CN110779752B - 适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，为克服目前存在的难以对珩磨机进行模拟加载的问题，实验装置包括切削系统、减速系统、冷却系统、支架、移动平台、夹紧机构、测量处理系统与传动机构；传动机构通过其中的实验平台床身安装在地面上，移动平台通过其中的可移动平台安装在实验平台床身上，可移动平台与可移动平台导轨配装并为滑动连接；夹紧机构通过其中的1号转动压片支撑架与2号转动压片支撑架安装在实验平台床身上；测量系统安装在实验平台床身与15个定位销上；切削系统、减速系统通过支架安装在实验平台床身上，冷却系统通过其中的密封水箱安放在地面上，处理系统通过电脑桌、安装在实验平台床身左侧的地面上。

Description

适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置

技术领域

本发明涉及一种针对珩磨加工的可靠性实验装置，更确切地说，本发明涉及一种能够模拟珩磨机实际加工工况，并进行相关数据测量分析的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置。

背景技术

机床作为基础的机械产品，是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，机床工业已经关系到国计民生，国防尖端建设的基础工业和战略性产业。他直接影响到国家各个工业部门的装备自动化水平，劳动生产率的提高和国防现代化的实现。而珩磨机是磨床的一种，主要是用珩磨头旋转研磨工件以达到要求的平整度。今年来，珩磨已成为发动机汽缸套，缸体孔以及工程机械中重要的液压缸等精密偶件孔加工必不可少的工艺技术。通过珩磨，在发动机方面，大大缩短了跑和时间，减少了燃料的使用量，避免了缸体孔的拉毛划伤；在液压偶件方面，在工作表面形成了均匀的油膜，大大提高了偶件间的配合精度，增强了其密封性能，提高了液压系统的稳定性和能量转化率。

但同样珩磨也有一些它的弊端，如珩磨表面粗糙度达不到工艺要求这样的质量问题。而且很难对珩磨头进行模拟加载。这就导致很难对珩磨加工进行可靠性分析。为此我们需要设计珩磨机可靠性实验装置，对影响其加工质量的因素进行分析和研究。另外，在国家“高档数控与基础制造装备”科技重大专项中，关于共性技术的研究的第一项研究就是“可靠性设计与性能试验技术”。所以针对珩磨机进行可靠性实验研究是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的难以对珩磨机进行模拟加载的问题，提供了一种适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置包括模拟珩磨头运动装置与多样本多材料实验平台；

所述的模拟珩磨头运动装置包括切削系统、减速系统、冷却系统与支架；

所述的多样本多材料实验平台包括移动平台、夹紧机构、测量处理系统与传动机构；其中：测量处理系统包括测量系统和处理系统；

所述的传动机构通过其中的实验平台床身安装在地面上，移动平台通过其中的可移动平台安装在实验平台床身上，可移动平台与安装在实验平台床身上面的2根结构相同的可移动平台导轨配装且为滑动连接；所述的夹紧机构通过其中的1号转动压片支撑架与2号转动压片支撑架安装在实验平台床身上；测量系统安装在实验平台床身与安装在可移动平台上的15个结构相同的定位销上，处理系统通过其中的电脑桌安装在实验平台床身左侧的地面上；切削系统、减速系统通过支架安装在实验平台床身上，冷却系统通过其中的密封水箱安放在地面上。

技术方案中所述的移动平台还包括1号样本、2号样本、3号样本、4号样本与5号样本；所述的1号样本至5号样本皆为结构相同的圆盘状件，1号样本采用的材料为HT25-47，2号样本采用的材料为HP-CuCrMo，3号样本采用的材料为45钢，4号样本采用的材料为铝硅合金，5号样本采用的材料为钛合金；1号样本至5号样本分别套装在3个结构相同的已经安装在可移动平台上的1号样本槽至5号样本槽中的定位销上，其中的定位销的下端装入可移动平台上的1号样本槽至5号样本槽中的定位销孔中，定位销的上端装入测量系统中的压力传感器，1号样本至5号样本和1号样本槽至5号样本槽中定位销上的压力传感器接触连接。

技术方案中所述的可移动平台为长方体形结构件，可移动平台的顶端沿纵向均匀地设置有5个结构相同的直径大于样本直径的用于安装1号至5号样本的1号至5号样本槽，每个样本槽沿可移动平台的横向设置有1个与圆形槽连通的长方体形的用于排出切屑和切削液的排屑槽；每个样本槽的槽底部均匀地设置有3个与样本下端的3个盲孔相对正的用于安装定位销的定位销盲孔；可移动平台的底部设置有两个结构相同的长方体形的支脚，两个结构相同的支脚上设置有结构相同的T型导轨槽，其T型导轨槽与实验平台床身上的2根结构相同的可移动平台导轨相配装，两者之间为滑动连接。

