CN107941500A - 数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，克服了没有弹性卡盘可靠性试验装置的问题，数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置包括被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)、模拟加载部分(Ⅱ)、故障检测部分(Ⅲ)、自动控制部分(Ⅳ)与地平铁(64)；其中地平铁(64)安装在地基上，被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)沿地平铁(64)的纵向安装在地平铁(64)的一侧，模拟加载部分(Ⅱ)沿地平铁(64)的纵向安装在地平铁(64)的另一侧，故障检测部分(Ⅲ)沿地平铁(64)的纵向安装在被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)与模拟加载部分(Ⅱ)之间的地平铁(64)上，自动控制部分(Ⅳ)通过其中的控制柜(44)安装在地平铁(64)一侧的地基上。
Description
技术领域
本发明涉及一种属于数控机床技术领域的试验装置，更确切的说，本发明涉及一种数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置。
背景技术
弹性卡盘是数控机床的一个关键功能部件，其可靠性水平直接影响整机的可靠性水平。可靠性试验是提高产品可靠性的主要途径之一，因此进行弹性卡盘的可靠性试验对于提高弹性卡盘的可靠性，并最终实现数控机床整机可靠性水平的增长具有重要意义。当前国内由于没有数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，无法开展弹性卡盘的实验室可靠性台架试验，仅能通过现场可靠性跟踪试验来获取故障数据、运行数据和维修数据，进而开展相应的可靠性分析。然而采用现场可靠性跟踪试验获取弹性卡盘故障数据、运行数据和维修数据的方法，试验周期长、试验不可控，而且试验不可复现，需消耗大量的人力、物力和财力，因此现场可靠性跟踪试验方法的实用性不强。相反，通过实验室可靠性台架试验可以快速获取故障数据、运行数据和维修数据，并且试验条件可控，试验过程可复制。
具有模拟弹性卡盘实际工况能力的可靠性试验装置是实现弹性卡盘实验室可靠性台架试验的前提，本发明提供了一种能同时对多个弹性卡盘进行工况模拟的可靠性试验装置，非常好的解决了通过现场可靠性跟踪试验获取故障数据、运行数据和维修数据方法的不足，也为短时间内获得多个弹性卡盘的故障数据、运行数据和维修数据，进而发现其薄弱环节并进行改进设计提供了可靠性试验基础，为数控机床整机可靠性的提高做出了贡献。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中没有弹性卡盘可靠性试验装置的问题，提供了一种数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置包括被试弹性卡盘固定部分、模拟加载部分、故障检测部分、自动控制部分与地平铁；
所述的地平铁安装在地基上，被试弹性卡盘固定部分沿纵向安装在地平铁的一侧，模拟加载部分沿纵向安装在地平铁的另一侧，被试弹性卡盘固定部分中的弹性卡盘支架与模拟加载部分中的传力挡板平行对正；故障检测部分沿纵向安装在被试弹性卡盘固定部分与模拟加载部分之间的地平铁上，故障检测部分中的滚珠丝杠与弹性卡盘支架平行；自动控制部分通过其中的控制柜安装在地平铁周围的地基上，自动控制部分和模拟加载部分、故障检测部分电线连接。
技术方案中所述的被试弹性卡盘固定部分还包括一号弹性卡盘固定元件、二号弹性卡盘固定元件、三号弹性卡盘固定元件、四号弹性卡盘固定元件与五号弹性卡盘固定元件；所述的一号弹性卡盘固定元件、二号弹性卡盘固定元件、三号弹性卡盘固定元件、四号弹性卡盘固定元件与五号弹性卡盘固定元件结构相同；一号弹性卡盘固定元件、二号弹性卡盘固定元件、三号弹性卡盘固定元件、四号弹性卡盘固定元件与五号弹性卡盘固定元件采用螺栓和螺母安装在弹性卡盘支架上，一号弹性卡盘固定元件、二号弹性卡盘固定元件、三号弹性卡盘固定元件、四号弹性卡盘固定元件与五号弹性卡盘固定元件相邻两者之间的距离相等，一号弹性卡盘固定元件、二号弹性卡盘固定元件、三号弹性卡盘固定元件、四号弹性卡盘固定元件与五号弹性卡盘固定元件距离地平铁的高度相等，弹性卡盘支架的底端采用螺栓与地平铁连接固定。
技术方案中所述的一号弹性卡盘固定元件为圆盘形结构件，由圆形法兰盘、圆环体与三个结构相同的短耳组成，圆形法兰盘与圆环体由左至右连成一体，圆形法兰盘与圆环体的回转轴线共线，沿圆形法兰盘与圆环体的回转轴线设置有三段式阶梯孔，阶梯孔的直径由右至左从大到小，大直径孔与中直径孔所形成的环形阶梯面上设置有三个成120°均匀分布的用于固定连接一号弹性卡盘的螺纹盲孔，一号弹性卡盘固定元件上的大直径孔的内孔壁与被试件一号弹性卡盘的外侧面之间为间隙配合；圆形法兰盘的周边沿其径向均匀分布有三个且与圆形法兰盘同厚度的短耳，三个短耳上分别设置有一个螺栓通孔。
技术方案中所述的弹性卡盘支架上端为一矩形长条平面板，矩形长条平面板上均匀分布着五组通孔，每组通孔分别包含三个且相邻两个成120°夹角的通孔，每组通孔分布情况与被试弹性卡盘固定部分中的一号弹性卡盘固定元件上的三个短耳的通孔分布情况相一致；弹性卡盘支架上端的矩形长条平面板上的每组通孔的同一侧还均匀分布有和故障检测部分中的一号力传感器支架、二号力传感器支架、三号力传感器支架、四号力传感器支架与五号力传感器支架的底座通孔相对应的螺纹通孔；弹性卡盘支架下端对称地设置两个结构相同的下端支架，上端的矩形长条平面板的底端面的两端与两个结构相同的下端支架的顶端连成一体；所述的下端支架包括有支撑主板、三角形的前肋板、三角形的后肋板与正方形的底座板；支撑主板的宽度与底座板的宽度相等，支撑主板垂直于底座板对称的中心线处，三角形的前肋板、三角形的后肋板对称地位于支撑主板的前端面与后端面和底座板的顶端面之间，并和支撑主板的前端面、后端面与底座板的顶端面连成一体，每个底座板上均匀分布有四个螺栓通孔，弹性卡盘支架通过两个相对称的前后设置有前、后肋板的下端支架的底座板分别与地平铁固定连接。
技术方案中所述的模拟加载部分还包括一号传力圆盘、二号传力圆盘、三号传力圆盘、四号传力圆盘、五号传力圆盘、U型板、一号气缸前支架、二号气缸前支架、气缸连接头、气缸、气缸动力源与气缸后支架；所述的一号传力圆盘、二号传力圆盘、三号传力圆盘、四号传力圆盘与五号传力圆盘上的三个支杆的螺杆端依次插入传力挡板上的五组通孔中并采用螺母固定连接；传力挡板的中间处与U型板两侧的安装耳板采用螺栓与螺母连接固定，U型板的中间凹槽的槽底与气缸连接头采用螺栓与螺母连接固定，气缸连接头的中心处与气缸的活塞杆头部焊接在一起，气缸的前端分别和一号气缸前支架与二号气缸前支架的上端采用螺栓固定连接，气缸的后端与气缸后支架的上端采用螺栓固定连接，一号气缸前支架、二号气缸前支架与气缸后支架的底座采用螺栓固定在地平铁上，气缸与气缸动力源之间采用软管连接。
