CN108562425A - 滚齿机刀架测试平台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚齿机刀架测试平台及其测试方法，属于测控领域，测试平台包括床身、安装底座、大立柱、滑板、测试刀架以及电涡流制动器，测试刀架由依次驱动连接的主电机、齿轮箱、测试刀杆组成，测试刀杆在背离齿轮箱主轴的自由端通过扭矩转速传感器连接于电涡流制动器输出轴和在靠近齿轮箱主轴的固定端设置圆光栅。本发明的滚齿机刀架测试平台是由电涡流制动器模拟滚齿机加工齿轮工况对测试刀架扭矩加载的测试平台，同时该测试平台也可在空载和加载时检测滚齿机刀架齿轮箱传动精度。

Description

滚齿机刀架测试平台及其测试方法

技术领域

本发明属于测控技术领域，涉及试验装置，具体涉及一种滚齿机刀架测试平台及其测试方法。

背景技术

刀架是数控机床最重要而且又是最复杂的一个部件，其在高性能机床上的广泛应用，不仅提高了加工效率和加工精度，降低了生产成本，还在为社会创造巨额物质财富的同时，也更促进了新技术以及新材料的应用与推广，并且带动了相关产业的快速发展。然而刀架的可靠性水平直接影响着数控机床的可靠性水平，可是由于刀架的现场跟踪试验费时费力，并且短时间内很难获得大量的故障数据。所以基于刀架的自身使用特点，可以单独对其进行连续的可靠性试验。这样就可以提高其试验效率，节省人力、物力。因此，针对刀架的可靠性试验系统是值得研究的。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一在于提供一种滚齿机刀架测试平台，以解决对滚齿机刀架进行扭力加载实验以及对滚齿机刀架齿轮箱进行空载和加载实验时检测其传动精度；本发明目的之二在于还提供一种滚齿机刀架测试方法，以配合测试平台完成可靠性试验。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种滚齿机刀架测试平台，包括床身，在床身上固定的安装底座，在床身上通过X轴伺服电机滑动安装的大立柱，在大立柱上通过Z轴伺服电机滑动安装的滑板，在滑板上固定的测试刀架，在安装底座上固定安装的电涡流制动器，测试刀架由依次驱动连接的主电机、齿轮箱、测试刀杆组成，测试刀杆在背离齿轮箱主轴的自由端通过扭矩转速传感器连接于电涡流制动器输出轴和在靠近齿轮箱主轴的固定端设置圆光栅。

进一步，还包括固定底座，电涡流制动器安装在固定底座上，固定底座通过T型槽螺钉固定在安装底座上。

进一步，还包括定位底座，由安装座、垫座、底座组成，安装座通过垫座连接在底座上，底座通过T型螺钉固定在安装底座上，圆光栅侧头固定在安装座上，垫座用于调整圆光栅侧头与光栅盘的位置。

进一步，还包括调节底座，由调整座、过渡座、基座组成，基座通过T型螺钉固定在安装底座上，调整座用于调整扭矩转速传感器与测试刀杆的同心，通过过渡座连接在基座上。

进一步，所述的扭矩转速传感器两端通过第一联轴器和第二联轴器分别与测试刀杆和电涡流制动器输出轴连接。

进一步，所述的测试刀杆、扭矩转速传感器、电涡流制动器输出轴与齿轮箱主轴同轴设置。

进一步，还包括在齿轮箱主轴轴承处设置的温度传感器。

本发明还利用上述的滚齿机刀架测试平台的测试方法，包括：

1)、刀架扭矩加载测试：

先利用机床数控系统控制测试刀架的主电机旋转后由齿轮箱传递带动测试刀杆转动，并使电涡流制动器对测试刀杆模拟滚齿加工时的扭矩加载；再利用测量系统获取扭矩转速传感器反馈的测试刀杆扭矩加载数值和主电机的转速参数值，并将两者进行对比分析，得到测试刀杆扭矩误差数值；

2)、刀架扭矩加载下的齿轮箱传动误差测试：

先利用机床数控系统控制测试刀架的主电机旋转后由齿轮箱传递带动测试刀杆转动，并使电涡流制动器对测试刀杆模拟滚齿加工时的扭矩加载；再利用测量系统获取圆光栅反馈的测试刀杆扭矩加载下的转动角度数值和主电机的转速参数值，并将两者进行对比分析，得到测试刀架的齿轮箱传动误差数值；

