CN111076926A - 数控刀架三联齿盘可靠性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控刀架三联齿盘可靠性试验台，克服了未有针对数控刀架内部三联齿盘机构进行可靠性试验的问题，试验台包括支撑部分、齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分与自动控制部分；齿盘传动啮合部分包括齿盘传动部分与齿盘啮合部分；支撑部分包括底座、2根立柱、齿盘安装板与横梁，2根立柱对称地安装在底座的顶端，横梁安装在2根立柱的顶端；齿盘安装板水平地安装在2根立柱下端的内侧；齿盘传动部分通过其中的定齿盘安装于齿盘安装板上，齿盘啮合部分通过2套滚珠丝杠副安装在2根立柱的内侧；齿盘性能指标检测部分安装在齿盘传动啮合部分与支撑部分上；自动控制部分和齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分之间分别为线连接。

Description

数控刀架三联齿盘可靠性试验台

技术领域

本发明涉及一种应用于动力伺服数控刀架领域的试验装置，更确切地说，本发明涉及一种数控刀架三联齿盘可靠性试验台。

背景技术

机床是装备制造业的加工母机，是加工制造的关键装备，同时机床行业是关系国家经济的战略性产业。机床的加工复杂度、精度、效率和柔性直接决定了这个国家的制造水平。中国机床行业发展迅速，并连续多年成为世界机床第一消费国和第一进口国，这其中数控机床关键功能部件对机床的整机性能起到重要作用。目前国内研发的数控机床在精度、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数控机床产业发展的瓶颈。国产数控机床可靠性水平偏低的主要原因之一是国产数控机床关键功能部件的可靠性水平较低，因此研究开发数控机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。数控刀架作为高端数控车床的关键功能部件之一，其主要功能由内部三联齿盘实现完成。数控刀架故障比例占到数控车床故障总比例的15％，提升其可靠性水平有利于提高整机的综合性能。

我国的数控机床关键功能部件可靠性试验研究起步较晚，对目前的文献进行检索发现仅有一些功能简单的可靠性试验装置。例如，某些试验台可以对动力伺服刀架进行空运转试验、偏重试验。目前还未有针对数控刀架内部三联齿盘机构进行可靠性试验，并可实现对其三联齿盘结构进行精度和磨损状态检测的可靠性试验台。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术未有针对数控刀架内部三联齿盘机构进行可靠性试验的问题，提供了一种数控刀架三联齿盘可靠性试验台。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台包括支撑部分、齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分与自动控制部分；

所述的支撑部分包括底座、2根结构相同的立柱、齿盘安装板与横梁；

所述的齿盘传动啮合部分包括齿盘传动部分与齿盘啮合部分；

底座放置地基上，2根结构相同的立柱采用焊接方式垂直地安装在底座顶端的左右两侧，横梁采用螺栓安装在2根结构相同的立柱的顶端上；齿盘安装板水平地安装在2根结构相同的立柱的下端，齿盘安装板的左右端和左右侧立柱的内侧焊接连接；

齿盘传动部分通过其中的定齿盘采用螺栓安装于齿盘安装板上，齿盘啮合部分通过2套结构相同的滚珠丝杠副安装在2根结构相同的立柱的内侧面上；齿盘性能指标检测部分安装在齿盘传动啮合部分与支撑部分上，齿盘性能指标检测部分中的关节臂测量仪固定放置在数控刀架三联齿盘可靠性试验台前的地面上；自动控制部分安装在控制柜上，自动控制部分和齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分之间分别采用线连接。

技术方案中所述的底座为一立方体形的空心结构件，底座的四角处设置有倒角，底座中间部分设置有矩形横截面的开口向下的前后贯通的凹槽，处于顶端的凹槽的槽底的中心处设置有用于安装齿盘伺服电机的螺栓通孔，底座的顶端的左右两侧设置有安装螺栓的用于将底座与2个结构相同的立柱相连接螺栓通孔；底座可通过铸造获得或者通过焊接或机械连接获得；

所述的立柱采用等横截面的铝合金型材制成，立柱顶端设置有用于与横梁连接的立柱盲孔，立柱上端上沿横向设置有安装丝杠支座支撑端的支撑端螺栓孔，立柱下端上沿横向设置有安装丝杠支座固定端的固定端螺栓孔，固定端螺栓孔的下方均匀地设置有安装丝杠伺服电机支架的螺栓孔；

所述的横梁为一矩形板类结构件，在横梁四角处设置有倒角，在横梁的左右两端加工有和立柱盲孔相对正的横梁通孔。

技术方案中所述的齿盘传动部分还包括齿盘轴联轴器、24面齿盘传动轴、齿盘导向轴、齿盘伺服电机与动齿盘；所述的定齿盘采用螺栓安装在齿盘安装板中间的圆形通孔内，动齿盘放置在定齿盘中，24面齿盘传动轴的小径端与齿盘轴联轴器的一端连接，齿盘轴联轴器的另一端与伺服电机的输出端连接，24 面齿盘传动轴的大径端与动齿盘下端面接触连接，导向轴的大径端放置于动齿盘的上端面上，采用螺栓将24面齿盘传动轴、动齿盘与齿盘导向轴连接，伺服电机输出轴、齿盘轴联轴器、24面齿盘传动轴、动齿盘与齿盘导向轴的回转轴线共线。

技术方案中所述的24面齿盘传动轴为一根三段式阶梯轴，从左至右轴段直径依次增大，24面齿盘传动轴大径轴段设置成24棱的对齿盘分度的多棱体形状，多棱体面要求精度高、粗糙度低，大径轴段直径与动齿盘安装处直径相同，并加工出与动齿盘上的安装孔对正的安装通孔，24面齿盘传动轴小径轴段直径与齿盘轴联轴器连接孔的直径相等。

技术方案中所述的齿盘导向轴是一两段式阶梯轴类零件，其大径端直径与长度和动齿盘一侧的圆形盲孔的直径和深度一致，在其大径端沿轴向均匀地设置有用于与动齿盘连接的螺栓安装孔，齿盘导向轴大径端的螺栓安装孔与动齿盘上的安装孔对正，小径端的直径与齿盘传动啮合部分中的双联齿盘内圆形孔直径相同，小径端的长度小于双联齿盘内圆形孔的深度。

技术方案中所述的齿盘啮合部分还包括液压缸安装板、液压缸、液压缸联轴器、连接轴、双联齿盘、2个结构相同的丝杠联轴器、2个结构相同的丝杠伺服电机支架与2个结构相同的丝杠伺服电机；所述的滚珠丝杠副包括有丝杠支座支撑端、丝杠螺母、滚珠丝杠与丝杠支座固定端；2套结构相同的丝杠支座支撑端与丝杠支座固定端沿着2根结构相同的立柱纵向对称地安装在2根结构相同的立柱内侧的上下端，2根结构相同的滚珠丝杠安装在2套结构相同的丝杠支座支撑端与丝杠支座固定端上，2个结构相同的丝杠联轴器的上端与2个结构相同的滚珠丝杠的下端连接，2个结构相同的丝杠联轴器的下端和2个结构相同的丝杠伺服电机连接，2个结构相同的丝杠伺服电机采用螺栓安装在2个结构相同的丝杠伺服电机支架上，2个结构相同的丝杠伺服电机支架安装在2根结构相同的立柱上；两端分别安装有丝杠螺母的液压缸安装板通过2个结构相同的丝杠螺母套装在2根结构相同的滚珠丝杠上，液压缸通过法兰盘端采用螺栓竖直地安装在液压缸安装板中心处的底面上，液压缸的推杆下端与液压缸联轴器的上端连接，液压缸联轴器的下端与连接轴的上端连接，连接轴的下端与力传感器的一端连接，力传感器的另一端与双联齿盘连接。