技术方案中所述的故障检测部分包括力变化故障检测部分；所述的力变化故障检测部分包括一号力传感器、二号力传感器、三号力传感器、四号力传感器、五号力传感器、一号力传感器检测杆、二号力传感器检测杆、三号力传感器检测杆、四号力传感器检测杆、五号力传感器检测杆、一号力传感器支架、二号力传感器支架、三号力传感器支架、四号力传感器支架、五号力传感器支架、一号检测夹、二号检测夹、三号检测夹、四号检测夹与五号检测夹；所述的一号力传感器支架、二号力传感器支架、三号力传感器支架、四号力传感器支架与五号力传感器支架安装在弹性卡盘支架上，一号力传感器支架、二号力传感器支架、三号力传感器支架、四号力传感器支架与五号力传感器支架依次位于被试弹性卡盘固定部分中的一号弹性卡盘固定元件、二号弹性卡盘固定元件、三号弹性卡盘固定元件、四号弹性卡盘固定元件与五号弹性卡盘固定元件的左侧；一号力传感器、二号力传感器、三号力传感器、四号力传感器与五号力传感器采用螺栓依次固定安装在一号力传感器支架、二号力传感器支架、三号力传感器支架、四号力传感器支架与五号力传感器支架的右端面上；一号检测夹、二号检测夹、三号检测夹、四号检测夹与五号检测夹依次安装在被试的一号弹性卡盘、二号弹性卡盘、三号弹性卡盘、四号弹性卡盘与五号弹性卡盘的侧壁上，一号力传感器检测杆、二号力传感器检测杆、三号力传感器检测杆、四号力传感器检测杆与五号力传感器检测杆的螺杆端依次插入一号检测夹、二号检测夹、三号检测夹、四号检测夹与五号检测夹两侧夹臂上的通孔内，并采用螺母固定，一号力传感器检测杆、二号力传感器检测杆、三号力传感器检测杆、四号力传感器检测杆与五号力传感器检测杆的另一端依次和一号力传感器、二号力传感器、三号力传感器、四号力传感器与五号力传感器相接触。
技术方案中所述的故障检测部分还包括位移变化故障检测部分与温度变化故障检测部分；所述的温度变化故障检测部分包括一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器与五号温度传感器，一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器与五号温度传感器结构相同；所述的位移变化故障检测部分包括一号位移传感器检测杆、二号位移传感器检测杆、三号位移传感器检测杆、四号位移传感器检测杆、五号位移传感器检测杆、导轨、电机、位移传感器支架、位移传感器、一号位移传感器检测夹、二号位移传感器检测夹、三号位移传感器检测夹、四号位移传感器检测夹与五号位移传感器检测夹；所述的安装有滚珠丝杠、导轨与滑块的导轨底座采用螺栓固定连接在地平铁上，滚珠丝杠头部采用联轴器与电机相连接；位移传感器支架的底座采用螺栓与滑块的顶端连接，位移传感器采用螺栓固定安装在位移传感器支架的上端，一号位移传感器检测杆、二号位移传感器检测杆、三号位移传感器检测杆、四号位移传感器检测杆与五号位移传感器检测杆的长杆端头部依次和一号位移传感器检测夹、二号位移传感器检测夹、三号位移传感器检测夹、四号位移传感器检测夹与五号位移传感器检测夹焊接在一起，一号位移传感器检测夹、二号位移传感器检测夹、三号位移传感器检测夹、四号位移传感器检测夹与五号位移传感器检测夹依次安装在被试的一号弹性卡盘、二号弹性卡盘、三号弹性卡盘、四号弹性卡盘与五号弹性卡盘下端的侧壁上并采用螺栓与螺母夹紧，一号位移传感器检测杆、二号位移传感器检测杆、三号位移传感器检测杆、四号位移传感器检测杆与五号位移传感器检测杆的短杆头部依次和位移传感器的顶端在竖直方向上等距离；一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器与五号温度传感器依次贴在被试的一号弹性卡盘、二号弹性卡盘、三号弹性卡盘、四号弹性卡盘与五号弹性卡盘的侧壁上。
技术方案中所述的自动控制部分和模拟加载部分、故障检测部分电线连接是指：所述的自动控制部分包括有控制柜、显示器、键盘输入设备、上位工控机、下位可编程控制器与A/D采集卡，其中显示器、键盘输入设备、上位工控机、下位可编程控制器、A/D采集卡安装在控制柜的内部；所述的下位可编程控制器上行方向的接口与上位工控机线连接，下位可编程控制器下行方向的接口与三位四通电磁换向阀线连接；A/D采集卡共12个接口，A/D采集卡上行方向的一个接口与上位工控机线连接，下行方向的11个接口分别和一号力传感器、二号力传感器、三号力传感器、四号力传感器、五号力传感器、位移传感器、一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器与五号温度传感器线连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置采用气缸对被试弹性卡盘进行载荷加载，模拟弹性卡盘在工作状态下的工况，载荷幅值和频率可根据不同工况进行动态调整，载荷加载精度高、加载方便。
2.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置可采用任意一种具有位移输出功能的设备对弹性卡盘进行载荷加载，增加可靠性试验装置的灵活性。
3.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置具有自动控制系统，可在无人监控的状态长时间自动运行，可降低试验人员的劳动强度，自动进行弹性卡盘的可靠性试验，激发和暴露弹性卡盘的潜在故障，为其可靠性增长和评估提供实用的基础数据。
4.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置具有力传感器，能实时检测弹性卡盘夹紧力的大小，当夹紧力不足时可实现实时报警。
5.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置具有温度传感器，能在弹性卡盘温度过高时及时报警，确保可靠性试验结果的准确性。
6.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置具有位移传感器，可以通过检测弹性卡盘的位移变化，对失效的弹性卡盘实现故障预警，节约可靠性试验的时间，降低试验费用。
7.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置可对多个弹性卡盘同时进行可靠性试验，对于多于5个的情况，只需稍加改装即可开展试验，体现了本装置的灵活性和通用性。
8.本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置结构合理、试验原理完善，适用于弹性卡盘的可靠性评估和可靠性增长等试验。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置结构组成的轴测投影视图；
图2为图1所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置结构组成B向的轴测投影视图；
图3为图2所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置结构组成在D处的局部放大视图；
图4为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中的被试弹性卡盘固定部分结构组成的轴测投影视图；
图5为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中模拟加载部分结构组成的轴测投影视图；
图6为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中力变化故障检测部分结构组成的轴测投影视图；
图7为图5所述的力变化故障检测部分中的一部分结构组成的轴测投影视图；
图8为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中位移变化故障检测部分结构组成的轴测投影视图；
图9为图8所述的位移变化故障检测部分中所采用的位移传感器与滚珠丝杠结构组成的轴测投影视图；