技术方案中所述的夹紧机构还包括1号转动压片、1号六角带肩螺母、2号转动压片与2号六角带肩螺母；所述的用于样本的夹紧的1号转动压片与2号转动压片为板状结构件，1号转动压片与2号转动压片一端设置有通孔；所述的1号转动压片支撑架与2号转动压片支撑架为圆柱体形状的直杆类结构件，1号转动压片支撑架与2号转动压片支撑架两端均设置有外螺纹，1号转动压片支撑架与2号转动压片支撑架的一端采用螺纹连接的形式安装在实验平台床身前后侧的中部，1号转动压片支撑架、2号转动压片支撑架和实验平台床身之间皆为螺纹连接，1号转动压片支撑架的上端套装有1号转动压片与1号六角带肩螺母，1号转动压片与样本接触连接；2号转动压片支撑架的上端套装有2号转动压片与2号六角带肩螺母，2号转动压片与样本接触连接。

技术方案中所述的测量系统包括粗糙度测量头、粗糙度测量头调整臂、粗糙度测量头支撑架、红外线传感器、红外线传感器支撑架与15个结构相同的压力传感器；所述的粗糙度测量头、红外线传感器与压力传感器均为圆柱形标准件；所述的粗糙度测量头支撑架为长方体形状的结构件，固定端设置有安装固定螺钉的螺纹孔，另一端设置有铰接副；所述的粗糙度测量头调整臂为板状结构件，一端设置有螺纹盲孔，另一端设置有通孔；所述的红外线传感器支撑架为长方体形状的直杆类结构件，固定端设置有安装固定螺钉的螺纹孔，另一端设置有外螺纹；所述的型号为SE2470的红外线传感器通过螺纹连接固定在红外线传感器支撑架的固定端上，而红外线传感器支撑架则通过外螺纹端固定在实验平台床身前侧的中部；型号为OU1300的粗糙度测量头通过螺纹连接固定在粗糙度测量头调整臂一端的螺纹盲孔上，而粗糙度测量头调整臂则通过铰接触连接在粗糙度测量头支撑架的顶端，粗糙度测量头支撑架则通过螺钉固定在实验平台床身前侧的中部；15个结构相同的型号为PT124G-210的压力传感器分别通过螺纹链接安装在定位销的顶端。

技术方案中所述的传动机构还包括2号滚珠丝杠、2号伺服电机、可移动平台支撑座；所述的2号伺服电机采用螺钉固定在实验平台床身的右端处，2号伺服电机的输出轴与2号滚珠丝杠的右端采用联轴器连接，2号伺服电机输出轴与2号滚珠丝杠的回转轴线共线并位于实验平台床身的纵向对称线上；可移动平台支撑座的底端与2号滚珠丝杠套装连接，可移动平台支撑座的顶端采用螺钉与可移动平台底端连接，2根结构相同的可移动平台导轨沿实验平台床身的纵向对称线平行对称地安装在2号滚珠丝杠两侧的实验平台床身上。

技术方案中所述的切削系统包括1号伺服电机、1号减速锥齿轮、2号减速锥齿轮、减速小齿轮、减速大齿轮、中间轴与输出轴；所述的1号伺服电机采用螺钉水平地固定在支架中的1号平台上，1号伺服电机的输出轴采用花键与1号减速锥齿轮相连接，1号减速锥齿轮与2号减速锥齿轮啮合连接；2号减速锥齿轮通过中间轴与减速小齿轮相连接，中间轴固定在1号平台上；减速小齿轮和减速大齿轮啮合连接，而减速大齿轮通过输出轴同样固定在1号平台上。

技术方案中所述的减速系统包括电主轴、滚珠丝杠、电主轴固定平台与珩磨头；所述的切削系统中的输出轴向下伸出支架中的1号平台与1号滚珠丝杠的上端相连接，1号滚珠丝杠的下端安装在支架中的2号平台上，电主轴固定平台的一端通过螺钉套装在在1号滚珠丝杠上，电主轴固定平台的另一端采用螺钉固定连接在电主轴上，珩磨头安装在电主轴的输出端上。

技术方案中所述的冷却系统还包括切削液、齿轮泵与喷嘴；所述的切削液装入安放在地面上的密封水箱中，齿轮泵固定在水箱上面，输入管道的一端与齿轮泵的进液口相连接，输入管道的另一端插入密封水箱的切削液中，输出管道的一端与齿轮泵的出液口相连接，输出管道的另一端与喷嘴的进口相连接，并将喷嘴固定在支架中的上2号平台上。

技术方案中所述的处理系统包括电脑显示器、电脑主机、键盘、电脑桌与数据采集卡；所述的数据采集卡型号为PCLe9804的；所述的电脑显示器、电脑主机、键盘与数据采集卡依次放置于电脑桌上，数据采集卡上的接口和测量系统中的红外线传感器、压力传感器与粗糙度测量头相连接，数据采集卡则与电脑主机上的USB接口相连，电脑显示器与键盘和电脑主机相连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置是以多种材料多个样本的角度进行可靠性试验，不仅分析了HT25-47，45钢，HP-CuCrMo等传统材料，对铝硅合金和钛合金也进行了可靠性实验；使传统材料和新兴材料在机械性能上形成了清晰的对比，让无论是企业还是实验室都可以更好的进行材料选择；

2.本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置的实验样本表面有着多个相同的空位，可以大大节约实验材料，节约实验成本；同时还可以在已加工孔和未加工孔之间形成对比实验，充分展现了珩磨加工的利与弊；

