CN112881047A - 一种五轴摆头测试试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摆头检测设备领域，具体是涉及一种五轴摆头测试试验平台，包括基础平台；门型横梁，设置于基础平台的顶部；连接座，固定设置于门型横梁的中间位置；滑枕，能够纵向移动的安装于连接座上并且位于门型横梁的前侧，待测的五轴摆头安装于滑枕的下端；电控柜，位于基础平台的旁侧；平衡装置，设置于门型横梁的背侧；润滑系统和气动系统，共同位于门型横梁的一侧；气源净化过滤系统，位于门型横梁的另一侧；冷却系统，位于门型横梁的背侧。此测试台相较于之前安装机床测试方法相比具有以下优点：测试结果准确、测试效率高、测试成本低且占地小、便于五轴摆头厂家产业化生产。

Description

一种五轴摆头测试试验平台

技术领域

本发明涉及摆头检测设备领域，具体是涉及一种五轴摆头测试试验平台。

背景技术

五轴加工中心是解决复杂曲面零件加工的主要手段。近年来以汽车工业、风力发电、模具加工、航空航天、船舶工业等民用与军工为代表，国内对五轴联动复合加工中心的需求持续增长，大力发展五轴加工中心为代表的高档数控机床，是装备制造业发展的方向。五轴摆头是五轴加工中心的核心部件，我国五轴龙门生产企业大多数使用进口产品，我国五轴摆头生产研发上处于起步阶段，仅有少数厂家研制开发，与其配套的五轴摆头测试验证尚不完善，因此需要发明一种可以测试五轴摆头功能的检测实验装置。

国内目前没有专门生产五轴摆头的商品化工厂，依靠进口为主，个别机床厂家生产后的功能测试现状为单个零部件测试+五轴摆头安装与机床测试。在机床上安装完成后，连同一起边组装机床其他部件，边进行摆头的功能测试。若摆头测试不合格，耽误机床整体安装进度，得重新拆卸下来更换，这样没有规范的进行测试让调试进度显得拖沓。并且测试时无法完全区分是机床本身问题还是五轴摆头问题，纠缠不清。

如中国实用新型专利CN205765267U所公开的一种五轴双摆头龙门铣床模拟切削力加载装置，现有技术存在如下问题，测试成本高。环境条件受限，需要有一台各种功能齐全的的机器作为测试平台为还未检测的摆头进行各项功能件测试；测试占地大。在机床上测试，由于机床床身影响，占地面积大，空间利用率低；测试结果不准。由于没有固定的测试环境，不同机台装上摆头的机器由于受到的工况环境的不同也不能统一反应测试结果，检测值的准确程度有待进一步检验；测试效率低。由于安装在机台上，各检测值若均达到预期要求，此时的另一种摆头测试则需另一台机床进行；量产难度大。由于测试需要专门加工中心配合，批量生产难以实现。

发明内容

一、要解决的技术问题

本发明是针对现有技术所存在的上述缺陷，特提出一种五轴摆头测试试验平台，本技术方案解决了现有技术存在的测试成本高、测试占地大、测试结果不准、测试效率低以及量产难度大的问题。

二、技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种五轴摆头测试试验平台，包括基础平台；

门型横梁，设置于基础平台的顶部；

连接座，固定设置于门型横梁的中间位置；

滑枕，能够纵向移动的安装于连接座上并且位于门型横梁的前侧，待测的五轴摆头安装于滑枕的下端；

电控柜，位于基础平台的旁侧；

平衡装置，设置于门型横梁的背侧；

润滑系统和气动系统，共同位于门型横梁的一侧；

气源净化过滤系统，位于门型横梁的另一侧；

冷却系统，位于门型横梁的背侧。

优选的，滑枕靠近门型横梁的一侧固定设置有两个呈间隔分布的直线导轨，两个直线导轨均呈竖直状态设置，连接座的前侧固定设置有两组分别与两个第一直线导轨配合的滑块组。

优选的，连接座的上端固定设置有一个马达，马达通过电机座呈竖直状态固定安装于连接座的顶部，连接座的下端固定设置有一个尾端座，连接座的前侧内部设有一个呈竖直状态的滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的上下端分别与安装于连接座内侧上下端的轴承相连，马达的输出轴向下与滚珠丝杠副的上端相连，滑枕的背侧设置有一个与滚珠丝杠副的丝母相连的丝母座。