技术方案中所述的齿盘性能指标检测部分包括力传感器、三轴向加速度传感器、自准直仪底座、自准直仪与关节臂测量仪；

所述的力传感器安装在齿盘传动啮合部分中的连接轴与双联齿盘之间，力传感器与自动控制部分中的信号放大器连接；三轴向加速度传感器安装在齿盘安装板顶端面上，三轴向加速度传感器与自动控制部分中的数据采集卡连接；自准直仪通过自准直仪底座放置在底座顶端，自准直仪与自动控制部分中的上位工控机连接；安装在地面上的关节臂测量仪与自动控制部分中的上位工控机连接。

技术方案中所述的自动控制部分和齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分之间分别采用线连接是指：所述的自动控制部分包括上位工控机、下位可编程控制器PLC、数据采集卡、电液伺服阀、电液伺服阀驱动器、齿盘伺服电机驱动器、滚珠丝杠伺服电机驱动器与信号放大器；所述的下位可编程控制器PLC 的串行通信端口与上位工控机的RS232接口连接，齿盘伺服电机驱动器上的CN1 接口中的8根导线与一个下位可编程控制器PLC上的输出端OUT的100.00、 100.01、100.02、100.03、100.04、100.05、100.06、100.07这8个接口分别连接，两个滚珠丝杠伺服电机驱动器CN1接口中的8根导线分别各自与另一个下位可编程控制器PLC上的输出端OUT的100.00、100.01、100.02、100.03、 100.04、100.05、100.06、100.07这8个接口并联连接；齿盘伺服电机上的电源线中有四根电线，其中3根为三相电线，1根为电源地线；3根三相电线分别连接在齿盘伺服电机驱动器的U接口、V接口、W接口上，电源地线连接在齿盘伺服电机驱动器上的接地保护端子上；齿盘伺服电机上的编码器线与齿盘伺服电机驱动器的CN2接口连接。

丝杠伺服电机上的电源线中有四根电线，其中3根为三相电线，1根为电源地线分别连接在丝杠伺服电机驱动器的U接口、V接口、W接口上，另一根电线连接在丝杠伺服电机驱动器上的接地保护端子上；丝杠伺服电机上的编码器线与丝杠伺服电机驱动器的CN2接口连接。

所述的上位工控机的RS232接口与电液伺服阀驱动器的JK1端口连接，电液伺服阀的电源线与电液伺服阀驱动器的JK2端口相连接，电液伺服阀的阀口与液压缸的进出油口连接；所述的数据采集卡与上位工控机通过网线端口连接，力传感器的电源线与信号放大器的CN1端口连接；数据采集卡的CN1、CN2、CN3 与放置于齿盘安装板上的三轴向加速度传感器的X、Y、Z三根接线连接；所述的自准直仪的电源接口与关节臂测量仪的电源接口分别和上位工控机的USB插口连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台以动力伺服刀架中传动部分三联齿盘为试验对象进行试验，不带刀盘，试验过程中三联齿盘装置不受载, 对其进行可靠性试验，可以更好更直观的观测到其啮合状态以及故障机理和模式；

2.本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台采用伺服电机对动齿盘提供动力使其转位，采用液压缸为双联齿盘提供加载动力使其移动进而与定齿盘和动齿盘啮合；通过对被测的三联齿盘装置进行模拟真实工况的可靠性试验，暴露和激发产品故障，为产品的可靠性增长和评估提供实用的基础数据；

3.本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台可以对齿盘进行全寿命周期的可靠性试验。可以对齿盘啮合磨损状态和重复定位精度进行检测和测量；该试验台通过检测齿盘的这些性能指标，可以更好的研究其故障机理和模式，发现其可靠性递减规律；

4.本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台在齿盘啮合平面上安装有三轴向加速度传感器，可以对齿盘啮合过程中的振动进行实时监测；齿盘啮合加载部分中，液压缸上通过弹性联轴器安装力传感器，能够通过联轴器消除减缓由于安装误差或者装置对中性不好，所引起的在液压缸带动双联齿盘与定、动齿盘啮合的过程中的啮合冲击、误差和啮合不上、不完全的情况，并能实时检测液压缸推杆输出的力和齿盘啮合时所受力的大小，实现实时监控和闭环控制及反馈使齿盘啮合装置具有较高的加载精度；

5.本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台针对不同型号的三联齿盘，只需更换齿盘安装板、齿盘传动轴等过渡件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

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刀架三联齿盘可靠性试验台结构组成的轴测投影视图；

图2为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台结构组成在图1中的位置转换90度后的轴测投影视图；

图3为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台中的支撑部分结构组成的分解式轴测投影视图；

图4为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台去除横梁、液压缸和滚珠丝杠副后齿盘传动装置部分结构组成的俯视图；

图5为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台结构组成的主视图；

图6为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台中的滚珠丝杠副结构组成的主视图；

图7为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台中的三联齿盘副结构组成的分解式轴测左投影视图；

图8为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台中的三联齿盘副结构组成的分解式轴测右投影视图；

图9为本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台中自动控制部分的结构原理框图；

图中：1.底座，2.立柱，3.齿盘安装板，4.液压缸安装板，5.横梁，6.丝杠支座支撑端，7.丝杠螺母，8.滚珠丝杠，9.液压缸，10.液压缸联轴器，11. 连接轴，12.力传感器，13.丝杠支座固定端，14.双联齿盘，15.丝杠联轴器， 16.丝杠伺服电机支架，17.丝杠伺服电机，18.齿盘轴联轴器，19.24面齿盘传动轴，20.齿盘导向轴，21.定齿盘，22.三轴向加速度传感器，23.自准直仪底座，24.自准直仪，25.关节臂测量仪，26.齿盘伺服电机，27.动齿盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1和图2，本发明所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台包括支撑部分、齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分和自动控制部分。

一.支撑部分

所述的支撑部分包括底座1、2根结构相同的立柱2、齿盘安装板3、横梁5；

参阅图1、图2与图3，所述的试验台的底座1为一立方体形的空心结构件，底座1的四角处设置有倒角，底座1中间部分设置有矩形横截面的开口向下的前后贯通的凹槽，处于顶端的凹槽的槽底的中心处设置有用于安装齿盘伺服电机26的电机通孔与用于安装固定齿盘伺服电机26的螺栓的螺栓通孔，螺栓通孔均匀地分布在电机通孔的周围；底座1可通过铸造获得或者通过焊接或机械连接获得，底座1起到承载和支撑整个试验台的作用。