图10为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中一号弹性卡盘与一号弹性卡盘固定元件装配关系分离式轴测投影视图；
图11为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中自动控制部分的结构原理框图；
图12为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中气缸控制回路的结构原理图。
图13为本发明所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置中自动控制部分的各部件相互连线的示意图。
图中：Ⅰ.被试弹性卡盘固定部分，Ⅱ.模拟加载部分，Ⅲ.故障检测部分，Ⅳ.自动控制部分，1.一号力传感器支架，2.一号力传感器，3.一号力传感器检测杆，4.一号弹性卡盘固定元件，5.一号传力圆盘，6.一号检测夹，7.一号弹性卡盘，8.一号位移传感器检测杆，9.二号力传感器支架，10.二号力传感器，11.二号力传感器检测杆，12.二号弹性卡盘固定元件，13.二号传力圆盘，14.二号检测夹，15.二号位移传感器检测杆，16.三号力传感器支架，17.三号力传感器，18.三号力传感器检测杆，19.三号弹性卡盘固定元件，20.三号检测夹，21.三号传力圆盘，22.三号位移传感器检测杆，23.四号力传感器支架，24.四号力传感器，25.四号力传感器检测杆，26.四号弹性卡盘固定元件，27.四号检测夹，28.四号传力圆盘，29.四号位移传感器检测杆，30.五号力传感器支架，31.五号力传感器，32.五号力传感器检测杆，33.五号传力圆盘，34.五号检测夹，35.五号弹性卡盘，36.五号弹性卡盘固定元件，37.五号位移传感器检测杆，38.传力挡板，39.滚珠丝杠，40.导轨，41.联轴器，42.电机支架，43.电机，44.控制柜，45.弹性卡盘支架，46.一号温度传感器，47.导轨底座，48.二号温度传感器，49.滑块，50.位移传感器支架，51.二号弹性卡盘，52.位移传感器，53.三号温度传感器，54.三号弹性卡盘，55.U型板，56.一号气缸前支架，57.二号气缸前支架，58.气缸连接头，59.气缸，60.气缸后支架，61.四号温度传感器，62.四号弹性卡盘，63.五号温度传感器，64.地平铁，65.丝杠导轨后支架，66.一号位移传感器检测夹，67.二号位移传感器检测夹，68.三号位移传感器检测夹，69.四号位移传感器检测夹，70.五号位移传感器检测夹，71.沉头螺栓,72.上位工控机，73.下位可编程控制器，74.三位四通电磁换向阀，75.A/D采集卡，76.油雾器，77.气泵，78.减压阀，79.空气过滤器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
数控机床可靠性试验表明，弹性卡盘是影响数控机床可靠性的关键零件之一。弹性卡盘能否夹紧工件直接影响工件的加工精度，同时弹性卡盘故障多，严重影响了数控机床整机的可靠性水平，提高其可靠性是提高数控机床整机可靠性的关键。开展可靠性试验，可查清可靠性的薄弱环节，进而提出改进设计，因此可靠性试验是提高产品可靠性的主要途径之一。开展弹性卡盘可靠性试验对于提高其可靠性水平，进而提高数控机床整机的可靠性具有重要作用。根据可靠性试验的要求，需要模拟弹性卡盘的真实工况，对其施加工况载荷；由于可靠性试验的时间较长，不能单纯依靠试验人员长时间进行试验，所以要求可靠性试验装置能够自动运行，实现故障的自动检测，并实时报警。
为提高可靠性试验的效率，一个弹性卡盘可靠性试验装置应可对多个弹性卡盘同时开展可靠性试验，所以试验装置要求更换被试弹性卡盘要方便、快捷，同时被试弹性卡盘在试验装置中布局应合理、不相互影响；同时具有模拟被试弹性卡盘实际工况的能力。
综上，要实现上述弹性卡盘可靠性试验的功能，需要解决如下问题：
1.试验能够自动运行；
2.对被试弹性卡盘进行模拟工况载荷的加载；
3.故障的检测，包括对弹性卡盘温度变化的检测，对弹性卡盘夹紧力变化的检测，对弹性卡盘因夹紧力变化而引起的位移变化的检测；
4.同时实现多个弹性卡盘可靠性试验；
5.被试弹性卡盘的拆装和布置应便捷、合理。
针对上述问题，提供了一种方便实用、拆装方便的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，本发明所述的数控机床弹性卡盘可靠性试验装置由被试弹性卡盘固定部分Ⅰ、模拟加载部分Ⅱ、故障检测部分Ⅲ、自动控制部分Ⅳ和地平铁64组成，能够按照给定的可靠性试验方法有效地实现被试弹性卡盘的可靠性试验，本发明有效解决了上述问题。
1.被试弹性卡盘固定部分Ⅰ
参阅图4，所述的被试弹性卡盘固定部分Ⅰ包括一号弹性卡盘固定元件4、二号弹性卡盘固定元件12、三号弹性卡盘固定元件19、四号弹性卡盘固定元件26、五号弹性卡盘固定元件36与弹性卡盘支架45。其中：一号弹性卡盘固定元件4、二号弹性卡盘固定元件12、三号弹性卡盘固定元件19、四号弹性卡盘固定元件26与五号弹性卡盘固定元件36的结构相同。
参阅图10，所述的一号弹性卡盘固定元件4为圆盘形结构件，由圆形法兰盘、圆环体与三个结构相同的短耳组成，圆形法兰盘与圆环体由左至右连成一体，圆形法兰盘与圆环体的回转轴线共线，沿圆形法兰盘与圆环体的回转轴线设置有三段式阶梯孔，阶梯孔的直径由右至左从大到小，大直径孔与中直径孔所形成的环形阶梯面上设置有三个成120°均匀分布的螺纹盲孔，用于将一号弹性卡盘7固定连接在一号弹性卡盘固定元件4上，大直径孔的内孔壁与一号弹性卡盘7的外侧面之间为间隙配合。圆形法兰盘的周边沿其径向均匀分布有三个成120°的且与圆形法兰盘同厚度的短耳，三个短耳上分别设置有一个螺栓通孔，用于将一号弹性卡盘固定元件4固定连接在弹性卡盘支架45上。
参阅图4，所述的弹性卡盘支架45上端为一矩形长条平面板，板上均匀分布着五组通孔，每组通孔分别包含三个成120°分布的通孔，每组通孔分布情况与一号弹性卡盘固定元件4中三个短耳的螺栓通孔分布情况相一致；此外，弹性卡盘支架45上端的矩形长条平面板上还均匀分布着五组分别与一号力传感器支架1、二号力传感器支架9、三号力传感器支架16、四号力传感器支架23、五号力传感器支架30的底座通孔相对应的螺纹通孔；弹性卡盘支架45下端对称地设置两个结构相同的下端支架，上端的矩形长条平面板的底端面的两端与两个结构相同的下端支架的顶端连成一体。
所述的下端支架包括有支撑主板、三角形的前肋板、三角形的后肋板与正方形的底座板；支撑主板的宽度与底座板的宽度相等，支撑主板垂直于底座板对称的中心线处，三角形的前肋板、三角形的后肋板对称地位于支撑主板的前端面与后端面和底座板的顶端面之间，并和支撑主板的前端面、后端面与底座板的顶端面连成一体，每个底座板上均匀分布有四个螺栓通孔，弹性卡盘支架45通过两个相对称的前后设置有前、后肋板的下端支架的底座板分别与地平铁64用螺栓固定连接。