3)、刀架扭矩空载下的齿轮箱传动误差测试：

先利用机床数控系统控制测试刀架的主电机旋转后由齿轮箱传递带动测试刀杆转动，并使电涡流制动器不对测试刀杆模拟滚齿加工时的扭矩加载；再利用测量系统获取圆光栅反馈的测试刀杆扭矩空载下的转动角度数值和主电机的转速参数值，并将两者进行对比分析，得到测试刀架的齿轮箱传动误差数值。

本发明的有益效果是：本发明的滚齿机刀架测试平台是由电涡流制动器模拟滚齿机加工齿轮工况对测试刀架扭矩加载的测试平台，同时该测试平台也可在空载和加载时检测滚齿机刀架齿轮箱传动精度。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明滚齿机刀架测试平台的结构立体示意图；

图2为本发明滚齿机刀架测试平台的测试方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，附图中的元件标号分别表示：床身1、X轴伺服电机2、大立柱3、滑板4、Z轴伺服电机5、第一联轴器6、测试刀杆7、主电机8、测试刀架9、温度传感器10、圆光栅11、安装座12、垫座13、底座14、安装底座15、扭矩转速传感器16、调整座17、过渡座18、基座19、第二联轴器20、固定底座21、电涡流制动器22。

实施例基本如附图所示：本实施例提供的滚齿机刀架测试平台，包括床身1、在床身1上固定的安装底座15、在床身1上通过X轴伺服电机2滑动安装的大立柱3、在大立柱3上通过Z轴伺服电机5滑动安装的滑板4、在滑板4上固定的测试刀架9以及在安装底座15上固定安装的电涡流制动器22，测试刀架9由依次驱动连接的主电机8、齿轮箱(未画出)、测试刀杆7组成，测试刀杆7在背离齿轮箱主轴的自由端通过扭矩转速传感器16连接于电涡流制动器22输出轴和在靠近齿轮箱主轴的固定端设置圆光栅11；具体的，电涡流制动器22安装在固定底座21上，而固定底座21通过T型槽螺钉固定在安装底座15上；由安装座12、垫座13、底座14组成的定位底座，用于调整圆光栅11侧头与光栅盘的位置，其安装座12通过垫座13连接在底座14上，而底座14通过T型螺钉固定在安装底座15上，圆光栅11侧头固定在安装座12上；由调整座17、过渡座18、基座19组成的调节底座，用于调整扭矩转速传感器16与测试刀杆7的同心，其基座19通过T型螺钉固定在安装底座15上，而调整座17通过过渡座18连接在基座19上；扭矩转速传感器11两端通过第一联轴器6和第二联轴器20分别与测试刀杆7和电涡流制动器22输出轴连接，且测试刀杆7、扭矩转速传感器11、电涡流制动器22输出轴与齿轮箱主轴同轴设置。采用上述方案，本发明的滚齿机刀架测试平台是由电涡流制动器模拟滚齿机加工齿轮工况对测试刀架扭矩加载的测试平台，同时该测试平台也可在空载和加载时检测滚齿机刀架齿轮箱传动精度。

安装时Z轴高度通过Z轴伺服电机驱动滑板上下移动来调整Z轴位置，X轴位置通过X轴伺服电机驱动大立柱移动来调整X轴位置并固定。安装时，测试刀杆、扭矩转速传感器、电涡流制动器输出轴均需与测试刀架的齿轮箱主轴同心，并通过移动调整座来调整扭矩转速传感器与测试刀杆的同心，通过修磨垫座的高度来调整高精度圆光栅侧头与光栅盘的位置。

本实施例中的测试平台还包括在齿轮箱主轴轴承处设置的温度传感器10。可测得刀架扭矩加载下的齿轮箱主轴轴承温度数值，便于研究刀架的传动精度。

下面详细的阐述下本测试平台的测试方法，如图2所示，具体包括：

1、刀架扭矩加载测试：

机床数控系统控制测试刀架的主电机转动，并通过测试刀架的齿轮箱传递到齿轮箱主轴，然后再传递到测试刀杆，而测试刀杆通过第一联轴器与扭矩转速传感器连接，同时扭矩传感器通过第二联轴器与电涡流制动器连接。机床的测试系统则通过控制电气参数使得电涡流制动器对测试刀杆进行模拟滚齿加工时的扭矩加载，其加载数值通过扭矩转速传感器反馈给测试系统进行分析。并由测试系统通过信号交换读取数控系统中主电机的转速参数，然后通过专门的数据处理软件对两组信号进行处理。