所述的立柱2为一根铝合金立柱，每根立柱2都是由结构完全相同的铝合金方形型料加工制成；沿立柱2的纵向在立柱2的里侧从上到下设置有不贯通的矩形横截面的凹槽；沿立柱2的纵向在每根立柱2的前、后槽壁的外侧加工有结构相等的相互平行的两根通槽，该通槽的作用是便于其它零部件的安装以及美观；在每根立柱2的凹槽的槽底上从上到下沿横向设置有安装丝杠支座支撑端6的支撑端螺栓孔和安装丝杠支座固定端13的固定端螺栓孔，固定端螺栓孔的下方均匀地设置有安装丝杠伺服电机支架16的螺栓孔，并在立柱2顶端沿纵向设置有顶端立柱盲孔，该顶端立柱盲孔为螺纹孔，用于与横梁5连接使用。

所述的横梁5为一矩形板类结构件，在横梁5四角处设置有倒角，在横梁5 的左右两端竖直地加工有横梁沉头通孔，横梁沉头通孔与立柱顶端的立柱盲孔相对正，横梁沉头通孔用于与立柱2的顶端连接使用；横梁5固定在2根结构相同的立柱2的顶端起到试验台的支撑和稳固作用。

所述的齿盘安装板3为一矩形板类结构件，齿盘安装板3的中心处设置有安装螺栓的小通孔和安装齿盘的大通孔，安装螺栓的小通孔均匀地分布在安装齿盘的大通孔的周围，小通孔与大通孔用于固定安装定齿盘21；

底座1放置地基上，2根结构相同的立柱2竖直地安装在底座1顶端的左右两侧，2根结构相同的立柱2的底端采用焊接的方式固定在试验台的底座1顶端的左、右两侧。通过横梁5上和立柱2顶端预留的安装孔，采用螺栓将横梁5 安装在2根结构相同的立柱2的顶端上；齿盘安装板3通过焊接方式水平地安装在2根结构相同的立柱2的下端，齿盘安装板3的左右端和左右侧立柱2的内侧焊接连接。

二.齿盘传动啮合部分

数控刀架在实际工作状况中，其内部动齿盘27放置于定齿盘21中。动齿盘27一端与数控刀架的主轴连接，另一端与刀盘相连；双联齿盘14安装在数控刀架的主轴上，左右移动与定齿盘21和动齿盘27啮合。数控刀架通过内部三联齿盘结构实现传动、转位等功能。在所述的三联齿盘可靠性试验台中，齿盘传动啮合部分包括齿盘传动部分与齿盘啮合部分，其中：

所述的齿盘传动部分包括齿盘轴联轴器18、24面齿盘传动轴19、齿盘导向轴20、定齿盘21、齿盘伺服电机26与动齿盘27。

参阅图4、图5、图7与图8，所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台中三联齿盘副由双联齿盘14、定齿盘21和动齿盘27组成；

所述的定齿盘21为圆盘式零件，定齿盘21的中心处设置有中心通孔，在定齿盘21中心通孔周围的顶端面上均匀地设置有一圈梯形端齿，并在一圈梯形端齿周围的顶端面上沿轴向均匀地设置有用于安装使用的4号通孔；

所述的动齿盘27为圆盘式零件，其顶端面周围均匀地设置有一圈梯形端齿，并在顶端面上的中心沉孔内均匀加工有用于安装使用的2号通孔，底端面的中心处设置有用于安装定位的圆柱凸台。动齿盘27与定齿盘21配套使用，将动齿盘27放置于定齿盘21内，两者顶端面上的梯形端齿能够对齐，形成一大圈完整的梯形端齿形。

所述的双联齿盘14为圆盘式零件，在其底端面上均匀地设置有一圈梯形端齿，双联齿盘14上的一圈梯形端齿形与定齿盘21和动齿盘27配合后共同形成的一大圈梯形端齿形的结构相一致，双联齿盘14与定齿盘21和动齿盘27相互配合实现三联齿盘副的啮合连接。双联齿盘14的一圈梯形端齿内均匀地设置有用于安装使用的通孔，三者共同配合使用组成三联齿盘副。三联齿盘副为数控刀架中的固有零部件，其作用是实现数控刀架工作时的定位、传动和啮合的功能。

所述的24面齿盘传动轴19为一根三段式阶梯轴，从左至右轴段直径依次增大，数控刀架大多数为8工位或12工位，考虑到要对三联齿盘副的性能指标进行检测，故24面齿盘传动轴19大径轴段设置成24棱的多面体形状起到对齿盘的分度作用，多棱体面要求精度高、粗糙度低，用以在检测时可以通过光电自准直仪24反射激光以检测齿盘的重复定位精度。大径轴段直径与动齿盘27 安装处直径相同，且大径轴段端面上设置有个向下的圆形凹槽，圆形凹槽的直径和深度与动齿盘27底端面上的圆柱凸台尺寸相一致，用于定位安装，并在该圆形凹槽周围的端面上沿轴向加工出与动齿盘27上2号安装通孔对正的1号安装通孔，24面齿盘传动轴19大径轴段上的1号安装通孔用于与动齿盘27螺栓连接，另一端的小径轴段与齿盘轴联轴器18的孔配合连接。24面齿盘传动轴 19的作用是与动齿盘27连接安装，传递齿盘伺服电机26输出的动力，带动动齿盘27旋转，并且可以作为检验三联齿盘副精度指标的分度装置。

齿盘轴联轴器18为一弹性联轴器，上下的孔径根据齿盘伺服电机26的电机轴和24面齿盘传动轴19的小径轴段的直径进行选择，本试验台中选择NBK 的型号为MDW-50C-20-25狭缝式夹紧型弹性联轴器，该联轴器为一体式圆柱形结构，直径50mm，外圆柱面中间位置设置有弹性膜片，在上下两个圆形端面中间向内侧开有通孔，一端的孔径为20mm，另一端的内径为25mm。两侧圆形端面的通孔内侧无键槽，圆形端面中间位置向内侧开设狭缝，在联轴器的外圆柱面的上下两端位置设置有紧固螺栓，可以通过松紧紧固螺栓来调节上下圆端面上的狭缝开度。将要连接的轴端放置于圆端面通孔中，拧紧联轴器外圆柱面上的紧固螺栓可以将联轴器和连接轴进行固定。齿盘轴联轴器18的作用是将齿盘伺服电机26和24面齿盘传动轴19连接起来共同旋转并传递扭矩。所述的齿盘伺服电机26根据所需转速、功率和结构进行选型，最终选择一种电机轴为不带键槽、不带抱闸的、上端面法兰安装的伺服电机，型号为西门子 1FL6044-2AF21-1AG1，轴高40mm，额定功率Pn为1kW，额定转速Nn为3000rpm，额定扭矩Mn为3.18Nm；齿盘伺服电机26为动齿盘27的转位提供动力。

所述的齿盘导向轴20为一两段式阶梯轴类零件，其大径端直径和长度与动齿盘27内圆形孔的直径和深度一致，在其大径端沿轴向均匀地设置有安装螺栓的3号安装通孔，齿盘导向轴20大径端的3号安装通孔与动齿盘27上的2号安装通孔对正，用于和动齿盘27连接时使用。齿盘导向轴20的小径端直径与双联齿盘14内圆形孔直径相同，长度小于双联齿盘14内圆形孔的深度。齿盘导向轴20的作用是为双联齿盘14在试验的啮合过程提供定位和导向，使其在试验的啮合过程中能够保持准确的运动方向和啮合方向，继而与定齿盘21、动齿盘27精确啮合。