参阅图4，一号弹性卡盘7采用沉头螺栓固定在一号弹性卡盘固定元件4的大直径孔中，二号弹性卡盘51采用沉头螺栓固定在二号弹性卡盘固定元件12的大直径孔中，三号弹性卡盘54采用沉头螺栓固定在三号弹性卡盘固定元件19的大直径孔中，四号弹性卡盘62采用沉头螺栓固定在四号弹性卡盘固定元件26的大直径孔中，五号弹性卡盘35采用沉头螺栓固定在五号弹性卡盘固定元件36的大直径孔中。此种结构可以保证一号弹性卡盘固定元件4、二号弹性卡盘固定元件12、三号弹性卡盘固定元件19、四号弹性卡盘固定元件26和五号弹性卡盘固定元件36分别与一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62和五号弹性卡盘35进行准确定位，保证可靠性试验准确地进行。此外由于五个弹性卡盘均匀地分布在弹性卡盘支架45上，可以保证五个弹性卡盘受力均匀，减少加载载荷的误差。一号弹性卡盘固定元件4、二号弹性卡盘固定元件12、三号弹性卡盘固定元件19、四号弹性卡盘固定元件26与五号弹性卡盘固定元件36上的三个短耳分别采用三套螺栓与螺母将其连接固定在弹性卡盘支架45上，弹性卡盘支架45的底端的两个底座板分别采用螺栓与地平铁64连接固定，保证在加载过程中被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的稳定性，一号弹性卡盘固定元件4、二号弹性卡盘固定元件12、三号弹性卡盘固定元件19，四号弹性卡盘固定元件26与五号弹性卡盘固定元件36相邻两者之间的距离相等，一号弹性卡盘固定元件4、二号弹性卡盘固定元件12、三号弹性卡盘固定元件19，四号弹性卡盘固定元件26与五号弹性卡盘固定元件36距离地平铁64的高度相等。
2.模拟加载部分Ⅱ
参阅图5，所述的模拟加载部分Ⅱ包括一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28、五号传力圆盘33、传力挡板38、U型板55、一号气缸前支架56、二号气缸前支架57、气缸连接头58、气缸59、气缸后支架60与气缸动力源；气缸动力源包括三位四通电磁换向阀74、油雾器76、气泵77、减压阀78与空气过滤器79。
参阅图12，所述的三位四通电磁换向阀74、气泵77根据试验要求按照标准选择，所述的油雾器76、减压阀78、空气过滤器79组成气动三联件，起到保护设备、延长设备使用寿命的作用，均按标准选择。气泵77的出气口与气动三联件的入口通过软管连接，气动三联件的出口与三位四通电磁换向阀74的P口通过软管连接，P口为三位四通电磁换向阀74的进气口。三位四通电磁换向阀74的A口、B口分别与气缸59的进气口、排气口通过软管连接，A口、B口表示接入气缸的通气口，T口为排气口。其中气动三联件的安装顺序依进气方向分别为空气过滤器79、减压阀78、油雾器76，气动三联件之间无管紧密连接。
所述的气缸后支架60包括矩形板、两个结构相同的支架底座；
所述的矩形板上均匀地分布有四个螺栓通孔，四个螺栓通孔的位置结构与气缸59后座上的螺纹孔的位置结构相对应。矩形板通过包含加强肋板的两个结构相同的支架底座与地平铁64用螺栓连接固定。
所述的支架底座包括等腰三角形的肋板与底座，底座上均匀地分布着四个螺栓通孔，用于采用螺栓将支架底座固定在地平铁64上；两个结构相同的等腰三角形的肋板底端与底座中心处垂直并连成一体，两个结构相同的等腰三角形的肋板的顶端对称地和矩形板的两个下角处固定连接；和两个结构相同的等腰三角形的肋板顶端固定连接的矩形板和下方的两个结构相同的底座垂直。
参阅图3，所述的一号气缸前支架56与二号气缸前支架57为相同的结构件，一号气缸前支架56与二号气缸前支架57的上端分别是1号半圆环形板与2号半圆环形板，每块半圆环形板上分布着两个与气缸59前端螺纹孔相对应的螺栓通孔。一号气缸前支架56与二号气缸前支架57的中间部分设置有结构相同的矩形等横截面的1号支架杆与2号支架杆，一号气缸前支架56与二号气缸前支架57的底端为结构相同的1号底座与2号底座，1号底座与2号底座上各均匀地分布有四个结构相同的螺栓通孔。
1号半圆环形板与2号半圆环形板的底端和1号支架杆与2号支架杆的顶端采用焊接方式进行固定连接，1号半圆环形板与2号半圆环形板的前后端面和1号支架杆与2号支架杆的前后端面共面，1号支架杆与2号支架杆的中心轴线与1号底座与2号底座的上表面垂直，并且1号支架杆与2号支架杆的底端和1号底座与2号底座的上表面中心处采用焊接方式进行固定连接。
一号气缸前支架56与二号气缸前支架57通过其1号底座与2号底座和地平铁64采用螺栓连接固定。
所述的U型板55在与地平铁平行的横向截面上为U形凹槽状，U型板55中间凹槽的槽底上均匀地分布有与气缸连接头58上四个螺栓通孔相对正的四个螺栓通孔。U型板55两侧的安装耳板上各分布两个用于与传力挡板38采用螺栓与螺母固定连接的螺栓通孔。
所述的传力挡板38为一块矩形长条板，传力挡板38上均匀分布五组通孔，每组通孔为三个通孔，三个通孔成120°均匀分布，五组通孔依次和一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28与五号传力圆盘33上的三个支杆的螺杆段采用螺母连接固定。此外，传力挡板38中间部分还分布着两组共四个与U型板55两侧安装耳板上分布的两个螺栓通孔相对应螺栓通孔，并采用螺栓和螺母连接固定。
所述的一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28与五号传力圆盘33的结构相同。所述的一号传力圆盘5包括圆环形板与三个结构相同的支杆，三个结构相同的支杆为阶梯式直杆件，三个结构相同的支杆的一端为光杆端，另一端即螺杆端设置有外螺纹，光杆段的直径大于螺杆段的直径；圆环形板的一侧通过焊接的方式固定连接在呈120°均匀分布的三个支杆的光杆端，三个支杆的螺杆端采用螺母与传力挡板38相连接固定。
参阅图1、图4与图5，一号传力圆盘5的圆环形板与一号弹性卡盘7的前端面相接触，二号传力圆盘13的圆环形板与二号弹性卡盘51的前端面相接触，三号传力圆盘21的圆环形板与三号弹性卡盘54的前端面相接触，四号传力圆盘28的圆环形板与四号弹性卡盘62的前端面相接触，五号传力圆盘33的圆环形板与五号弹性卡盘35的前端面相接触。一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28与五号传力圆盘33的支杆的螺杆端依次插入传力挡板38上的通孔中，并通过螺母固定连接。传力挡板38与气缸连接头58通过U型板55连接，其中U型板55两侧的安装耳板与传力挡板38通过螺栓与螺母固定在传力挡板38上，气缸连接头58与U型板55中间凹槽的槽底通过螺栓与螺母连接固定。此结构的优点为，有效的将气缸59的集中力分解，使一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62与五号弹性卡盘35均匀受力。气缸连接头58与气缸59的活塞杆头部焊接在一起，其可随着气缸59活塞的移动而移动。气缸59的前端分别与一号气缸前支架56和二号气缸前支架57通过螺栓连接固定，一号气缸前支架56和二号气缸前支架57的底座通过螺栓固定连接在地平铁64上。气缸59的后端与气缸后支架60通过螺栓固定，且气缸后支架60底座通过螺栓固定连接在地平铁64上。当气缸59开始往复运动时，通过传力挡板38带动一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28与五号传力圆盘33共同往复运动。因为一号传力圆盘5的圆环形板与一号弹性卡盘7的前端面接触，二号传力圆盘13的圆环形板与二号弹性卡盘51的前端面接触，三号传力圆盘21的圆环形板与三号弹性卡盘54的前端面接触，四号传力圆盘28的圆环形板与四号弹性卡盘62的前端面接触，五号传力圆盘33的圆环形板与五号弹性卡盘35的前端面相接触，所以一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28与五号传力圆盘33的往复运动分别对一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62和五号弹性卡盘35施加了载荷，准确模拟了弹性卡盘在实际工作中的工况。
3.故障检测部分Ⅲ
故障检测部分Ⅲ包含力变化故障检测部分，位移变化故障检测部分，温度变化故障检测部分。
