轴(36)与变速器输入轴(34)平行设置,并通过一对圆柱齿轮啮合 传动连接,变速器输入轴(34)通过另一对圆柱齿轮与一根变速器中间轴(39)传动连接,变 速器中间轴(39)通过一对圆锥齿轮与一号变速器输出轴(35)传动连接,所述二号变速器输 出轴(36)上安装有二号拨叉(38),通过拨动二号拨叉(38),实现二号变速器输出轴(36)与 变速器输入轴(34)之间动力的传动与断开,在所述变速器中间轴(39)上安装有一号拨叉 (37) ,通过拨动一号拨叉(37),实现变速器中间轴(39)与变速器输入轴(34)之间动力的传 动与断开,进而实现控制一号变速器输出轴(35)与变速器输入轴(34)之间动力的传动与断 开。
6.如权利要求4所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 所述弹性联轴器由一号连接盘(12)、弹性体(13)和二号连接盘(15)组成,所述一号连 接盘(12)为阶梯轴形,一号连接盘(12)外侧的小径轴与变速器输出轴端通过法兰端面连 接,一号连接盘(12)内侧的大径轴端面上沿外侧圆周方向均匀加工有盲孔,二号连接盘 (15)外侧的小径轴与附件铣头的输出端通过法兰端面与键连接,二号连接盘(15)内侧的大 径轴端面上沿外侧圆周方向也均匀加工有盲孔,所述弹性体(13)安装在一号连接盘(12)与 二号连接盘(15)之间的盲孔内。
7.如权利要求1所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 所述自动控制组件由上位工控机、下位可编程控制器PLC、扭矩转速传感器和下位测功 机控制仪组成,下位可编程控制器PLC和下位测功机控制仪的上游分别与上位工控机通讯 连接,下位可编程控制器PLC电连接电机驱动器进而控制驱动电机运转,下位测功机控制仪 电连接所述测功机,所述扭矩转速传感器安装在变速器⑶的两个输出端,上位工控机通过 A/D卡采集扭矩转速传感器监测到的数据,并进行闭环控制。
8.如权利要求1所述具有扭矩加载的龙门镗铣床附件铣头可靠性试验台,其特征在于: 所述自动控制组件还包括冷却机控制器,上位工控机通过冷却机控制器来控制冷却机 给测功机提供冷却水,使得测功机正常运转。
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