2、刀架扭矩加载下的齿轮箱传动误差测试：

机床数控系统控制测试刀架的主电机转动，并通过测试刀架的齿轮箱传递到齿轮箱主轴，然后传递到测试刀杆，而测试刀杆通过第一联轴器与扭矩转速传感器连接，同时扭矩传感器通过第二联轴器与电涡流制动器连接。机床的测试系统则通过控制电气参数使得电涡流制动器对测试刀杆进行模拟滚齿加工时的扭矩加载，其加载数值通过扭矩转速传感器反馈给测试系统进行分析。同时，因测试刀杆上安装有高精度的圆光栅，圆光栅将其转动角度信号参数传递到测试系统，并由测试系统通过信号交换读取机床数控系统中测试刀架主电机的转动参数，然后通过专门的数据处理软件对两组信号进行处理，得到测试刀架扭矩加载下的齿轮箱传动误差数值。同理，空载时，也可进行齿轮箱传动误差测试，只需第二联轴器与电涡流制动器断开或电涡流制动器不加载。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.滚齿机刀架测试平台，包括床身(1)，其特征在于，在床身上固定的安装底座(15)，在床身上通过X轴伺服电机(2)滑动安装的大立柱(3)，在大立柱上通过Z轴伺服电机(5)滑动安装的滑板(4)，在滑板上固定的测试刀架(9)，在安装底座上固定安装的电涡流制动器(22)，测试刀架由依次驱动连接的主电机(8)、齿轮箱、测试刀杆(7)组成，测试刀杆在背离齿轮箱主轴的自由端通过扭矩转速传感器(16)连接于电涡流制动器输出轴和在靠近齿轮箱主轴的固定端设置圆光栅(11)。

2.根据权利要求1所述的滚齿机刀架测试平台，其特征在于，还包括固定底座(21)，电涡流制动器安装在固定底座上，固定底座通过T型槽螺钉固定在安装底座上。

3.根据权利要求1所述的滚齿机刀架测试平台，其特征在于，还包括定位底座，由安装座(12)、垫座(13)、底座(14)组成，安装座通过垫座连接在底座上，底座通过T型螺钉固定在安装底座上，圆光栅侧头固定在安装座上，垫座用于调整圆光栅侧头与光栅盘的位置。

4.根据权利要求1所述的滚齿机刀架测试平台，其特征在于，还包括调节底座，由调整座(17)、过渡座(18)、基座(19)组成，基座通过T型螺钉固定在安装底座上，调整座用于调整扭矩转速传感器与测试刀杆的同心，通过过渡座连接在基座上。

5.根据权利要求1所述的滚齿机刀架测试平台，其特征在于，所述的扭矩转速传感器两端通过第一联轴器(6)和第二联轴器(20)分别与测试刀杆和电涡流制动器输出轴连接。

6.根据权利要求5所述的滚齿机刀架测试平台，其特征在于，所述的测试刀杆、扭矩转速传感器、电涡流制动器输出轴与齿轮箱主轴同轴设置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的滚齿机刀架测试平台，其特征在于，还包括在齿轮箱主轴轴承处设置的温度传感器(10)。

8.利用权利要求1-7任一项所述的滚齿机刀架测试平台的测试方法，其特征在于，包括：

1)、刀架扭矩加载测试：

先利用机床数控系统控制测试刀架的主电机旋转后由齿轮箱传递带动测试刀杆转动，并使电涡流制动器对测试刀杆模拟滚齿加工时的扭矩加载；再利用测量系统获取扭矩转速传感器反馈的测试刀杆扭矩加载数值和主电机的转速参数值，并将两者进行对比分析，得到测试刀杆扭矩误差数值；

2)、刀架扭矩加载下的齿轮箱传动误差测试：

先利用机床数控系统控制测试刀架的主电机旋转后由齿轮箱传递带动测试刀杆转动，并使电涡流制动器对测试刀杆模拟滚齿加工时的扭矩加载；再利用测量系统获取圆光栅反馈的测试刀杆扭矩加载下的转动角度数值和主电机的转速参数值，并将两者进行对比分析，得到测试刀架的齿轮箱传动误差数值；

3)、刀架扭矩空载下的齿轮箱传动误差测试：

先利用机床数控系统控制测试刀架的主电机旋转后由齿轮箱传递带动测试刀杆转动，并使电涡流制动器不对测试刀杆模拟滚齿加工时的扭矩加载；再利用测量系统获取圆光栅反馈的测试刀杆扭矩空载下的转动角度数值和主电机的转速参数值，并将两者进行对比分析，得到测试刀架的齿轮箱传动误差数值。