参阅图6，所述的力变化故障检测部分包括一号力传感器2、二号力传感器10、三号力传感器17、四号力传感器24、五号力传感器31、一号力传感器检测杆3、二号力传感器检测杆11、三号力传感器检测杆18、四号力传感器检测杆25、五号力传感器检测杆32、一号力传感器支架1、二号力传感器支架9、三号力传感器支架16、四号力传感器支架23、五号力传感器支架30、一号检测夹6、二号检测夹14、三号检测夹20、四号检测夹27与五号检测夹34。
所述的一号力传感器检测杆3、二号力传感器检测杆11、三号力传感器检测杆18、四号力传感器检测杆25与五号力传感器检测杆32结构相同，皆由头部与尾部组成的阶梯式直杆件，尾部为加工有螺纹的螺杆段，头部为过度轴肩的圆柱形的光杆段，光杆段的直径大于螺杆段的直径，螺杆段与光杆段依次连成一体，检测时，光杆段即力检测头分别与一号力传感器2、二号力传感器10、三号力传感器17、四号力传感器24、五号力传感器31接触。
参阅图7，所述的一号力传感器2为圆柱形力传感器，其圆柱端面上均匀分布着四个阶梯型螺栓通孔，二号力传感器10、三号力传感器17、四号力传感器24、五号力传感器31的结构与一号力传感器2相同。
参阅图7，所述的一号力传感器支架1为带有底座的矩形支架，一号力传感器支架1的上端为矩形平面板，矩形平面板上均匀分布着四个与一号力传感器2上的四个螺栓通孔相对应的螺纹通孔，采用沉头螺栓将一号力传感器2固定连接在一号力传感器支架1上。一号力传感器支架1的底座上设置有两个对称分布的螺栓通孔，用于与弹性卡盘支架45连接固定。一号力传感器支架1的矩形平面板和底座通过中间部分的矩形截面板相固定连接，一号力传感器支架1的矩形平面板前后端面和中间部分的矩形截面板的前后端面共面，一号力传感器支架1的矩形平面板和中间部分的矩形截面板中心轴线共线且与一号力传感器支架1的下端底座上表面垂直。二号力传感器支架9、三号力传感器支架16、四号力传感器支架23、五号力传感器支架30的结构与一号力传感器支架1相同。
参阅图7，所述的一号检测夹6为U型叉类结构件，在靠近一号检测夹6顶部的两侧夹臂上设置有贯穿两侧夹臂的同轴线的通孔，通孔直径与一号力传感器检测杆3中螺杆段的直径相等。二号检测夹14、三号检测夹20、四号检测夹27、五号检测夹34的结构与一号检测夹6相同。一号力传感器检测杆3尾部即螺杆段插入一号检测夹6的两侧夹臂的通孔中，并采用螺母拧紧，使拧紧后的一号检测夹6固定在一号弹性卡盘7的侧壁上。一号力传感器2采用沉头螺栓固定连接在一号力传感器支架1上。
参阅图6，所述的二号力传感器检测杆11尾部即螺杆段插入二号检测夹14的两侧夹臂的通孔中，并采用螺母拧紧，使拧紧后的二号检测夹14固定在二号弹性卡盘51的侧壁上。二号力传感器10采用沉头螺栓固定连接在二号力传感器支架9上。三号力传感器检测杆18尾部即螺杆段插入三号检测夹20的两侧夹臂的通孔中，并采用螺母拧紧，使拧紧后的三号检测夹20固定在三号弹性卡盘54的侧壁上。三号力传感器17采用沉头螺栓固定连接在三号力传感器支架16上。四号力传感器检测杆25尾部即螺杆段插入四号检测夹27的两侧夹臂的通孔中，并采用螺母拧紧，使拧紧后的四号检测夹27固定在四号弹性卡盘62的侧壁上。四号力传感器24采用沉头螺栓固定连接在四号力传感器支架23上。五号力传感器检测杆32尾部即螺杆段插入五号检测夹34的两侧夹臂的通孔中，并采用螺母拧紧，使拧紧后的五号检测夹34固定在五号弹性卡盘35的侧壁上。五号力传感器31采用沉头螺栓固定连接在五号力传感器支架30上。一号力传感器支架1、二号力传感器支架9、三号力传感器支架16、四号力传感器支架23和五号力传感器支架30的底部分别与弹性卡盘支架45通过螺栓固定连接，保证每个力传感器与力传感器支架接触平面与地平铁64垂直，且所有力传感器感应面与力传感器检测杆刚好接触。此结构的优点为可以远距离检测弹性卡盘力的变化。
参阅图8与图9，所述的位移变化故障检测部分包括滚珠丝杠39、导轨40、电机43、滑块49、位移传感器支架50、位移传感器52、一号位移传感器检测杆8、二号位移传感器检测杆15、三号位移传感器检测杆22、四号位移传感器检测杆29、五号位移传感器检测杆37、一号位移传感器检测夹66、二号位移传感器检测夹67、三号位移传感器检测夹68、四号位移传感器检测夹69与五号位移传感器检测夹70。
所述的滚珠丝杠39，导轨40与电机43可根据可靠性试验装置的尺寸大小按照标准选择。
所述的位移传感器支架50上部为矩形板，下部为带有肋板的支架底座。位移传感器支架50上部矩形板上有三个与位移传感器52的耳部相对应的螺纹盲孔。位移传感器支架50底座上均匀分布着四个阶梯形通孔，通过螺栓与滑块49连接固定。位移传感器52为激光位移传感器。
所述的一号位移传感器检测杆8为圆柱形弯杆，其中长杆部分轴线与短杆部分轴线垂直。二号位移传感器检测杆15、三号位移传感器检测杆22、四号位移传感器检测杆29、五号位移传感器检测杆37的结构与一号位移传感器检测杆8的结构相同。
所述的一号位移传感器检测夹66为U型叉类结构件，并且在靠近一号位移传感器检测夹66顶端的两侧夹臂上设置有贯穿两侧夹臂的同轴线的通孔。二号位移传感器检测夹67、三号位移传感器检测夹68、四号位移传感器检测夹69、五号位移传感器检测夹70与一号位移传感器检测夹66的结构相同。
所述的安装有滚珠丝杠39的导轨底座47采用T型螺栓固定在地平铁64上。滚珠丝杠39头部通过联轴器41与电机43相连。电机43驱动联轴器41旋转，从而带动滚珠丝杠39转动，进而使滑块49水平移动。滑块49顶部设置有四个螺纹孔，滑块49顶部的四个螺纹孔与位移传感器支架50底座上的四个阶梯型通孔采用螺栓连接固定，同样，采用螺栓使位移传感器52耳部的通孔与位移传感器支架50上的螺纹盲孔连接固定。一号位移传感器检测杆8的长端头部与一号位移传感器检测夹66焊接在一起，一号位移传感器检测夹66与一号弹性卡盘7下端的侧壁采用螺栓和螺母夹紧。二号位移传感器检测杆15长端头部分别与二号位移传感器检测夹67焊接在一起，二号位移传感器检测夹67与二号弹性卡盘51下端侧壁采用螺栓和螺母夹紧。三号位移传感器检测杆22长端头部分别与三号位移传感器检测夹68焊接在一起，三号位移传感器检测夹68与三号弹性卡盘54下端侧壁采用螺栓和螺母夹紧。四号位移传感器检测杆29长端头部与四号位移传感器检测夹69焊接在一起，四号位移传感器检测夹69与四号弹性卡盘62下端侧壁采用螺栓和螺母夹紧。五号位移传感器检测夹37长端头部与五号位移传感器检测夹70焊接在一起，五号位移传感器检测夹70与五号弹性卡盘35下端侧壁采用螺栓和螺母夹紧。
该套位移故障检测机构的优点在于一个位移传感器52可以检测多个弹性卡盘的位移变化，减少位移传感器52的数量，进而降低了整套装置的成本。通过五个位移检测杆辅助位移测量，可实现位移的远距离测量，不影响弹性卡盘的工作环境。当对弹性卡盘加载时，通过电机43控制滑块49运动，带动位移传感器52水平移动。位移传感器52分别在每个位移检测杆正下方对位移检测杆短杆头部到位移传感器52的距离进行检测。当弹性卡盘夹紧力降低或失效时，位移检测杆短杆头部到位移传感器52的距离过近，到达阈值距离时位移传感器52可进行报警，此时判定被试弹性卡盘失效。
所述的温度变化故障检测部分包括五个结构相同的温度传感器，即温度变化故障检测部分由分别贴在五个弹性卡盘侧壁的五个结构相同的温度传感器即一号温度传感器46、二号温度传感器48、三号温度传感器53、四号温度传感器61与五号温度传感器63完成，由于在正常工作环境中弹性卡盘并不是一直工作，所以不会产生过热问题，但是在试验过程中为了提高效率，需要连续对弹性卡盘进行加速载荷加载试验，为了避免因连续加载而导致弹性卡盘过热使试验结果不准确，此装置具有温度检测功能。当弹性卡盘超过设定温度时，温度传感器报警，装置停止运行，使弹性卡盘充分散热。当弹性卡盘温度达到正常温度时，装置再次开始运行加载。此结构保证了试验结果的准确性，同时提高了可靠性试验的效率。
