CN210731877U - 一种数控回转工作台综合性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数控回转工作台综合性能检测系统，它包括：噪声检测部分、定位检测部分、振动检测部分、油压检测部分、转台电机电压检测部分、转台电机电流检测部分、信号处理单元。本实用新型还公开了数控回转工作台可靠性试验方法，是在原有数控回转工作台可靠性试验台和上述综合性能检测系统的基础上进行的方法，由产品可靠性评价指标的确定、抽样数量及试验时间的确定、数控回转工作台可靠性试验、故障判定及数据记录、数据处理及可靠性建模等部分组成。能够对数控回转工作台进行油压、噪声、振动、定位精度及重复定位精度、转台电机电流及电压等综合性能参数检测的系统及开展具有模拟实际工况加载的可靠性试验方法。

Description

一种数控回转工作台综合性能检测系统

技术领域

本实用新型属于物理测量仪器领域；具体涉及一种数控回转工作台综合性能检测系统。

背景技术

作为现代制造技术的重要基础装备，数控机床的高速度、高精度、模块化的发展趋势日渐显著。目前国产数控机床在可靠性水平、加工精度、加工动态性能等方面与国外先进水平依然存在较大差距，成为产业发展的技术瓶颈，对于振兴我国高端装备制造产业、逐步摆脱对国外高端数控机床的垄断和市场侵蚀极为不利。数控回转工作台是数控机床的核心功能部件之一，其在实际加工条件下的精度保持性、抗振性能和可靠性水平直接影响加工零件的精度指标和数控机床整机的可靠性水平。因此，在模拟实际工况下，对数控回转工作台进行可靠性试验，并开展综合性能参数指标的检测、监测和分析处理具有重要的实际应用意义。

目前，我国的数控机床关键功能部件可靠性试验研究依然相对较少，尚无明确完善的数控回转工作台可靠性试验方法及规范作为指导；与此同时，对数控回转工作台的性能参数的检测也较为单一，且多为静态特性的测量，对模拟实际工况加载下的数控回转工作台动态特性缺乏深入的了解，严重影响数控回转工作台的性能参数的评价和可靠性试验的准确性和有效性。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，而提供了一种数控回转工作台综合性能检测系统。

一种数控回转工作台综合性能检测系统，它包括：噪声检测部分2、定位检测部分3、振动检测部分4、油压检测部分5、转台电机电压检测部分6、转台电机电流检测部分7、信号处理单元：其特征在于：所述的信号处理单元包括：信号放大器81、信号采集输出设备82、上位服务器83；信号放大器81通过线缆与信号采集输出设备82相连接；信号采集输出设备82通过线缆与上位服务器83相连；

所述的噪声检测部分2包括：噪声传感器21、第一磁性底座22；噪声传感器21的连接杆与第一磁性底座22固定连接；噪声传感器21通过线缆与信号放大器81相连接；

所述的定位检测部分3是一种激光干涉仪，其包括：激光头31、角度干涉镜32、第三磁性底座33、反射镜34和第二磁性底座35；激光头31下方还设有固定支架311；角度干涉镜32固定在第三磁性底座33上；反射镜34固定在第二磁性底座35上；激光头31上设有数据传输端；激光头31上的数据传输端与信号放大器81相连接；

所述的振动检测部分4是一种加速度传感器；加速度传感器上设有连接座和振动信号输出端；振动信号输出端通过线缆与信号放大器81相连接；

所述的油压检测部分5包括：连接三通管51、油压传感器52；连接三通管51是一种金属标准件；连接三通管51上设有测试连接管口、出油管连接管口、传感器连接管口；传感器连接管口与油压传感器52连接；油压传感器52上设有油压检测信号输出端；油压检测信号输出端与信号放大器81相连接；