3.本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置上安装有温度测量仪，粗糙度测量仪和压力测量仪；不仅可以清晰的反应实验数据，同时也可以轻松的建立起工件所受压力、切削温度和粗糙度的数量关系；

4.本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置上安装有一根电主轴，可通过改变其电压改变其主轴转速，从而可以建立起切削速度、切削温度和粗糙度的数量关系；

5.本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置打破了模拟加载的局限性，采用真实工况多样本进行实际加载，比模拟工况节约成本，且样本更加便于更换。

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置结构组成的轴测投影视图；

图2是本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中珩磨头模拟切削部分的结构组成示意图；

图3是本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中多样本多材料可移动实验平台中移动平台结构组成的轴测投影视图；

图4是本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中实验平台床身的轴测投影是视图；

图5是本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中数据处理部分结构组成的轴测投影视图；

图6是本发明所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中多样本多材料可移动实验平台的局部视图；

图中：1. 1号伺服电机，2A.1号减速锥齿轮,2B.2号减速锥齿轮,2C.减速小齿轮，2D.减速大齿轮，2E.中间轴，2F.输出轴，3.电主轴，4. 1号滚珠丝杠，5.电主轴固定平台，6.珩磨头，7. 1号转动压片,7-1. 1号转动压片支撑架,7-2. 1号六角带肩螺母，8.粗糙度测量头，8-1.粗糙度测量头调整臂，8-2.粗糙度测量头支撑架，9. 1号样本,10. 2号转动压片,10-1. 2号转动压片支撑架,10-2. 2号六角带肩螺母，11.红外线传感器，11-1.红外线传感器支撑架，12. 2号样本,13. 3号样本,14. 4号样本,15. 5号样本,16.可移动平台，17. 2号滚珠丝杠,18. 2号伺服电机，19.可移动平台支撑座，20.可移动平台导轨，21.定位销，22.切削液，23齿轮泵，24.喷嘴，25.电脑显示器，26.电脑主机，27.键盘，28.电脑桌，29.数字采集卡，30.压力传感器，31.实验平台床身，32.外壳，33. 1号平台，34. 2号平台，35.密封水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明通过模拟珩磨机实际工作原理和实际工况，可以得到被加工工件的具体参数，从而进行分析和比较。同时不仅可以对于一种材料一种工况进行分析，还可以对多种材料不同工况进行分析和比较。

一般情况下，珩磨机的主要运动是珩磨头的旋转运动和轴向往复运动。其主要加工零件是汽缸套、缸体孔、液压缸的精密孔类零件。综上所述要完成适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置的搭建，包括模拟珩磨头运动装置，模拟不同材料类型的被加工零件和搭建数据测量采集处理装置三部分组成。针对以上需求，本发明提供如下实验台搭建方案。本发明有效的满足了以上要求，能够充分的实现对珩磨机实际加工的模拟仿真。

所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置包括模拟珩磨头运动装置与多样本多材料实验平台。

参阅图1与图2，所述的模拟珩磨头运动装置包括切削系统、减速系统、冷却系统与支架。其中：

所述的切削系统包括电主轴3、滚珠丝杠4、电主轴固定平台5与珩磨头6；

所述的电主轴3采用最高转速为10000转的型号为JSZD80-90/1.5的标准电主轴；且在电主轴中部的同一平面内设置有4个连接座耳，呈对称分布，两侧各有2个；

所述的滚珠丝杠4为圆柱体形状直杆件，其为非标准件，用于将输出轴2F的旋转运动转换成直线运动；

所述的珩磨头6采用国标为GB/T 9896-1999,珩磨孔径为30-35mm的珩磨头，主要用于珩磨加工。

所述的电主轴固定平台5为马鞍状非标准件，上表面四个角的位置设置有螺纹盲孔，与电主轴3的4个链接座耳相对应。而电主轴3则通过螺栓与电主轴固定平台5固连在一起。电主轴固定平台5下表面中间位置带有2个螺纹孔，通过螺钉与滚珠丝杠4相连；

所述的减速系统包括1号伺服电机1、1号减速锥齿轮2A、2号减速锥齿轮2B、减速小齿轮2C、减速大齿轮2D、中间轴2E与输出轴2F；

所述的型号为MGV430的1号伺服电机1为侧面壳体上设置有安装法兰盘的标准伺服电动机，其作用是为减速系统提供动力源。

所述的1号减速锥齿轮2A、2号减速锥齿轮2B、减速小齿轮2C、减速大齿轮2D均为腹板式闭式软齿面传动齿轮，其作用是降低1号伺服电动机1的输出转速，从而达到加工需要。