使用螺栓将齿盘伺服电机26安装在底座1中间处凹槽内的槽底上，将齿盘安装板3通过焊接的方式安装在2根结构相同的立柱2上，齿盘安装板3按照定齿盘21上安装孔设置有安装齿盘的圆形通孔，在实际工况下，定齿盘21安装固定在数控刀架的壳体上，所以在该试验台将定齿盘21的上端面通过螺栓固定连接在齿盘安装板3的下端面上，使得定齿盘21的齿面能够从齿盘安装板3 中间的圆形通孔中露出。实际工况中，动齿盘27放置于定齿盘21中，一端与数控刀架的主轴连接，另一端与刀盘相连，在本试验装置中，将动齿盘27放置于定齿盘21中；将24面齿盘传动轴19的小径端夹持在齿盘轴联轴器18的25mm 孔内，齿盘伺服电机26的电机轴夹持在齿盘轴联轴器18的20mm的孔内，拧紧齿盘轴联轴器18外圆柱面上的紧固螺栓调节狭缝将齿盘轴联轴器18两端的圆孔夹紧。通过齿盘轴联轴器18将齿盘伺服电机26和24面齿盘传动轴19连接在一起，使齿盘伺服电机26可以带动24面齿盘传动轴19同步旋转。

齿盘导向轴20的大径端放置于动齿盘27的上端面处，24面齿盘传动轴19 的大径端放置于动齿盘27下端面处，使用螺栓插入三者上设置的1号安装通孔、 2号安装通孔与3号安装通孔中，将三者安装连接起来，使伺服电机26输出动力可以带动三者共同转动。动齿盘27的上端面设置有齿面，通过齿盘伺服电机 26内置的驱动器和程序可以实现动齿盘27的正反转以及转位角度的控制，使每次转位时动齿盘27的齿面齿形与定齿盘21的齿面齿形相吻合。

所述的齿盘啮合部分包括液压缸安装板4、2套结构相同的滚珠丝杠副、液压缸9、液压缸联轴器10、连接轴11、双联齿盘14、丝杠联轴器15、丝杠伺服电机支架16与丝杠伺服电机17。

参阅图1、图2、图3与图5，所述的液压缸安装板4为一矩形板类结构件，液压缸安装板4的两端设置有用于安装丝杠螺母7的螺母通孔，液压缸安装板4 中间设置有用于安装液压缸9的螺栓通孔。液压缸安装板4的作用是安装固定液压缸9，并通过滚珠丝杠8与丝杠螺母7相连接，带动液压缸9和下端其它装置上下移动。

参阅图6，所述的滚珠丝杠副包括有丝杠支座支撑端6、丝杠螺母7、滚珠丝杠8与丝杠支座固定端13；

丝杠螺母7和滚珠丝杠8根据齿盘啮合部分的运动行程范围和受载情况共同选型确定，二者为配套使用的同一零部件，型号一致。本试验台实施例中选择的丝杠螺母7和滚珠丝杠8为THK的型号为EBB 2505-3-450的零部件。该型号的滚珠丝杠8的公称直径25mm，导程5mm，长度450mm，其两端的固定端和支撑端的直径为20mm。

丝杠支座支撑端6和丝杠支座固定端13是一种滚珠丝杠安装支座，为滚珠丝杠的配套装置根据滚珠丝杠8的结构尺寸确定。滚珠丝杠8的固定端和支撑端直径为20mm，在本试验装置中选用THK的型号为BF20的丝杠支座支撑端6和 THK的型号为BK20的丝杠支座固定端13。丝杠支座支撑端6和丝杠支座固定端 13两者结构类似，BF20型号的丝杠支座支撑端6底部为长方体形状，并且在该长方体的上端面中间向上有一凸起的小长方体形状结构，该丝杠支座支撑端6 整体为一种T字型结构，在该T型结构的侧面开有通孔，通孔内部放置安装一个型号为6004ZZ的深沟球轴承，内径为20mm，在该丝杠支座支撑端6的底部两侧向上设置有2个通孔用于安装固定螺栓；BK20型号的丝杠支座固定端13底部为长方体形状，并且在该长方体的上端面中间向上有一凸起的小长方体形状结构，该丝杠支座固定端13整体为一种T字型结构，在该T型结构的侧面开有通孔，通孔内部放置安装一个型号为7004的角接触球轴承，内径为20mm，在该丝杠支座固定端13的底部两侧向上设置有4个通孔用于安装固定螺栓。丝杠支座支撑6和丝杠支座固定端13起到支撑固定滚珠丝杠8的作用，并将滚珠丝杠8 通过螺栓安装固定在两根立柱2的槽内。

滚珠丝杠副由上述的丝杠支座支撑端6、丝杠螺母7、滚珠丝杠8和丝杠支座固定端13组成，其作用是带动液压缸安装板4及其连接的零部件实现上下移动的功能。丝杠伺服电机17根据所需转速、功率和结构进行选型，最终选择一种电机轴为不带键的、不带抱闸的、上端面法兰安装的伺服电机,型号为西门子 1FL6024-2AF21-1AG1，轴高20mm，额定功率Pn为0.1kW，额定转速Nn为3000rpm，额定扭矩Mn为0.32Nm。

丝杠伺服电机17输出动力带动滚珠丝杠8旋转进而实现液压缸9在竖直方向的运动，丝杠伺服电机支架16为丝杠伺服电机17的配套零件，为直角板结构，丝杠伺服电机支架16的一端四周预设置有安装螺栓的通孔，另一端在中间处设置有安装电机的通孔，丝杠伺服电机支架16起到将丝杠伺服电机17固定安装在立柱2上的作用；

丝杠联轴器15为NBK的型号为XSTS-40C-8-15狭缝式夹紧型弹性联轴器，该联轴器为一体式圆柱形结构，直径40mm，外圆柱面中间位置设置有弹性膜片，在上下两个圆形端面中间向内侧开有通孔，一端的孔径为15mm，另一端的内径为8mm。两侧圆形端面的通孔内侧无键槽，圆形端面中间位置向内侧开设狭缝，在联轴器的外圆柱面的上下两端位置设置有紧固螺栓，可以通过松紧紧固螺栓来调节上下圆端面上的狭缝开度。将要连接的轴端放置于圆端面通孔中，拧紧联轴器外圆柱面上的紧固螺栓可以将联轴器和连接轴进行固定。本试验台中将滚珠丝杠8的一端夹持在丝杠联轴器15的15mm孔内，伺服电机17的电机轴夹持在丝杠联轴器15的8mm的孔内，拧紧丝杠联轴器15外圆柱面上的紧固螺栓调节狭缝将丝杠联轴器15两端的圆孔夹紧。通过丝杠联轴器15将滚珠丝杠8 和伺服电机17连接在一起，使伺服电机17可以带动滚珠丝杠8同步旋转。