4.自动控制部分Ⅳ
所述的数控机床弹性卡盘可靠性试验装置的动作控制由自动控制部分Ⅳ实现。
参阅图11，所述的自动控制部分Ⅳ由控制柜44以及安装在控制柜44内的显示器、键盘输入设备、上位工控机72、下位可编程控制器73、A/D采集卡75组成。
参阅图13，所述的下位可编程控制器73有两个接口，上行方向的接口与上位工控机72采用通讯线连接，下行方向的接口与三位四通电磁换向阀74采用通讯线连接；A/D采集卡75共12个接口，A/D采集卡75上行方向的一个接口与上位工控机72采用通讯线连接，下行方向的11个接口分别与一号力传感器2、二号力传感器10、三号力传感器17、四号力传感器24、五号力传感器31、位移传感器52、一号温度传感器46、二号温度传感器48、三号温度传感器53、四号温度传感器61、五号温度传感器63采用通讯线连接，并采集信号。A/D采集卡75将所采集的信号上行传入到上位工控机72，从而在显示器上进行显示。上位工控机72中的控制程序、控制指令依靠键盘输入设备输入到上位工控机72，最终在显示器上显示。
其中，上位工控机72控制界面是由VC++编制，在上位工控机72控制界面上输入控制气缸59的运动频率、运动距离、试验时间等试验参数。上位工控机72实现两个功能，一方面与A/D采集卡75进行通讯，将一号力传感器2、二号力传感器10、三号力传感器17、四号力传感器24、五号力传感器31、位移传感器52、一号温度传感器46、二号温度传感器48、三号温度传感器53、四号温度传感器61、五号温度传感器63的信号传入VC++程序中，另一方面与下位可编程控制器73通过串口通讯。下位可编程控制器73可完成以下两个任务：
一、可通过控制三位四通电磁换向阀74，使其处于得电、失电状态，从而控制气缸59的运动频率和往复运动距离，如图11所示，当三位四通电磁换向阀74左位得电接入时，气缸59伸出工进，当三位四通电磁换向阀74右位得电接入时，气缸59缩回。下位可编程控制器73通过控制三位四通电磁换向阀74使气缸59往复运动来控制被试弹性卡盘受力。
二、在上位工况机收到A/D采集卡75采集到的温度传感器、位移传感器和拉压力传感器的数据后，上位工况机72做出信息判断并将其判断信息输出给下位可编程控制器73，下位可编程控制器73依据输入信号及时进行故障预警和判断，进而判断是否可继续开展试验。
综上，依靠上位工控机72中编制的VC++程序，对本发明所述的数控机床弹性卡盘可靠性试验装置的各部分实现自动控制。
5.被试弹性卡盘固定部分Ⅰ,模拟加载部分Ⅱ,故障检测部分Ⅲ,自动控制部分Ⅳ的整体关系
参阅图1、图2、图4与图5，所述的地平铁64安装在地基上，被试弹性卡盘固定部分Ⅰ沿纵向安装在地平铁64的一侧，模拟加载部分Ⅱ沿纵向安装在地平铁64的另一侧，被试弹性卡盘固定部分Ⅰ中的弹性卡盘支架45与模拟加载部分Ⅱ中的传力挡板38平行对正。模拟加载部分Ⅱ位于被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的正前方，其中模拟加载部分的一号传力圆盘5的圆环形板与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的一号弹性卡盘7的前端面相接触，模拟加载部分Ⅱ的二号传力圆盘13的圆环形板与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的二号弹性卡盘51的前端面相接触，模拟加载部分Ⅱ的三号传力圆盘21的圆环形板与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的三号弹性卡盘54的前端面相接触，模拟加载部分Ⅱ的四号传力圆盘28的圆环形板与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的四号弹性卡盘62的前端面相接触，模拟加载部分Ⅱ的五号传力圆盘33的圆环形板与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的五号弹性卡盘35的前端面相接触；并且模拟加载部分Ⅱ的一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28、五号传力圆盘33的圆环形板的回转轴线分别与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62、五号弹性卡盘35的回转轴线共线。其中故障检测部分Ⅲ的力变化故障检测部分位于被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的弹性卡盘支架45上，一号力传感器支架1、二号力传感器支架9、三号力传感器支架16、四号力传感器支架23与五号力传感器支架30的底部分别与弹性卡盘支架45通过螺栓固定。故障检测部分Ⅲ的位移变化故障检测部分为一个相对独立的整体，其沿纵向安装在被试弹性卡盘固定部分Ⅰ与模拟加载部分Ⅱ之间的地平铁64上，其中位移变化故障检测部分的导轨底座47的底面与被试弹性卡盘固定部分Ⅰ的弹性卡盘支架45、模拟加载部分Ⅱ的一号气缸前支架56、二号气缸前支架57、气缸后支架60的底面共面，位移变化故障检测部分中的滚珠丝杠39的回转轴线与弹性卡盘支架45的上端矩形长条平面板的平面平行；故障检测部分Ⅲ的温度变化故障检测部分的一号温度传感器46、二号温度传感器48、三号温度传感器53、四号温度传感器61、五号温度传感器63分别贴在一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62和五号弹性卡盘35的内侧壁上；自动控制部分Ⅳ通过其中的控制柜44安装在地平铁64周围的地基上，位于由被试弹性卡盘固定部分Ⅰ、模拟加载部分Ⅱ、故障检测部分Ⅲ组成的相互作用的整体的侧方，用于控制弹性卡盘可靠性试验装置整体的运动。
6.数控机床弹性卡盘可靠性试验装置的工作原理
参阅图11，当三位四通电磁换向阀74左位得电时，气缸59伸出工进，当三位四通电磁换向阀74右位得电接入时，气缸59缩回。通过控制三位四通电磁换向阀74使气缸59往复运动进而带动一号传力圆盘5、二号传力圆盘13、三号传力圆盘21、四号传力圆盘28、五号传力圆盘33往复运动,进而来使一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62、五号弹性卡盘35受到间断性压紧力，以此来模拟弹性卡盘在实际工作过程中夹紧工件与松弛工件的实际工作过程。弹性卡盘不断的接受间断性压紧力的过程相当于弹性卡盘在实际工作过程中不断地夹紧和松弛工件，在气缸59往复运动的同时，分别贴在一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62、五号弹性卡盘35内侧壁的一号温度传感器46、二号温度传感器48、三号温度传感器53、四号温度传感器61、五号温度传感器63不断向A/D采集卡75传输温度信号，经过上位工控机72的分析，判断出一号弹性卡盘7、二号弹性卡盘51、三号弹性卡盘54、四号弹性卡盘62、五号弹性卡盘35是否过热，如果过热，则上位工控机72控制三位四通换向阀失电，整个弹性卡盘可靠性试验装置停止工作，等温度降到室温后，再继续工作。