所述的中间轴2E和输出轴2F均为圆柱形直杆件,轴呈阶梯状为非标准件，用于安装和固定2号减速锥齿轮2B、减速小齿轮2C与减速大齿轮2D；

所述的冷却系统包括密封水箱、切削液22、齿轮泵23与喷嘴24；

所述的密封水箱35为空心长方体形状的壳体件，主要用于盛装切削液。切削液22为乳白色液体，主要用于冲洗切屑，冷却刀具。

所述的齿轮泵23型号为KCB133，主要用于抽取切削液。

所述的喷嘴24采用型号为CABB/B的通用喷嘴，用于喷出切削液。

所述的支架包括外壳32、1号平台33与2号平台34；

所述的外壳32为带有4个支撑脚的柜式零件，其内部与号平台33和2号平台34相连，4个支撑脚分别焊接在实验平台床身31上，主要用于支撑和安装其内部的零件(1号伺服电机1、1号减速锥齿轮2A、2号减速锥齿轮2B、减速小齿轮2C、减速大齿轮2D、中间轴2E、输出轴2F、电主轴3、滚珠丝杠4、电主轴固定平台5、珩磨头6、喷嘴24、1号平台33、2号平台34)。

所述的1号平台33和2号平台34均为板状非标准件。其中1号平台33用于安装所述的减速系统(1号伺服电机1、1号减速锥齿轮2A、2号减速锥齿轮2B、减速小齿轮2C、减速大齿轮2D、中间轴2E、输出轴2F)。而2号平台34用于安装喷嘴24和支撑所述的切削系统(电主轴3、滚珠丝杠4、电主轴固定平台5、珩磨头6)。

所述的1号伺服电机1采用螺栓插入壳体侧面上设置的安装法兰盘固定在1号平台33上，1号伺服电机1的输出轴呈水平放置，1号伺服电机1的输出轴采用花键与1号减速锥齿轮2A相连接，实现1号减速锥齿轮2A的径向固定，另一端配合挡环实现轴向固定。而1号减速锥齿轮2A与2号减速锥齿轮2B啮合实现一级减速；2号减速锥齿轮2B通过中间轴2E与减速小齿轮2C相连，2号减速锥齿轮2B和减速小齿轮2C通过键连接实现在中间轴2E上的径向固定，并通过中间轴2E的轴肩配合挡环实现齿轮在中间轴2E上的轴向固定。中间轴2E两端套装有圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承嵌装在1号平台33中，配合中间轴2E的轴肩实现轴承的轴向和径向的固定。与此同时，中间轴2E通过圆锥滚子轴承成功固定在1号平台33上；减速小齿轮2C和减速大齿轮2D啮合连接实现2级减速，而减速大齿轮2D通过键连接，实现在输出轴2F上的径向固定，并通过轴肩配合挡环实现在输出轴2F上的轴向固定。输出轴2F两端套装有圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承嵌装在1号平台33中，配合输出轴2F的轴肩实现轴承的轴向和径向的固定。与此同时，输出轴2F通过圆锥滚子轴承成功固定在1号平台33上；当1号伺服电机1接通电源后，1号伺服电机1的输出轴与1号减速锥齿轮2A连接，并通过1号减速锥齿轮2A与2号减速锥齿轮2B的啮合改变传动方向，将x轴方向的转动转换成z轴方向的转动，然后通过与2号减速锥齿轮2B连接的减速小齿轮2C和与1号滚珠丝杠4连接的减速大齿轮2D的啮合连接，彻底达到降低转速的目的。

输出轴2F插入1号平台33向下伸出，通过梅花型联轴器与1号滚珠丝杠4相连接，即1号滚珠丝杠4上端通过梅花型联轴器与输出轴2F下端相连接，1号滚珠丝杠4的下端通过圆锥滚子轴承固定2号平台34上，并将z方向的转动转换成z方向的直线运动；电主轴固定平台5的下表面带有螺纹孔，通过螺钉安装在在1号滚珠丝杠4上，电主轴固定平台5的上表面同样带有螺纹孔，由螺钉固定连接在电主轴3上，由1号滚珠丝杠4带动而实现电主轴固定平台5和电主轴3在z方向的垂直进给；而珩磨头6直接安装在电主轴3上，由电主轴3带动珩磨头6转动，而且通过改变连接电主轴3的电源电压，可以使电主轴3实现无级变速，以达到模拟不同工作状态的目的；然后通过1号滚珠丝杠4化旋转运动为竖直方向上的直线进给运动，从而带动电主轴固定平台5及电主轴3实现直线进给运动；根据珩磨头6与样本之间的摩擦，实现对样本和珩磨头6垂直方向的加载，然后电主轴3接通电源，带动电主轴3前端装夹的珩磨头6实现珩磨头6的旋转运动，通过对样本上孔的加工实现对珩磨头6在水平面上扭矩的加载，从而达到真正模拟珩磨头6加工的目的。

而后在珩磨机实际的加工过程中，也是需要切削液22对珩磨头6的进行冷却，对切屑进行清理，所以本部分还设置了冷却系统；冷却系统包括切削液22、密封水箱、齿轮泵23与喷嘴24；其中装有切削液22的密封水箱安放在地面上，齿轮泵23固定在水箱上面，输入管道与齿轮泵23进水口相连，供给切削液。输出管道一端与齿轮泵23出水口相连，另一端则与喷嘴24相链接，并将喷嘴24固定在2号平台34上；在加工过程中，水箱装载的切削液22通过齿轮泵23抽取上来，然后由喷嘴24喷在珩磨头6上，从而实现对珩磨头6的冷却和对样本的清洗。