优选的，滑枕的两侧均分别固定设置有若干个斜契块，每一侧的斜契块均与该侧的直线导轨固定连接。

优选的，基础平台的台面四周设有一圈用于收集废油的油槽，基础平台的侧面开设有一个螺纹孔并连接有一个与油槽相连通的接头，接头的下方设置有一个集油盒。

优选的，基础平台的底部设置有若干个用于调整基础平台水平的水平调节装置。

优选的，水平调节装置为若干个可调垫铁。

三、有益效果

与现有技术相比，本发明的测试台相较于之前安装机床测试方法相比明显各方面有了改善：

测试结果准确。因为不同批次五轴摆头都可以在此测试台上进行各种功能测试，测试装备安装于恒温恒湿环境，工况环境标准化、统一化，测试的结果真实反映各个批次不同编号摆头的实际数据，更为准确；

测试效率高。测试台的制作为后续大批量配备安装龙门机台做准备。在机台安装之前检测了摆头的各项合格指标，为后续机台的安装进度做准备，同时也进一步提高了生产组装的效率；

测试成本低、占地小。只需投入此测试台，不需要很大空间，便可测出不同种类的五轴摆头数据。此测试台可同时测试单臂、双臂、轻载、中载和重载(如SKYNC厂家生产的3A01.GSYP.9001单臂摇摆头、5A01.GSYP.9001双臂摇摆头等)等不同厂家、不同种类五轴摆头；

便于五轴摆头厂家产业化生产。作为核心部件不止用于本厂配套，也可作为单独产品供应同行机床厂家和摆头生产厂家，将测试和机床本体拆分，可实现专门生产五轴摆头厂家快速产业化。

附图说明

图1为本发明的各零部件组成部分示意图。

图2为本发明的线轨滑块组部件示意图。

图3为本发明的滚珠丝杠部件示意图。

图4为本发明的废油回收部件示意图。

图5为本发明的基础平台可调垫铁示意图。

图6为本发明的各零部件组成部分爆炸示意图。

图中标号为：1-基础平台；2-门型横梁；3-连接座；4-滑枕；5-电控柜；6-平衡装置；7-润滑系统；8-气动系统；9-气源净化过滤系统；10-冷却系统；11-直线导轨；12-滑块组；13-马达；14-电机座；15-尾端座；16-滚珠丝杠副；17-轴承；18-丝母座；19-斜契块；20-油槽；21-接头；22-集油盒；23-可调垫铁；24-增压缸；25-摆头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

实施例1：

参照图1至图6所示，本实施例的五轴摆头25测试试验平台，包括基础平台1、门型横梁2、连接座3、滑枕4、电控柜5、平衡装置6、润滑系统7和气动系统8、气源净化过滤系统9以及冷却系统10；门型横梁2放置在基础平台1上；连接座3固定在门型横梁2的中间位置；滑枕4安装在连接座3上，电控柜5放置在门型横梁2左侧；平衡装置6放置在门型横梁2背部，润滑系统7和气动系统8、气源净化过滤系统9分别放置在门型横梁2左右两侧，冷却系统10放置在门型横梁2的背面。

如图2所示，滑枕4的两侧分别用螺钉安装有两个直线导轨11，连接座3分别用螺钉安装有两个滑块组12，两个滑块组12与两个直线导轨11滑动连接。

滑枕4上方安装两组相同型号的直线导轨11，为保证两组直线导轨11平行度和直线度，滑枕4直线导轨11安装面由磨床加工，采用斜契块19侧紧方式。并用0-0级大理石直规检测，保证两组直线导轨11的直线度和平行度达到要求。

如图3所示，连接座3的上部安装有电机座14，连接座3的下部安装有尾端座15，通过在电机座14和尾端座15内部安装的轴承17用于支撑滚珠丝杠副16，滚珠丝杠副16的丝母与滑枕4上设置的的丝母座18相连。