参阅图1、图2与图5，所述的液压缸9在本实施例中为型号为上海油威 CJT140-FB63A200B-AND-E的一种缸头侧长方法兰型单杆液压缸。该液压缸9由缸底、前端盖、后端盖、缸筒、盖板、拉杆和推杆组成。

该液压缸9的缸底为方形法兰结构，在缸底的上端面两侧四个角上设置有4 个安装连接用的螺栓通孔，缸底下端面中间位置设置有4个向上的盲孔，位置与后缸盖上的安装孔位置和尺寸一致，用于安装后缸盖和拉杆；后缸盖为一方体，其上端面四个角开有安装四根拉杆的通孔，在其侧面开有进出油口，可以使液压油进入缸筒内；液压缸9的缸筒为一圆柱形的中间空心的圆筒；前缸盖为一方体，侧面开有进出油口，其上端面中间和四周开有通孔，盖板为一方形板，其上端面的中间和四周有通孔。前端盖、后端盖和盖板三者方形端面的尺寸一致，并且三者中间和四周的孔位置与大小对应一致。拉杆为圆柱形细长杆，下端设置有螺纹，用于液压缸整体的安装固定。

将后缸盖上的通孔位置与缸底上的安装孔位置相对齐，圆柱形缸筒一端放入后端盖中的通孔中，另一端放置于前缸盖中间的通孔中，前缸盖上的通孔位置与后端盖上的通孔位置对应对齐；将盖板放置于前缸盖的上端面上，并将其端面上的安装通孔与前缸盖上对应对齐。将四根圆柱形的拉杆分别对应穿入盖板、前端盖、后端盖和缸底的安装孔中，用螺母固定在盖板的下端面上，使前后缸盖与缸筒形成密封的油缸。推杆为一根圆柱形结构的杆，安装在缸筒内，由进入缸筒内的液压油推动其实现上下移动的功能，继而带动双联齿盘14上下移动实现与定齿盘21和动齿盘27的啮合。本试验台中该型号的液压缸9的缸内径为63mm，推杆直径为45mm，推杆下端头部直径为40mm，行程为200mm。针对不同规格的三联齿盘副和试验台，可以选择不同规格、不同行程的液压缸。

所述的液压缸联轴器10为NBK的型号为MJC-80S-BL-40-40梅花式夹紧型弹性联轴器，该联轴器整体为圆柱形结构，直径为80mm，由一个梅花形的弹性间隔体上下两端和两个梅花形轴套连接而成。在上下两个圆形端面中间向内侧开有通孔，两端通孔的直径均为40mm。两侧圆形端面的通孔内侧无键槽，圆形端面中间位置向内侧开设狭缝，在联轴器的外圆柱面的上下两端位置设置有紧固螺栓，可以通过松紧紧固螺栓来调节上下圆端面上的狭缝开度。将要连接的轴端放置于圆端面通孔中，拧紧联轴器外圆柱面上的紧固螺栓可以将联轴器和连接轴进行固定。

该联轴器的作用是消除减缓由于安装误差或者装置对中性不好，所引起的在液压缸9带动双联齿盘14与定齿盘21和动齿盘27啮合的过程中的啮合冲击、误差和啮合不上、不完全的情况。

连接轴11为一根光轴，一端加工有螺纹，该轴起到连接液压缸联轴器10 和力传感器12的作用。

在实际工况中，数控刀架中的三联齿盘副在工作过程中定齿盘21不动，动齿盘27在伺服电机的驱动下通过主轴带动旋转，液压油推动活塞带动双联齿盘 14移动实现与定齿盘21、动齿盘27的啮合与脱开。在该试验台中，设置安装一个液压缸9作为对双联齿盘14移动的动力输出。

液压缸9缸底为法兰结构，上端面上设置有用于连接安装的通孔，液压缸安装板4的左右两端留有螺栓安装孔，使用螺栓将液压缸9安装在液压缸安装板4的下端面上。丝杠螺母7安装在滚珠丝杠8上；液压缸9与安装板4以及丝杠螺母7通过使用螺栓连接固定在竖直方向，同时为满足不同规格三联齿盘副的啮合脱开工作，以及不同规格的液压缸存在行程不同的问题，并考虑到在双联齿盘和定齿盘21、动齿盘27之间留出足够空间以便于能够实现一些齿盘的性能指标的测量，故将液压缸9设置成可以在竖直方向移动。如图6所示，在2 个结构相同的立柱2的内侧安装滚珠丝杠副来实现液压缸9的上下移动。

2个结构相同的立柱2从上端中间向下开盲槽，并在该槽内加工有安装螺栓的通孔。将滚珠丝杠8通过其固定端和支撑端放置安装于丝杠支座固定端13和丝杠支座支撑端6之中，并采用螺栓通过丝杠支座固定端13和丝杠支座支撑端 6上的螺栓安装通孔将二者安装在槽内。

两套结构完全相同的滚珠丝杠副分别安装于2个结构相同的立柱2的内侧。滚珠丝杠副的动力由丝杠伺服电机17提供，丝杠伺服电机17通过螺栓连接安装在丝杠伺服电机支架16上，丝杠伺服电机支架16再与立柱2通过螺栓连接安装，丝杠伺服电机17的输出轴和滚珠丝杠8的输入端通过丝杠联轴器15连接。

为了消除减缓由于安装误差或者装置对中性不好，所引起的在液压缸9带动双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27啮合的过程中的啮合冲击、误差和啮合不上、啮合不完全的情况，液压缸9的推杆下端连接液压缸联轴器10的一端孔内，连接轴11的一端夹持在液压缸联轴器10另一端的孔内，拧紧液压缸联轴器10外圆柱面上的紧固螺栓调节狭缝将液压缸联轴器10两端的圆孔夹紧。通过液压缸联轴器10将液压缸9和连接轴11连接在一起，使液压缸9可以和连接轴11及其后续连接的零部件一起同步运动。该连接轴11的另一端设置有螺纹，通过螺纹连接力传感器12，力传感器12是一种圆柱形的力传感器，可以在齿盘试验的啮合过程中显示液压缸9的推力和双联齿盘14的受力大小。力传感器12下端的螺栓连接通孔与双联齿盘14上的连接孔相对正，并通过螺栓将二者相连接，通过油液控制液压缸9中推杆的伸缩，使推杆在竖直方向上的上下移动带动力传感器12和双联齿盘14。

在工作过程中，动齿盘27通过伺服电机26带动其转动到规定位置时，液压缸9进油，推杆向下移动带动双联齿盘14在齿盘导向轴20的导向作用下与定齿盘21、动齿盘27准确啮合；松开时，液压缸9回油使推杆带动双联齿盘 14向上移动使双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27脱开啮合。循环往复工作，实现通过模拟实际工况中双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27的啮合与脱开过程，进行三联齿盘可靠性试验。

三.齿盘性能指标检测部分

所述的齿盘性能指标检测部分包括力传感器12、三轴向加速度传感器22、自准直仪底座23、自准直仪24与关节臂测量仪25。

所述的力传感器12为轮辐式传感器，下端设置有螺栓安装通孔，将通孔与双联齿盘14上的连接孔相对正，使用螺栓将二者连接安装，用于监测双联齿盘 14与定齿盘21和动齿盘27啮合时的啮合力大小；