参阅图3至图5,所述的多样本多材料实验平台包括移动平台、夹紧机构、测量处理系统与传动机构。

所述的移动平台包括1号样本9、2号样本12、3号样本13、4号样本14、5号样本15、可移动平台16与15个结构相同的定位销21；其中：

所述的1号样本9采用材料为HT25-47的圆盘状非标准件，1号样本9的上端设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，1号样本9的下端也设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，上端的每个盲孔与下端的每个盲孔错开60度；

所述的2号样本12采用材料为HP-CuCrMo的圆盘状非标准件，2号样本12的上端设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，2号样本12的下端也设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，上端的每个盲孔与下端的每个盲孔错开60度；

所述的3号样本13采用材料为45钢的圆盘状非标准件，3号样本13的上端设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，3号样本13的下端也设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，上端的每个盲孔与下端的每个盲孔错开60度；

所述的4号样本14采用材料为铝硅合金的圆盘状非标准件，4号样本14的上端设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，4号样本14的下端也设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，上端的每个盲孔与下端的每个盲孔错开60度；

所述的5号样本15采用材料为钛合金的圆盘状非标准件，5号样本15的上端设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，5号样本15的下端也设置有3个结构相同的、位于同一个圆上的、相邻两者间隔为120度的盲孔，上端的每个盲孔与下端的每个盲孔错开60度；

所述的可移动平台16为长方体形结构件，可移动平台16的顶端并沿纵向均匀地设置有5个结构相同的直径大于样本直径的用于安装1号至5号样本的1号至5号样本圆形槽，每个样本圆形槽沿可移动平台16的横向设置有1个与圆形槽连通的长方体形的排屑槽，用于排出切屑和切削液；每个样本圆形槽的槽底部均匀地设置有3个与样本下端的3个盲孔相对应的定位销盲孔，用于安装定位销21；可移动平台16的底部设置有两个结构相同的长方体形的支脚，支脚上设置有T型导轨槽，其T型导轨槽与实验平台床身31上的可移动平台导轨20相配合，用于避免运动过程中可移动平台16出轨。

所述的15个结构相同的定位销21为圆柱形标准件，分别安装在可移动平台16上5个结构相同的圆形槽中的3个盲孔中，各样本下端的3个盲孔和定位销21相配装后限制了各样本的自由度。

所述的夹紧机构包括1号转动压片7、1号转动压片支撑架7-1、1号六角带肩螺母7-2、2号转动压片10、2号转动压片支撑架10-1与2号六角带肩螺母10-2；

所述的1号转动压片7与2号转动压片10规格相同，采用国标为GB/T 2176-91的标准转动压片，用于样本的夹紧。

所述的1号六角带肩螺母7-2与2号六角带肩螺母10-2也为标准件，主要用于配合1号转动压片7与2号转动压片10实现样本的夹紧。

所述的1号转动压片支撑架7-1和2号转动压片支撑架10-1为圆柱体形状的直杆类结构件，两端均设置有螺纹，1号转动压片支撑架7-1和2号转动压片支撑架10-1的一端安装在实验平台床身31前后侧的中部，1号转动压片支撑架7-1、2号转动压片支撑架10-1和实验平台床身31之间皆为螺纹连接，1号转动压片支撑架7-1的上端套装有1号转动压片7与1号六角带肩螺母7-2而实现样本的夹紧；2号转动压片支撑架10-1的上端套装有2号转动压片10与2号六角带肩螺母10-2而实现样本的夹紧。

所述的测量处理系统包括测量系统和处理系统；

所述的测量系统包括糙度测量头8、粗糙度测量头调整臂8-1、粗糙度测量头支撑架8-2、红外线传感器11、红外线传感器支撑架11-1与压力传感器30；

所述的粗糙度测量头8的型号为OU1300、红外线传感器11的型号为SE2470、压力传感器30的型号为PT124G-210,均为圆柱形，三者一端均设置有螺纹，且分别与数字转换器29相连，分别用以进行粗糙度，温度和压力的测量。

所述的粗糙度测量头支撑架8-2为长方体形状的非标准件，固定端设置有安装固定螺钉的螺纹孔，另一端设置有铰接副。固定端安装在实验平台床身31前侧的中部，位于1号转动压片支撑架7-1旁边。粗糙度测量头支撑架8-2主要起支撑作用。

所述的粗糙度测量头调整臂8-1为板状非标准件，一端设置有带有内螺纹的盲孔，主要用于安装粗糙度测量头8，另一端设置有一个通孔，通过铰接副与粗糙度测量头支撑架8-2相连，便于调整粗糙度测量头8的位置。

所述的红外线传感器支撑架11-1为长方体形状的直杆类结构，固定端设置有安装固定螺钉的螺纹孔，另一端设置有内螺纹，用于安装红外线传感器11。固定端安装在实验平台床身31前侧的中部，位于粗糙度测量头支撑架8-2左侧，而红外线传感器支撑架11-1主要起支撑作用。