基础平台1左端安装有电控柜5，电气控制部分包含的零部件如下：西门子驱动器，台达驱动器，三色灯，西门子显示器，西门子键盘，热交换机电源开关，温度检测模块，西门子PLC，交流变压器，主接触器和电抗器。

本实施例采用西门子PLC与台达PLC之间通讯，实现由西门子系统控制台达驱动器与西门子驱动器，龙门架直线轴对定位精度，与动态响应能力要求较低，故选用台达伺服搭配台达马达13节约成本。摆头25旋转轴使用西门子大功率驱动器，保证了高定位精度与快速的动态响应能力，节约成本的同时又不降低控制系统的性能了。

实施例2：

相较于实施例1，如图4所示，本实施例中，基础平台1的台面四周加工一圈油槽20，用于收集基础平台1台面上的废油，基础平台1侧面开螺纹孔安装接头21与油槽20联通，最终将油槽20内废油回收至集油盒22处理。

如图5所示，基础平台1的底部可增加水平调节装置。将基础平台1底下垫上可调垫铁23放置于地基稳定的合适位置，并在其上放置水平仪，调整相应位置可调垫铁23，读取水平仪数值粗调基础平台1面。

如图1所示，将五轴摆头25放置安装到滑枕4上，将气动管路、液压管路、控制线路等按要求接通。

功能测试项目：两个旋转轴分度旋转功能旋转速度，最小分度等是否正常，主轴各转速旋转是否正常，主轴松刀功能是否正常，旋转轴夹松功能是否正常，冷却控制是否正常等等。进行不少于24小时各种功能跑合测试验证。

精度测试项目：旋转轴分度精度定位精度和重复定位精度，主轴径向跳动，主轴端部跳动，主轴周期性轴向窜动，主轴轴线与A轴旋转轴线的垂直度，主轴轴线在垂直水平面位置与C轴旋转轴线的重合度。

本测试试验平台使用时，首先清理清洗各零件；然后装配各单元部件：具体的，1)滑枕4单元装配。滑枕4上安装好直线导轨11，并测试导轨直线度和相互平行度在0.015mm以内，安装丝母座18并刮研丝母安装面；2)横梁单元装配。将门型横梁2躺倒放置调平，并将连接座3用螺钉锁固在门型横梁2上，依次安装电机座14单元，尾端座15单元，并安装好滚珠丝杠副16；3)滑枕4单元和横梁单元结合。将滑枕4单元放置到横梁单元上，依次锁紧各滑块组12，将丝母锁到丝母座18上。推动滑枕4单元移动顺畅，确定全行程范围内滑块组12未移出导轨；4)电气控制箱装配；将电柜基板与电柜通过螺栓固定牢固；将西门子驱动器、台达驱动器、西门子PLC、温度检测模块等安装于电柜基板；将交流变压器、主接触器、电抗器安装于电柜底部；将三色灯、西门子显示器、西门子键盘安装于电柜操作箱；将热交换器安装于电柜门；将电源开关安装于电柜开关支架处；将电柜门与电柜操作箱安装于电柜，各电气件用电缆按电路图连接，安装完毕。

基础平台1安装。将基础平台1底下垫上可调垫铁23放置于地基稳定的合适位置，并在其上放置水平仪，调整相应位置可调垫铁23，读取水平仪数值粗调基础平台1面。

主体部分结合。将滑枕4和横梁单元相对固定好后吊放到基础平台1上，用螺丝锁固。

外围附件部分结合。滑枕4和连接座3处安装好拖链系统，润滑系统7和气动系统8装配在门型横梁2立柱侧，气源净化过滤系统9安装固定于门型横梁2另外一侧，其背部放置水冷机(即冷却系统10)，连接座3上部固定增压缸24，电机座14上边安装马达13，连接各油气管路保证不会漏油和漏气。

机电结合。将安装好的电柜系统和主体结合，马达13动力及信号线，测试摆头25的信号驱动等相关测试台线路均需连接控制并做好接地保护；在测试台各项安装完成后，可将摆头25装入滑枕4，连接好相关管线路后再进行各项性能及精度的测试。