在气缸59往复运动的同时，由于弹性卡盘不断的接受间断性压紧力，导致弹性卡盘的内侧壁的径向方向反复扩大和回正，进而夹在弹性卡盘侧壁上的一号力传感器检测杆3、二号力传感器检测杆11、三号力传感器检测杆18、四号力传感器检测杆25、五号力传感器检测杆32的检测头往复压紧一号力传感器2、二号力传感器10、三号力传感器17、四号力传感器24、五号力传感器31，力传感器检测到力信号，并通过A/D采集卡75将力信号传入上位工控机72进行分析，当力信号值超过某一范围而不能回正时，证明此时弹性卡盘已经疲劳失效，此时上位工控机72控制三位四通换向阀失电，整个弹性卡盘可靠性试验装置停止工作；在气缸59往复运动的同时，由电机43控制的滑块49在滚珠丝杠上往复运动，并在一号位移传感器检测杆8、二号位移传感器检测杆15、三号位移传感器检测杆22、四号位移传感器检测杆29、五号位移传感器检测杆37正下方停止，分别检测位移传感器到每个位移检测杆头部的距离，由于弹性卡盘的内侧壁径向反复扩大和回正，位移传感器到位移检测杆头部的距离不断地变化。当位移检测器检测通过A/D采集卡75反馈到上位工控机72的位移信号超出正常范围并无法回正时，此时上位工控机72控制三位四通换向阀失电，整个弹性卡盘可靠性试验装置停止工作；由于本装置可对五个弹性卡盘同时进行可靠性试验，五个弹性卡盘可能并不同时失效，如某一弹性卡盘失效后只需将其更换为正常的弹性卡盘后便可继续试验。
具体实施过程中，本发明所述的数控机床弹性卡盘可靠性试验装置可以根据需要进行取舍或变型：
1.被试弹性卡盘的加载可以通过多种方式实现，例如液压缸、电机控制凸轮等。
2.所述的数控机床弹性卡盘可靠性试验装置为同时对五个弹性卡盘进行可靠性试验，也可以对数控机床弹性卡盘可靠性试验装置的微小改变同时对五个及以上或五个以内数量的弹性卡盘进行可靠性试验，但是这些改变都不改变整体效果。
另外，本发明中所述的实施例是为了便于该技术领域的技术人员能够理解和应用本发明，是一种优化的实施例，或者说是一种较佳的具体的技术方案，它只适用于弹性卡盘数量在一定范围内的数控机床弹性卡盘的可靠性试验，弹性卡盘数量在范围之外的数控机床弹性卡盘的可靠性试验可采用基本不变的技术方案，但所用零部件的数量将随之改变，如增加弹性卡盘固定元件数量、传力圆盘数量等，故本发明不限于实施例中这一种比较具体的技术方案的描述。
本发明还可以有其它实施方式，如：将气缸换成液压缸进行试验，又如，通过电机控制凸轮的运动进而实现加载，还可以通过曲柄滑块机构进行加载。总之，如果相关的技术人员在坚持本发明基本技术方案的情况下做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，包括自动控制部分(Ⅳ)，其特征在于，所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置还包括被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)、模拟加载部分(Ⅱ)、故障检测部分(Ⅲ)与地平铁(64)；
所述的地平铁(64)安装在地基上，被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)沿纵向安装在地平铁(64)的一侧，模拟加载部分(Ⅱ)沿纵向安装在地平铁(64)的另一侧，被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)中的弹性卡盘支架(45)与模拟加载部分(Ⅱ)中的传力挡板(38)平行对正；故障检测部分(Ⅲ)沿纵向安装在被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)与模拟加载部分(Ⅱ)之间的地平铁(64)上，故障检测部分(Ⅲ)中的滚珠丝杠(39)与弹性卡盘支架(45)平行；自动控制部分(Ⅳ)通过其中的控制柜(44)安装在地平铁(64)周围的地基上，自动控制部分(Ⅳ)和模拟加载部分(Ⅱ)、故障检测部分(Ⅲ)采用通讯线连接。
2.按照权利要求1所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)还包括一号弹性卡盘固定元件(4)、二号弹性卡盘固定元件(12)、三号弹性卡盘固定元件(19)、四号弹性卡盘固定元件(26)与五号弹性卡盘固定元件(36)；
所述的一号弹性卡盘固定元件(4)、二号弹性卡盘固定元件(12)、三号弹性卡盘固定元件(19)、四号弹性卡盘固定元件(26)与五号弹性卡盘固定元件(36)结构相同；
一号弹性卡盘固定元件(4)、二号弹性卡盘固定元件(12)、三号弹性卡盘固定元件(19)、四号弹性卡盘固定元件(26)与五号弹性卡盘固定元件(36)采用螺栓和螺母安装在弹性卡盘支架(45)上，一号弹性卡盘固定元件(4)、二号弹性卡盘固定元件(12)、三号弹性卡盘固定元件(19)、四号弹性卡盘固定元件(26)与五号弹性卡盘固定元件(36)相邻两者之间的距离相等，一号弹性卡盘固定元件(4)、二号弹性卡盘固定元件(12)、三号弹性卡盘固定元件(19)、四号弹性卡盘固定元件(26)与五号弹性卡盘固定元件(36)距离地平铁(64)的高度相等，弹性卡盘支架(45)的底端采用螺栓与地平铁(64)连接固定。
3.按照权利要求2所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的一号弹性卡盘固定元件(4)为圆盘形结构件，由圆形法兰盘、圆环体与三个结构相同的短耳组成，圆形法兰盘与圆环体由左至右连成一体，圆形法兰盘与圆环体的回转轴线共线，沿圆形法兰盘与圆环体的回转轴线设置有三段式阶梯孔，阶梯孔的直径由右至左从大到小，大直径孔与中直径孔所形成的环形阶梯面上设置有三个成120°均匀分布的用于固定连接一号弹性卡盘(7)的螺纹盲孔，一号弹性卡盘固定元件(4)上的大直径孔的内孔壁与被试件一号弹性卡盘(7)的外侧面之间为间隙配合；圆形法兰盘的周边沿其径向均匀分布有三个且与圆形法兰盘同厚度的短耳，三个短耳上分别设置有一个螺栓通孔。
4.按照权利要求1或2所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的弹性卡盘支架(45)上端为一矩形长条平面板，矩形长条平面板上均匀分布着五组通孔，每组通孔分别包含三个且相邻两个成120°夹角的通孔，每组通孔分布情况与被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)中的一号弹性卡盘固定元件(4)上的三个短耳的通孔分布情况相一致；弹性卡盘支架(45)上端的矩形长条平面板上的每组通孔同一侧还均匀分布有和故障检测部分(Ⅲ)中的一号力传感器支架(1)、二号力传感器支架(9)、三号力传感器支架(16)、四号力传感器支架(23)与五号力传感器支架(30)的底座通孔相对应的螺纹通孔；弹性卡盘支架(45)下端对称地设置两个结构相同的下端支架，上端的矩形长条平面板的底端面的两端与两个结构相同的下端支架的顶端连成一体；
所述的下端支架包括有支撑主板、三角形的前肋板、三角形的后肋板与正方形的底座板；支撑主板的宽度与底座板的宽度相等，支撑主板垂直于底座板对称的中心线处，三角形的前肋板、三角形的后肋板对称地位于支撑主板的前端面与后端面和底座板的顶端面之间，并和支撑主板的前端面、后端面与底座板的顶端面连成一体，每个底座板上均匀分布有四个螺栓通孔，弹性卡盘支架(45)通过两个相对称的前后设置有前、后肋板的下端支架的底座板分别与地平铁(64)固定连接。
5.按照权利要求1所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的模拟加载部分(Ⅱ)还包括一号传力圆盘(5)、二号传力圆盘(13)、三号传力圆盘(21)、四号传力圆盘(28)、五号传力圆盘(33)、U型板(55)、一号气缸前支架(56)、二号气缸前支架(57)、气缸连接头(58)、气缸(59)、气缸动力源与气缸后支架(60)；