所述的处理系统包括电脑显示器25、电脑主机26、键盘27、电脑桌28与数据采集卡29；

所述数据采集卡29型号为PCLe9804，对传感器采集到信号进行数模转换；

参阅图5，电脑显示器25、电脑主机26、键盘27、与数据采集卡29依次放置于电脑桌28上。红外线传感器11，压力传感器30和粗糙度测量头8均与数据采集卡29相连，将捕获的信息进行数模转换。然后数据采集卡29与电脑主机26的USB相连，将处理过的信号进行分析和处理。与电脑主机26相连的还有电脑显示器25和键盘27。最终通过相应的统计算法，在电脑显示器25上表现出三者之间相应的数量关系，同时也可以采集多组数据进行统计，分析和比较。甚至可以估算珩磨头6的失效时间，加工件的成品率和失效率。

所述的传动机构包括2号滚珠丝杠17、2号伺服电机18、可移动平台支撑座19、2个结构相同的可移动平台导轨20与实验平台床身31；

所述的型号为SM 130-100-15LFB的2号伺服电机18为侧面壳体上设置有安装法兰盘的标准伺服电动机，其作用是为传动机构提供动力源。

所述的2号滚珠丝杠17为圆柱体形状零件，且为非标准件，用于将2号伺服电动机18旋转运动转换成直线运动。

所述的可移动平台支撑座19为马鞍状非标准件，上表面四个角的位置设置有螺纹盲孔，可通过螺钉与可移动平台16下表面相连接。可移动平台支撑座19下表面中间位置带有2个螺纹孔，通过螺钉与滚珠丝杠4相连

所述的可移动平台导轨20为T型导轨，两端带有螺纹孔，用于与可移动平台16底部的T型导轨槽相配合，实现可移动平台16的直线运动。

所述的实验平台床身31为长条桌子形状的结构件，实验平台床身31的顶端设置有2个凹槽，与可移动平台16底部的支脚对应，凹槽底部装有可移动平台导轨20。前后侧中部设置有螺纹孔，用于安装粗糙度测量头支撑架8-2、红外线传感器支撑架11-1、1号转动压片支撑架7-1和2号转动压片支撑架10-1。右侧螺纹孔主要用于安装2号伺服电机18。实验平台床身31主要用于固定零件和支撑整个实验装置。

为了配合珩磨头6的切削，我们用多样本多材料实验平台模拟珩磨机的床身。首先将实验平台床身31固定在平整的地面上，2号伺服电机18通过螺钉固定在实验平台床身31的右端处，2号伺服电机1 8的输出轴与2号滚珠丝杠17的右端相连接，将2号伺服电机18的转动运动转换成水平方向的直线运动；可移动平台支撑座19通过螺钉与2号滚珠丝杠17和可移动平台16相连，2根结构相同的可移动平台导轨20采用螺钉安装在实验平台床身31上的2个凹槽内，可移动平台16支脚底部T型导轨槽与可移动平台导轨20相配合，实现可移动平台16的水平方向的直线运动，从而使可移动平台支撑座19、可移动平台16沿着可移动平台导轨20实现水平方向的移动，方便对不同材料的样本进行实验。其中1号样本9、2号样本12、3号样本13、4号样本14,5号样本15通过定位销21固定在可移动平台16上的圆形凹槽中，定位销21通过过盈配合分别安装在可移动平台16上端的圆形凹槽底部的3个盲孔中。

所述的1号转动压片支撑架7-1、2号转动压片支撑架10-1分别安装在实验平台床身31的前、后侧的中部，并通过螺纹连接固定在实验平台床身31上，1号转动压片7、2号转动压片10的一端依次套装在1号转动压片支撑架7-1、2号转动压片支撑架10-1的上端处，通过拧紧安装在1号转动压片支撑架7-1、2号转动压片支撑架10-1顶端处的1号六角带肩螺母7-2、2号六角带肩螺母10-2实现工件的夹紧，从而使珩磨头6可以对待加工样本进行加工。

参阅图6，可移动平台16每个工位均带有3个定位销21与3个压力传感器30。所述可移动平台16上端设置有5个大于样本直径的圆形槽，便于安装样本。每个圆形槽也设置有1个长方形的排屑槽，用于排出切屑和切削液。每个圆形槽底部带有3个盲孔，与样本下表面的3个盲孔相对应，用于安装定位销21。其中定位销21一端通过过盈配合与可移动平16相连，另一端插入样本下端的3个盲孔中，并与样本下端盲孔底部完全接触。其中三个定位销与可移动平台16上端圆形槽的底面一起限制所加工样本的六个自由度，配合夹紧机构使其达到可加工要求。

所述的型号为SE2470的红外线传感器11通过螺纹连接固定在红外线传感器支撑架11-1上，而红外线传感器支撑架11-1则通过螺钉固定在实验平台床身31前侧的中部，朝向被加工孔的位置进行实时测量被珩磨孔的温度；

所述的型号为OU1300的粗糙度测量头8通过螺纹连接固定在粗糙度测量头调整臂8-1的一端上，而粗糙度测量头调整臂8-1则通过铰接触固定在粗糙度测量头支撑架8-2的顶端上，从而实现在平面内可以360度的转动；使粗糙度测量头8可以在珩磨头6加工过程中远离样本，并在珩磨头6加工结束后转动粗糙度测量头调整臂8-1，使粗糙度测量头8对加工完的孔进行粗糙度测量；而粗糙度测量头支撑架8-2则通过螺钉固定在实验平台床身31前侧的中部。