本实施例中，基础平台1、门型横梁2、连接座3、滑枕4这些是测试台主体结构，均为铸造成型零件，经CAE有限元分析优化，保证五轴摆头25测试过程中稳定可靠，用来实现整个摆头25测试要求；滑枕4上下移动通过进给马达13来驱动丝杠旋转带动上下移动相应行程；平衡装置6用来保证配重平衡；装上油脂及油气润滑系统7、气动单元后相应在相关位置拉上油气管以便后续测试机台运行；装上增压缸24来实现摆头25松拉刀；装上冷干机和相关气路来实现总气源进气的干燥和过滤清洁；装上水冷却机及相关管路来实现摆头25的驱动冷却。

整个测试台需电路控制系统进行操作，相关配件信号控制线，马达13动力及信号线，测试摆头25的信号驱动等测试线路等相关测试台线路均需经过测试台装入电柜箱进行控制；用操作箱控制面板的操作界面来实现对整个摆头25测试台的操控；使用了西门子系统搭配台达系统的组合，利用西门子PLC和台达PLC之间的通讯，实现由西门子系统控制台达驱动器来驱动该摆头25测试台装置的直线轴马达13，而摆头25旋转轴由西门子大功率驱动器驱动来实现能够兼容不同种类的摆头25。

此实施例测试台可以测试单臂摆头25和双臂摆头25不同型号的摆头25来实现通用化和标准化，无需更改测试台的主体结构，极大的提高了通用性及扩展性。在测试不同的摆头25型号时，只需将摆头25及摆头25上的相关管线路拆卸下来，然后再更换上不同型号的摆头25进行测试即可。这对于人员装配和测试进度有了很大程度的提高。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，包括基础平台(1)；

门型横梁(2)，设置于基础平台(1)的顶部；

连接座(3)，固定设置于门型横梁(2)的中间位置；

滑枕(4)，能够垂直移动的安装于连接座(3)上并且位于门型横梁(2)的前侧，待测的五轴摆头(25)安装于滑枕(4)的下端；

电控柜(5)，位于基础平台(1)的旁侧；

平衡装置(6)，设置于门型横梁(2)的背侧；

润滑系统(7)和气动系统(8)，共同位于门型横梁(2)的一侧；

气源净化过滤系统(9)，位于门型横梁(2)的另一侧；

冷却系统(10)，位于门型横梁(2)的背侧。

2.根据权利要求1所述的一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，滑枕(4)靠近门型横梁(2)的一侧固定设置有两个呈间隔分布的直线导轨(11)，两个直线导轨(11)均呈竖直状态设置，连接座(3)的前侧固定设置有两组分别与两个第一直线导轨(11)配合的滑块组(12)。

3.根据权利要求1所述的一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，连接座(3)的上端固定设置有一个马达(13)，马达(13)通过电机座(14)呈竖直状态固定安装于连接座(3)的顶部，连接座(3)的下端固定设置有一个尾端座(15)，连接座(3)的前侧内部设有一个呈竖直状态的滚珠丝杠副(16)，滚珠丝杠副(16)的上下端分别与安装于连接座(3)内侧上下端的轴承(17)相连，马达(13)的输出轴向下与滚珠丝杠副(16)的上端相连，滑枕(4)的背侧设置有一个与滚珠丝杠副(16)的丝母相连的丝母座(18)。

4.根据权利要求2所述的一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，滑枕(4)的两侧均分别固定设置有若干个斜契块(19)，每一侧的斜契块(19)均与该侧的直线导轨(11)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，基础平台(1)的台面四周设有一圈用于收集废油的油槽(20)，基础平台(1)的侧面开设有一个螺纹孔并连接有一个与油槽(20)相连通的接头(21)，接头(21)的下方设置有一个集油盒(22)。

6.根据权利要求1所述的一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，基础平台(1)的底部设置有若干个用于调整基础平台(1)水平的水平调节装置。

7.根据权利要求6所述的一种五轴摆头(25)测试试验平台，其特征在于，水平调节装置为若干个可调垫铁(23)。

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