所述三轴向加速度传感器22为IEPE加速度传感器，放置于齿盘安装板3 上端面，用于监测双联齿盘14与定齿盘21和动齿盘27啮合时台面的振动大小。

所述的自准直仪24为一种光电设备，光源发射光线经发射面返回，可以检测动齿盘27在转位过程中的重复定位精度。自准直仪底座23为自准直仪24的配套装置，自准直仪24放置在自准直仪底座23的顶端，作用是将其垫高至合适的测量位置。

参阅图1和图2所，所述的关节臂测量仪25为一种可移动式的测量仪，根据试验台的尺寸大小和需要的功能进行型号选择，本试验台中的关节臂测量仪 25选择的型号为Kreon Ace-7-20，测量范围为2.0m。该关节臂测量仪25由一个底座，两根长悬臂，一根短悬臂和一个影像探测头组成。每一根悬臂的关节处通过转轴连接，使得其可以在水平面和竖直面360度旋转，前端的影像探测头同样可以旋转，故可以对任意角度方向的目标进行探测。使用该关节臂测量仪25来对三联齿盘副的啮合齿面进行磨损状态的检测。

数控刀架在实际工作过程中，刀盘安装在动齿盘27上，通过伺服电机驱动数控刀架的主轴带动动齿盘27及刀盘旋转。三联齿盘副在整个数控刀架工作过程中起到重要作用。在本试验台中，齿盘伺服电机26在带动动齿盘27旋转的时候，到达预定位置时，齿盘伺服电机26制动，实现动齿盘27与定齿盘21的粗定位，再由双联齿盘14与之啮合实现精定位。故三联齿盘副在每次转位过程中都存在一定的偏差，所以重复定位精度这一性能指标对于确定数控刀架转位精确程度起到重要作用。并且双联齿盘14在反复若干次与定齿盘21、动齿盘 27啮合的过程中，齿面势必会磨损，故需要定期对三联齿盘副的啮合齿面和齿形进行磨损状态的检测。并且每次双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27啮合过程时类似于冲击状态，在啮合面以及安装面上都存在振动，存在振动势必会对啮合和波形产生一定的影响，故需要对啮合面进行振动检测。

本试验台对以上三联齿盘副性能指标设置了检测方案，通过不同试验装置达到检测目的，对重复定位精度，齿面磨损状态和啮合面振动状态进行检测。

1.重复定位精度检测

重复定位精度是三联齿盘副工作的最重要的衡量其精度的性能指标。24面齿盘传动轴19设计成三段阶梯轴，小径端通过齿盘轴联轴器18与齿盘伺服电机26连接；由于大部分数控刀架都是八工位及十二工位，故将另一端大径处加工成24面多面体形式，对动齿盘27进行分度，要求24面加工精度高，粗糙度低，达到对激光的反射作用。24面体上端面上加工安装孔，孔径和位置与动齿盘27上安装孔一致，通过螺栓将24面齿盘传动轴19与动齿盘27连接，通过伺服电机26带动其旋转。

在底座1上放置一台光电的自准直仪24，该光电的自准直仪24可以通过光线的反射检测出所需要测量的指标。在其底部放置自准直仪底座23使光电的自准直仪24的镜头中心对准24面齿盘传动轴19的反射面。试验过程中，通过程序控制齿盘伺服电机26使动齿盘27每次转位后都回到原处。光电的自准直仪 24发射出激光打到24面齿盘传动轴19的反射面上，光线反射回来接收。多次反复试验可以测量出三联齿盘副的重复定位精度。

2.齿面磨损状态检测

双联齿盘14在与定齿盘21、动齿盘27的啮合过程中齿面会磨损，需定期对齿面磨损状态进行检测。使用关节臂测量仪25对齿面啮合磨损状态进行检测。关节臂测量仪25固定放置于试验台前的地面上，通过滚珠丝杠副使液压缸9在竖直方向移动使双联齿盘14和定齿盘21、动齿盘27中间留出足够间隙，使得关节臂测量仪25的影像探头有足够的空间可以放置于双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27的中间进行影像探测。影像探测头朝上时可以对双联齿盘14的齿面磨损状态进行检测；影像探头朝下时可以对定齿盘21和动齿盘27的齿面磨损状态进行检测，检测这两个齿盘的磨损状态时，可以控制动齿盘27旋转以达到预定位置。测量到的影像数据可以实时传输到计算机端界面进行观测和数据分析，判断出齿面的磨损状态。

3.啮合面振动和啮合力检测

齿盘安装板3安装在2个结构相同的立柱2中间，定齿盘21和动齿盘27 安装在齿盘安装板3上。三轴向加速度传感器22为IEPE传感器，可以检测目标振动情况。将三轴加速度传感器22放置在啮合面所在的齿盘安装板3上以检测双联齿盘14在脱开与锁紧过程中与定齿盘21、动齿盘27啮合时的振动情况。在三联齿盘副的啮合过程中，双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27脱开与锁紧的动力是由液压缸9提供的，液压缸9在工作过程中，通过控制液压油可以使液压缸推杆输出不同的推力。液压缸9的推杆下端部通过液压缸联轴器10和一根连接轴11与力传感器12相连接，可以消除减缓由于安装误差或者装置对中性不好，所引起的在液压缸9带动双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27啮合的过程中的啮合冲击、误差和啮合不上、不完全的情况。力传感器12下端部通过螺栓连接安装双联齿盘14。通过连接数显屏幕或者计算机，可以检测到在齿盘啮合过程中的振动状况，以及液压缸输出的推力和齿盘在啮合时所受的力。

四.自动控制部分

参阅图9，所示的自动控制部分包括上位工控机、下位可编程控制器PLC、数据采集卡、电液伺服阀、电液伺服阀驱动器、齿盘伺服电机驱动器、丝杠伺服电机驱动器与信号放大器；上述自动控制部分的元器件与其电路连接封装在控制柜中。

参阅图9，所述的下位可编程控制器PLC的型号为欧姆龙CP1E，该PLC的串行通信端口与上位工控机的RS232接口连接。由于要控制丝杠伺服电机17和齿盘伺服电机26这两种类型的总共3个伺服电机，且2个丝杠伺服电机17型号完全相同，并要能够同步运行，故使用两个下位可编程控制器PLC，一个控制两个丝杠伺服电机17，另一个控制齿盘伺服电机26。齿盘伺服电机驱动器上的 CN1接口线中有8根导线，分别与其中一个PLC上的输出端OUT的100.00、 100.01、100.02、100.03、100.04、100.05、100.06与100.07这8个接口相连接；两个丝杠伺服电机驱动器上的CN1接口线中分别有8根导线，分别各自与另一个PLC上的输出端OUT的100.00、100.01、100.02、100.03、100.04、100.05、 100.06与100.07这8个接口并联连接。

齿盘伺服电机26上的电源线中有四根电线，其中3根为三相电线，1根为电源地线；3根三相电线分别连接在齿盘伺服电机驱动器的U接口、V接口、W接口上，电源地线连接在齿盘伺服电机驱动器上的接地保护端子上；齿盘伺服电机 26上的编码器线与齿盘伺服电机驱动器的CN2接口连接。