所述的型号为PT124G-210的压力传感器30分别装入用于定位样本的定位销21中，即通过螺纹链接安装在定位销21的顶端，并与定位销21一起插入样本下端的盲孔中，并与样本下端盲孔底部完全接触，从而可以实时测量工件所受压力。

具体实施过程中，实施例中的装置可以根据需要进行取舍和变形，或者说本发明还有其他的实施方式：

1.所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中的珩磨头6可以更换，可以选择多种型号的珩磨头6进行对比试验，比较那种加工效果更好；

2.所选用的样本材料可以更改，如可以选择不同型号的碳钢，比较其机械性能，那种碳钢更容易加工到所需精度；

3.所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中的珩磨头6可以更换为相应钻头，对立式钻床进行相应的可靠性实验。

4.所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中的电主轴3可以不接通电源，从而实现对某些特殊工作方式珩磨床进行可靠性实验。

5.所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置中的样本结构尺寸可以进行修改，同样可以设计成具有不同的孔径的板状零件，从而更高效的进行实验。

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，它只适用于一定型号的珩磨机可靠性试验，规格范围之外的珩磨机可靠性试验可采用基本不变的技术方案，但所用设备的尺寸将随之改变，如样本的直径等，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。

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)

1.一种适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置包括模拟珩磨头运动装置与多样本多材料实验平台;

所述的模拟珩磨头运动装置包括切削系统、减速系统、冷却系统与支架；

所述的切削系统包括1号伺服电机（1）、1号减速锥齿轮（2A）、2号减速锥齿轮（2B）、减速小齿轮（2C）、减速大齿轮（2D）、中间轴（2E）与输出轴（2F）；

所述的1号伺服电机（1）采用螺钉水平地固定在支架中的1号平台（33）上，1号伺服电机（1）的输出轴采用花键与1号减速锥齿轮（2A）相连接，1号减速锥齿轮（2A）与2号减速锥齿轮（2B）啮合连接；2号减速锥齿轮（2B）通过中间轴（2E）与减速小齿轮（2C）相连接，中间轴（2E）固定在1号平台（33）上;减速小齿轮（2C）和减速大齿轮（2D）啮合连接，而减速大齿轮（2D）通过输出轴（2F）同样固定在1号平台（33）上；

所述的减速系统包括电主轴（3）、滚珠丝杠（4）、电主轴固定平台（5）与珩磨头（6）；

所述的切削系统中的输出轴（2F）向下伸出支架中的1号平台（33）与1号滚珠丝杠（4）的上端相连接，1号滚珠丝杠（4）的下端安装在支架中的2号平台（34）上，电主轴固定平台（5）的一端通过螺钉套装在在1号滚珠丝杠（4）上，电主轴固定平台（5）的另一端采用螺钉固定连接在电主轴（3）上，珩磨头（6）安装在电主轴（3）的输出端上；

所述的多样本多材料实验平台包括移动平台、夹紧机构、测量处理系统与传动机构；其中：测量处理系统包括测量系统和处理系统；

所述的传动机构通过其中的实验平台床身（31）安装在地面上，移动平台通过其中的可移动平台（16）安装在实验平台床身（31）上，可移动平台（16）与安装在实验平台床身（31）上面的2根结构相同的可移动平台导轨（20）配装且为滑动连接；所述的夹紧机构通过其中的1号转动压片支撑架（7-1）与2号转动压片支撑架（10-1）安装在实验平台床身（31）上；测量系统安装在实验平台床身（31）与安装在可移动平台（16）上的15个结构相同的定位销（21）上，处理系统通过其中的电脑桌（28）安装在实验平台床身（31）左侧的地面上；切削系统、减速系统通过支架安装在实验平台床身（31）上，冷却系统通过其中的密封水箱安放在地面上。

2.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的移动平台还包括1号样本（9）、2号样本（12）、3号样本（13）、4号样本（14）与5号样本（15）；

所述的1号样本（9）至5号样本（15）皆为结构相同的圆盘状件，1号样本（9）采用的材料为HT25-47，2号样本（12）采用的材料为HP-CuCrMo，3号样本（13）采用的材料为45钢，4号样本（14）采用的材料为铝硅合金，5号样本（15）采用的材料为钛合金；

1号样本（9）至5号样本（15）分别套装在3个结构相同的已经安装在可移动平台（16）上的1号样本槽至5号样本槽中的定位销（21）上，其中的定位销（21）的下端装入可移动平台（16）上的1号样本槽至5号样本槽中的定位销孔中，定位销（21）的上端装入测量系统中的压力传感器（30），1号样本（9）至5号样本（15）和1号样本槽至5号样本槽中定位销（21）上的压力传感器（30）接触连接。

3.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的可移动平台（16）为长方体形结构件，可移动平台（16）的顶端沿纵向均匀地设置有5个结构相同的直径大于样本直径的用于安装1号至5号样本的1号至5号样本槽，每个样本槽沿可移动平台（16）的横向设置有1个与圆形槽连通的长方体形的用于排出切屑和切削液的排屑槽；每个样本槽的槽底部均匀地设置有3个与样本下端的3个盲孔相对正的用于安装定位销（21）的定位销盲孔；可移动平台（16）的底部设置有两个结构相同的长方体形的支脚，两个结构相同的支脚上设置有结构相同的T型导轨槽，其T型导轨槽与实验平台床身（31）上的2根结构相同的可移动平台导轨（20）相配装，两者之间为滑动连接。