所述的一号传力圆盘(5)、二号传力圆盘(13)、三号传力圆盘(21)、四号传力圆盘(28)与五号传力圆盘(33)上的三个支杆的螺杆端依次插入传力挡板(38)上的五组通孔中并采用螺母固定连接；
传力挡板(38)的中间处与U型板(55)两侧的安装耳板采用螺栓与螺母连接固定，U型板(55)的中间凹槽的槽底与气缸连接头(58)采用螺栓与螺母连接固定，气缸连接头(58)的中心处与气缸(59)的活塞杆头部焊接在一起，气缸(59)的前端分别和一号气缸前支架(56)与二号气缸前支架(57)的上端采用螺栓固定连接，气缸(59)的后端与气缸后支架(60)的上端采用螺栓固定连接，一号气缸前支架(56)、二号气缸前支架(57)与气缸后支架(60)的底座采用螺栓固定在地平铁(64)上，气缸(59)与气缸动力源之间采用软管连接。
6.按照权利要求1所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的故障检测部分(Ⅲ)包括力变化故障检测部分；
所述的力变化故障检测部分包括一号力传感器(2)、二号力传感器(10)、三号力传感器(17)、四号力传感器(24)、五号力传感器(31)、一号力传感器检测杆(3)、二号力传感器检测杆(11)、三号力传感器检测杆(18)、四号力传感器检测杆(25)、五号力传感器检测杆(32)、一号力传感器支架(1)、二号力传感器支架(9)、三号力传感器支架(16)、四号力传感器支架(23)、五号力传感器支架(30)、一号检测夹(6)、二号检测夹(14)、三号检测夹(20)、四号检测夹(27)与五号检测夹(34)；
所述的一号力传感器支架(1)、二号力传感器支架(9)、三号力传感器支架(16)、四号力传感器支架(23)与五号力传感器支架(30)安装在弹性卡盘支架(45)上，一号力传感器支架(1)、二号力传感器支架(9)、三号力传感器支架(16)、四号力传感器支架(23)与五号力传感器支架(30)依次位于被试弹性卡盘固定部分(Ⅰ)中的一号弹性卡盘固定元件(4)、二号弹性卡盘固定元件(12)、三号弹性卡盘固定元件(19)、四号弹性卡盘固定元件(26)与五号弹性卡盘固定元件(36)的左侧；一号力传感器(2)、二号力传感器(10)、三号力传感器(17)、四号力传感器(24)与五号力传感器(31)采用螺栓依次固定安装在一号力传感器支架(1)、二号力传感器支架(9)、三号力传感器支架(16)、四号力传感器支架(23)与五号力传感器支架(30)的右端面上；一号检测夹(6)、二号检测夹(14)、三号检测夹(20)、四号检测夹(27)与五号检测夹(34)依次安装在被试的一号弹性卡盘(7)、二号弹性卡盘(51)、三号弹性卡盘(54)、四号弹性卡盘(62)与五号弹性卡盘(35)的侧壁上，一号力传感器检测杆(3)、二号力传感器检测杆(11)、三号力传感器检测杆(18)、四号力传感器检测杆(25)与五号力传感器检测杆(32)的螺杆端依次插入一号检测夹(6)、二号检测夹(14)、三号检测夹(20)、四号检测夹(27)与五号检测夹(34)两侧夹臂上的通孔内，并采用螺母固定，一号力传感器检测杆(3)、二号力传感器检测杆(11)、三号力传感器检测杆(18)、四号力传感器检测杆(25)与五号力传感器检测杆(32)的另一端依次和一号力传感器(2)、二号力传感器(10)、三号力传感器(17)、四号力传感器(24)与五号力传感器(31)相接触。
7.按照权利要求1所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的故障检测部分(Ⅲ)还包括位移变化故障检测部分与温度变化故障检测部分；
所述的温度变化故障检测部分包括一号温度传感器(46)、二号温度传感器(48)、三号温度传感器(53)、四号温度传感器(61)与五号温度传感器(63)，一号温度传感器(46)、二号温度传感器(48)、三号温度传感器(53)、四号温度传感器(61)与五号温度传感器(63)结构相同；
所述的位移变化故障检测部分包括一号位移传感器检测杆(8)、二号位移传感器检测杆(15)、三号位移传感器检测杆(22)、四号位移传感器检测杆(29)、五号位移传感器检测杆(37)、导轨(40)、电机(43)、位移传感器支架(50)、位移传感器(52)、一号位移传感器检测夹(66)、二号位移传感器检测夹(67)、三号位移传感器检测夹(68)、四号位移传感器检测夹(69)与五号位移传感器检测夹(70)；
所述的安装有滚珠丝杠(39)、导轨(40)与滑块(49)的导轨底座(47)采用螺栓固定连接在地平铁(64)上，滚珠丝杠(39)头部采用联轴器(41)与电机(43)相连接；位移传感器支架(50)的底座采用螺栓与滑块(49)的顶端连接，位移传感器(52)采用螺栓固定安装在位移传感器支架(50)的上端，一号位移传感器检测杆(8)、二号位移传感器检测杆(15)、三号位移传感器检测杆(22)、四号位移传感器检测杆(29)与五号位移传感器检测杆(37)的长杆端头部依次和一号位移传感器检测夹(66)、二号位移传感器检测夹(67)、三号位移传感器检测夹(68)、四号位移传感器检测夹(69)与五号位移传感器检测夹(70)焊接在一起，一号位移传感器检测夹(66)、二号位移传感器检测夹(67)、三号位移传感器检测夹(68)、四号位移传感器检测夹(69)与五号位移传感器检测夹(70)依次安装在被试的一号弹性卡盘(7)、二号弹性卡盘(51)、三号弹性卡盘(54)、四号弹性卡盘(62)与五号弹性卡盘(35)下端的侧壁上并采用螺栓与螺母夹紧，一号位移传感器检测杆(8)、二号位移传感器检测杆(15)、三号位移传感器检测杆(22)、四号位移传感器检测杆(29)与五号位移传感器检测杆(37)的短杆头部依次和位移传感器(52)的顶端在竖直方向上等距离；一号温度传感器(46)、二号温度传感器(48)、三号温度传感器(53)、四号温度传感器(61)与五号温度传感器(63)依次贴在被试的一号弹性卡盘(7)、二号弹性卡盘(51)、三号弹性卡盘(54)、四号弹性卡盘(62)与五号弹性卡盘(35)的侧壁上。
8.按照权利要求1所述的数控机床弹性卡盘的可靠性试验装置，其特征在于，所述的自动控制部分(Ⅳ)和模拟加载部分(Ⅱ)、故障检测部分(Ⅲ)采用通讯线连接是指：
所述的自动控制部分(Ⅳ)包括有控制柜(44)、显示器、键盘输入设备、上位工控机(72)、下位可编程控制器(73)与A/D采集卡(75)，其中显示器、键盘输入设备、上位工控机(72)、下位可编程控制器(73)、A/D采集卡(75)安装在控制柜(44)的内部；
所述的下位可编程控制器(73)上行方向的接口与上位工控机(72)采用通讯线连接，下位可编程控制器(73)下行方向的接口与三位四通电磁换向阀(74)采用通讯线连接；A/D采集卡(75)共12个接口，A/D采集卡(75)上行方向的一个接口与上位工控机(72)采用通讯线连接，下行方向的11个接口分别和一号力传感器(2)、二号力传感器(10)、三号力传感器(17)、四号力传感器(24)、五号力传感器(31)、位移传感器(52)、一号温度传感器(46)、二号温度传感器(48)、三号温度传感器(53)、四号温度传感器(61)与五号温度传感器(63)采用通讯线连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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