丝杠伺服电机17上的电源线中有四根电线，其中3根为三相电线，1根为电源地线分别连接在丝杠伺服电机驱动器的U接口、V接口、W接口上，另一根电线连接在丝杠伺服电机驱动器上的接地保护端子上；丝杠伺服电机17上的编码器线与丝杠伺服电机驱动器的CN2接口连接。

参阅图9，所述的型号为NI 9234的数据采集卡是一种数据采集设备，通过 USB与上位工控机相连；

型号为ULT2011的三轴向加速度传感器22有X、Y、Z三根接线，分别与数据采集卡上的CN1通道口、CN2通道口、CN3通道口连接。

型号为欧路达AT6401的力传感器12为一轮辐式传感器，该传感器的信号连接线中有5根电线，分别为信号正，信号负，激励正，激励负和屏蔽线。

型号为欧路达TDA-04A的信号放大器为一种数字变送器，上面的CN1端口集成5个接口，分别为EXC+，EXC-，SIG+，SIG-和SHD，分别对应力传感器12 上电源线中的5根线。将力传感器12的电源线与信号放大器的CN1端口对应相连，并通过信号放大器上的输出串口与上位工控机的RS232接口连接。

参阅图9，所述的液压泵站作为液压能源，输出液压油为整个液压系统提供液压动力源输出；电液伺服阀驱动器上的JK1端口与上位工控机上的RS232接口连接；电液伺服阀的阀口与液压缸9的进出油口相连接，电源线与电液伺服阀驱动器的JK2端口相连接。电液伺服阀驱动器控制电液伺服阀按预定方式控制油路进出，进而控制液压缸9按照预定功能方式运动。

上位工控机控制界面是由VB编制，首先确保三联齿盘副工作状态正常。在控制界面上设定齿盘伺服电机26转动角度、丝杠伺服电机17行程与定齿盘21、动齿盘27啮合力大小后，上位工控机与下位可编程控制器PLC通过RS232C进行串口连接，齿盘伺服电机驱动器控制齿盘伺服电机26带动24面齿盘传动轴 19转动，使动齿盘27转过设定角度，到达使动齿盘27齿形与定齿盘21齿形能够对齐的预定位置。然后下位可编程控制器PLC控制滚珠丝杠伺服电机驱动器，使液压缸安装板4向下移动到预定行程位置，通过上位工控机与电液伺服阀驱动器通讯控制电液伺服阀，进而控制液压缸9进油推动推杆，带动双联齿盘14 向下移动，直到定齿盘21、动齿盘27啮合力达到预定值。其中定齿盘21、动齿盘27啮合力由力传感器12向上反馈回上位工控机。此时，上位工控机再次控制电液伺服阀，使推杆带动双联齿盘14向上移动回到初始位置，完成一次啮合加载脱开过程。

参阅图9，所述的力传感器12通过信号放大器将三联齿盘副啮合时的啮合力数值反馈给上位工控机。放置于齿盘安装板3上的三轴向加速度传感器22将采集到的振动信号通过数据采集卡反馈给上位工控机。

参阅图9，所示的自准直仪24与关节臂测量仪25与上位工控机通过USB插口连接。通过内置的试验软件，可以实时监测自准直仪24反馈的测量数据来计算三联齿盘副重复定位精度，并且实时检测关节臂测量仪25反馈的影像数据来计算三联齿盘副的磨损状态。

所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台的工作原理：

参阅图1、图2和图9，做可靠性加载试验时，通过上位工控机来控制，在 VB控制界面上选定一定参数，通过RS232C端口与下位可编程控制器PLC通讯进行控制。

首先控制齿盘伺服电机26将动齿盘27转位到使其齿形与定齿盘21的齿形能够对齐的预定位置，然后通过控制丝杠伺服电机17使液压缸安装板4移动，移动到使液压缸9可以带动双联齿盘14与定齿盘21、动齿盘27相啮合的合适高度。下位可编程控制器PLC控制电液伺服阀动作，液压缸9进油推动推杆带动双联齿盘14向下移动，使其与定齿盘21、动齿盘27啮合。啮合力达到预设值后，上位工控机通过电液伺服阀驱动器控制电液伺服阀动作，控制液压缸9 回油使推杆带动双联齿盘14向上移动到初始位置，完成一次啮合加载脱开过程。在整个可靠性试验过程中，通过自准直仪24检测三联齿盘副重复定位精度，通过关节臂测量仪25检测三联齿盘副磨损状态。在上位工控机的自动控制和监测下，整个试验过程循环有序地不断进行。

本发明中所述的方案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，本发明只是一种优化的方案，或者说是一种较佳的具体的技术方案，它只适用于一定范围内的不同型号，不同尺寸的可靠性试验，范围之外的不同型号，不同尺寸的三联齿盘结构装置的可靠性试验，基本的技术方案不变，但其所用零部件的规格型号将随之改变，如液压缸9、力传感器12、自准直仪24和关节臂测量仪25等零部件的选择等，故本发明不限于实施这一种比较具体技术方案的描述。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)

1.一种数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台包括支撑部分、齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分与自动控制部分；

所述的支撑部分包括底座(1)、2根结构相同的立柱(2)、齿盘安装板(3)与横梁(5)；

所述的齿盘传动啮合部分包括齿盘传动部分与齿盘啮合部分；

底座(1)放置地基上，2根结构相同的立柱(2)采用焊接方式垂直地安装在底座(1)顶端的左右两侧，横梁(5)采用螺栓安装在2根结构相同的立柱(2)的顶端上；齿盘安装板(3)水平地安装在2根结构相同的立柱(2)的下端，齿盘安装板(3)的左右端和左右侧立柱(2)的内侧焊接连接；

齿盘传动部分通过其中的定齿盘(21)采用螺栓安装于齿盘安装板(3)上，齿盘啮合部分通过2套结构相同的滚珠丝杠副安装在2根结构相同的立柱(2)的内侧面上；齿盘性能指标检测部分安装在齿盘传动啮合部分与支撑部分上，齿盘性能指标检测部分中的关节臂测量仪(25)固定放置在数控刀架三联齿盘可靠性试验台前的地面上；自动控制部分安装在控制柜上，自动控制部分和齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分之间分别采用线连接。

2.按照权利要求1所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的底座(1)为一立方体形的空心结构件，底座(1)的四角处设置有倒角，底座(1)中间部分设置有矩形横截面的开口向下的前后贯通的凹槽，处于顶端的凹槽的槽底的中心处设置有用于安装齿盘伺服电机(26)的螺栓通孔，底座(1)的顶端的左右两侧设置有安装螺栓的用于将底座(1)与2个结构相同的立柱(2)相连接的螺栓通孔；底座(1)可通过铸造获得或者通过焊接或机械连接获得；

所述的立柱(2)采用等横截面的铝合金型材制成，立柱(2)顶端设置有用于与横梁(5)连接的立柱盲孔，立柱(2)上端上沿横向设置有安装丝杠支座支撑端(6)的支撑端螺栓孔，立柱(2)下端上沿横向设置有安装丝杠支座固定端(13)的固定端螺栓孔，固定端螺栓孔的下方均匀地设置有安装丝杠伺服电机支架(16)的螺栓孔；