4.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的夹紧机构还包括1号转动压片（7）、1号六角带肩螺母（7-2）、2号转动压片（10）与2号六角带肩螺母（10-2）；

所述的用于样本的夹紧的1号转动压片（7）与2号转动压片（10）为板状结构件，1号转动压片（7）与2号转动压片（10）一端设置有通孔；

所述的1号转动压片支撑架（7-1）与2号转动压片支撑架（10-1）为圆柱体形状的直杆类结构件，1号转动压片支撑架（7-1）与2号转动压片支撑架（10-1）两端均设置有外螺纹，1号转动压片支撑架（7-1）与2号转动压片支撑架（10-1）的一端采用螺纹连接的形式安装在实验平台床身（31）前后侧的中部，1号转动压片支撑架（7-1）、2号转动压片支撑架（10-1）和实验平台床身（31）之间皆为螺纹连接，1号转动压片支撑架（7-1）的上端套装有1号转动压片（7）与1号六角带肩螺母（7-2），1号转动压片（7）与样本接触连接；2号转动压片支撑架（10-1）的上端套装有2号转动压片（10）与2号六角带肩螺母（10-2），2号转动压片（10）与样本接触连接。

5.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的测量系统包括粗糙度测量头（8）、粗糙度测量头调整臂（8-1）、粗糙度测量头支撑架（8-2）、红外线传感器（11）、红外线传感器支撑架（11-1）与15个结构相同的压力传感器（30）；

所述的粗糙度测量头（8）、红外线传感器（11）与压力传感器（30）均为圆柱形标准件；

所述的粗糙度测量头支撑架（8-2）为长方体形状的结构件，固定端设置有安装固定螺钉的螺纹孔，另一端设置有铰接副；

所述的粗糙度测量头调整臂（8-1）为板状结构件，一端设置有螺纹盲孔，另一端设置有通孔；

所述的红外线传感器支撑架（11-1）为长方体形状的直杆类结构件，固定端设置有安装固定螺钉的螺纹孔，另一端设置有外螺纹；

型号为SE2470的红外线传感器（11）通过螺纹连接固定在红外线传感器支撑架（11-1）的固定端上，而红外线传感器支撑架（11-1）则通过外螺纹端固定在实验平台床身（31）前侧的中部；型号为OU1300的粗糙度测量头（8）通过螺纹连接固定在粗糙度测量头调整臂（8-1）一端的螺纹盲孔上，而粗糙度测量头调整臂（8-1）则通过铰接触连接在粗糙度测量头支撑架（8-2）的顶端，粗糙度测量头支撑架（8-2）则通过螺钉固定在实验平台床身（31）前侧的中部；

15个结构相同的型号为PT124G-210的压力传感器（30）分别通过螺纹链接安装在定位销（21）的顶端。

6.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的传动机构还包括2号滚珠丝杠（17）、2号伺服电机（18）、可移动平台支撑座（19）；

所述的2号伺服电机（18）采用螺钉固定在实验平台床身（31）的右端处，2号伺服电机（18）的输出轴与2号滚珠丝杠（17）的右端采用联轴器连接，2号伺服电机（18）输出轴与2号滚珠丝杠（17）的回转轴线共线并位于实验平台床身（31）的纵向对称线上；可移动平台支撑座（19）的底端与2号滚珠丝杠（17）套装连接，可移动平台支撑座（19）的顶端采用螺钉与可移动平台（16）底端连接，2根结构相同的可移动平台导轨（20）沿实验平台床身（31）的纵向对称线平行对称地安装在2号滚珠丝杠（17）两侧的实验平台床身（31）上。

7.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的冷却系统还包括切削液（22）、齿轮泵（23）与喷嘴（24）；

所述的切削液（22）装入安放在地面上的密封水箱中，齿轮泵（23）固定在水箱上面，输入管道的一端与齿轮泵（23）的进液口相连接，输入管道的另一端插入密封水箱的切削液（22）中，输出管道的一端与齿轮泵（23）的出液口相连接，输出管道的另一端与喷嘴（24）的进口相连接，并将喷嘴（24）固定在支架中的上2号平台（34）上。

8.按照权利要求1所述的适用于多种材料的多样本珩磨机可靠性实验装置，其特征在于，所述的处理系统包括电脑显示器（25）、电脑主机（26）、键盘（27）、电脑桌（28）与数据采集卡（29）；

所述的数据采集卡（29）型号为PCLe9804的；

所述的电脑显示器（25）、电脑主机（26）、键盘（27）与数据采集卡（29）依次放置于电脑桌（28）上，数据采集卡（29）上的接口和测量系统中的红外线传感器（11）、压力传感器（30）与粗糙度测量头（8）相连接，数据采集卡（29）则与电脑主机（26）上的USB接口相连，电脑显示器（25）与键盘（27）和电脑主机（26）相连接。