所述的横梁(5)为一矩形板类结构件，在横梁(5)四角处设置有倒角，在横梁(5)的左右两端加工有和立柱顶端安装孔相对正的横梁通孔。

3.按照权利要求1所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的齿盘传动部分还包括齿盘轴联轴器(18)、24面齿盘传动轴(19)、齿盘导向轴(20)、齿盘伺服电机(26)与动齿盘(27)；

所述的定齿盘(21)采用螺栓安装在齿盘安装板(3)中间的圆形通孔内，动齿盘(27)放置在定齿盘(21)中，24面齿盘传动轴(19)的小径端与齿盘轴联轴器(18)的一端连接，齿盘轴联轴器(18)的另一端与伺服电机(26)的输出端连接，24面齿盘传动轴(19)的大径端与动齿盘(27)下端面接触连接，导向轴(20)的大径端放置于动齿盘(27)的上端面上，采用螺栓将24面齿盘传动轴(19)、动齿盘(27)与齿盘导向轴(20)连接，伺服电机(26)输出轴、齿盘轴联轴器(18)、24面齿盘传动轴(19)、动齿盘(27)与齿盘导向轴(20)的回转轴线共线。

4.按照权利要求3所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的24面齿盘传动轴(19)为一根三段式阶梯轴，从左至右轴段直径依次增大，24面齿盘传动轴(19)大径轴段设置成24棱的对齿盘分度的多棱体形状，多棱体面要求精度高、粗糙度低，大径轴段直径与动齿盘(27)安装处直径相同，并加工出与动齿盘(27)上的安装孔对正的安装通孔，24面齿盘传动轴(19)小径轴段直径与齿盘轴联轴器(18)连接孔的直径相等。

5.按照权利要求3所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的齿盘导向轴(20)是一两段式阶梯轴类零件，其大径端直径与长度和动齿盘(27)一侧的圆形盲孔的直径和深度一致，在其大径端沿轴向均匀地设置有用于与动齿盘(27)连接的螺栓安装孔，齿盘导向轴(20)大径端的螺栓安装孔与动齿盘(27)上的安装孔对正，小径端的直径与齿盘传动啮合部分中的双联齿盘(14)内圆形孔直径相同，小径端的长度小于双联齿盘(14)内圆形孔的深度。

6.按照权利要求1所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的齿盘啮合部分还包括液压缸安装板(4)、液压缸(9)、液压缸联轴器(10)、连接轴(11)、双联齿盘(14)、2个结构相同的丝杠联轴器(15)、2个结构相同的丝杠伺服电机支架(16)与2个结构相同的丝杠伺服电机(17)；

所述的滚珠丝杠副包括有丝杠支座支撑端(6)、丝杠螺母(7)、滚珠丝杠(8)与丝杠支座固定端(13)；

2套结构相同的丝杠支座支撑端(6)与丝杠支座固定端(13)沿着2根结构相同的立柱(2)纵向对称地安装在2根结构相同的立柱(2)内侧的上下端，2根结构相同的滚珠丝杠(8)安装在2套结构相同的丝杠支座支撑端(6)与丝杠支座固定端(13)上，2个结构相同的丝杠联轴器(15)的上端与2个结构相同的滚珠丝杠(8)的下端连接，2个结构相同的丝杠联轴器(15)的下端和2个结构相同的丝杠伺服电机(17)连接，2个结构相同的丝杠伺服电机(17)采用螺栓安装在2个结构相同的丝杠伺服电机支架(16)上，2个结构相同的丝杠伺服电机支架(16)安装在2根结构相同的立柱(2)上；

两端分别安装有丝杠螺母(7)的液压缸安装板(4)通过2个结构相同的丝杠螺母(7)套装在2根结构相同的滚珠丝杠(8)上，液压缸(9)通过法兰盘端采用螺栓竖直地安装在液压缸安装板(4)中心处的底面上，液压缸(9)的推杆下端与液压缸联轴器(10)的上端连接，液压缸联轴器(10)的下端与连接轴(11)的上端连接，连接轴(11)的下端与力传感器(12)的一端连接，力传感器(12)的另一端与双联齿盘(14)连接。

7.按照权利要求1所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的齿盘性能指标检测部分包括力传感器(12)、三轴向加速度传感器(22)、自准直仪底座(23)、自准直仪(24)与关节臂测量仪(25)；

所述的力传感器(12)安装在齿盘传动啮合部分中的连接轴(11)与双联齿盘(14)之间，力传感器(12)与自动控制部分中的信号放大器连接；三轴向加速度传感器(22)安装在齿盘安装板(3)顶端面上，三轴向加速度传感器(22)与自动控制部分中的数据采集卡连接；自准直仪(24)通过自准直仪底座(23)放置在底座(1)顶端，自准直仪(24)与自动控制部分中的上位工控机连接；安装在地面上的关节臂测量仪(25)与自动控制部分中的上位工控机连接。

8.按照权利要求1所述的数控刀架三联齿盘可靠性试验台，其特征在于，所述的自动控制部分和齿盘传动啮合部分、齿盘性能指标检测部分之间分别采用线连接是指：

所述的自动控制部分包括上位工控机、下位可编程控制器PLC、数据采集卡、电液伺服阀、电液伺服阀驱动器、齿盘伺服电机驱动器、滚珠丝杠伺服电机驱动器与信号放大器；

所述的下位可编程控制器PLC的串行通信端口与上位工控机的RS232接口连接，齿盘伺服电机驱动器上的CN1接口中的8根导线与一个下位可编程控制器PLC上的输出端OUT的100.00、100.01、100.02、100.03、100.04、100.05、100.06、100.07这8个接口分别连接，两个滚珠丝杠伺服电机驱动器CN1接口中的8根导线分别各自与另一个下位可编程控制器PLC上的输出端OUT的100.00、100.01、100.02、100.03、100.04、100.05、100.06、100.07这8个接口并联连接；齿盘伺服电机(26)上的电源线中有四根电线，其中3根为三相电线，1根为电源地线；3根三相电线分别连接在齿盘伺服电机驱动器的U接口、V接口、W接口上，电源地线连接在齿盘伺服电机驱动器上的接地保护端子上；齿盘伺服电机(26)上的编码器线与齿盘伺服电机驱动器的CN2接口连接；

丝杠伺服电机(17)上的电源线中有四根电线，其中3根为三相电线，1根为电源地线分别连接在丝杠伺服电机驱动器的U接口、V接口、W接口上，另一根电线连接在丝杠伺服电机驱动器上的接地保护端子上；丝杠伺服电机(17)上的编码器线与丝杠伺服电机驱动器的CN2接口连接；

所述的上位工控机的RS232接口与电液伺服阀驱动器的JK1端口连接，电液伺服阀的电源线与电液伺服阀驱动器的JK2端口相连接，电液伺服阀的阀口与液压缸(9)的进出油口连接；

所述的数据采集卡与上位工控机通过网线端口连接，力传感器(12)的电源线与信号放大器的CN1端口连接；数据采集卡的CN1、CN2、CN3与放置于齿盘安装板(3)上的三轴向加速度传感器(22)的X、Y、Z三根接线连接；

所述的自准直仪(24)的电源接口与关节臂测量仪(25)的电源接口分别和上位工控机的USB插口连接。

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