所述的转台电机电压检测部分6包括：电压互感器、电压变送器；电压互感器与电压变送器相连接；电压变送器与信号放大器81相连接；

所述的转台电机电流检测部分7包括：电流互感器、电流送变器；电流互感器与电流送变器相连接；电流变送器与信号放大器81相连接。

所述的第一磁性底座22、第三磁性底座33和第二磁性底座35下端的连接座中设有永磁体。

所述的电压互感器分为：A相电压互感器PT1、B相电压互感器PT2、C相电压互感器PT3；

A相电压互感器PT1的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅠM1、一次侧输出端ⅠN1、二次侧接入端Ⅰm1、二次侧接出端Ⅰn1；

B相电压互感器PT2的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅡM2、一次侧输出端ⅡN2、二次侧接入端Ⅱm2、二次侧接出端Ⅱn2；

C相电压互感器PT3的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅢM3、一次侧输出端ⅢN3、二次侧接入端Ⅲm3、二次侧接出端Ⅲn3；

电压送变器分为：A相电压变送器XT1、B相电压变送器XT2、C相电压变送器XT3；

A相电压变送器XT1设有第一电压变送器接入端、第一电压变送器接地端、第一电压送变器信号输出端；第一电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅰm1相连接；

B相电压变送器XT2设有第二电压变送器接入端、第二电压变送器接地端、第二电压送变器信号输出端；第二电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅱm2相连接；

C相电压变送器XT3设有第三电压变送器接入端、第三电压变送器接地端、第三电压送变器信号输出端；第三电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅲm3相连接；

所述的一次侧输出端ⅠN1、一次侧输出端ⅡN2、一次侧输出端ⅢN3、二次侧接出端Ⅰn1、二次侧接出端Ⅱn2、二次侧接出端Ⅲn3、第一电压变送器接地端、第二电压变送器接地端和第三电压变送器接地端共线接地；第一电压送变器信号输出端、第二电压送变器信号输出端和第三电压送变器信号输出端通过线缆与信号放大器81相连接；

所述的电流互感器为钳式电流互感器；它包括：A相电流互感器CT1、B相电流互感器CT2、B相电流互感器CT3；

A相电流互感器CT1设有第一电流互感器连接端、第一电流互感器接地端；

B相电流互感器CT2设有第二电流互感器连接端、第二电流互感器接地端；

C相电流互感器CT3设有第三电流互感器连接端、第三电流互感器接地端；

A相电流送变器IT1、B相电流送变器IT2、B相电流送变器IT3；

A相电流送变器IT1设有第一电流送变器连接端、第一电流送变器接地端、第一电流送变器信号输出端；

B相电流送变器IT2设有第二电流送变器连接端、第二电流送变器接地端、第二电流送变器信号输出端；

C相电流送变器IT3设有第三电流送变器连接端、第三电流送变器接地端、第三电流送变器信号输出端；

第一电流互感器连接端与第一电流送变器连接端通过线缆连接；第二电流互感器连接端与第二电流送变器连接端通过线缆连接；第三电流互感器连接端与第三电流送变器连接端通过线缆连接；第一电流互感器接地端、第二电流互感器接地端、第三电流互感器接地端、第一电流送变器接地端、第二电流送变器接地端和第三电流送变器接地端共线接地；

第一电流送变器信号输出端、第二电流送变器信号输出端和第三电流送变器信号输出端通过线缆与信号放大器81相连接。

所述的噪声检测，试验测量时，数控回转工作台12沿顺时针方向旋转间隔角度d，记录角度读数a1即为检测起始点；再将数控回转工作台12沿逆时针方向旋转角度2d，记录角度读数b1；重复上述步骤m=360/d次，即完成逆时针方向1圈的测量，记录角度读数a1，a2，…，am和b1，b2，…，bm。依此方法测量n圈；

顺时针方向测量方法与上述逆时针方向测量方法相同；

上位机按数控机床检测标准GB-17421.2-2000的规定，计算出各检测间隔相对于检测起始点的误差值，再按标准求出数控回转工作台台12的旋转定位精度和重复定位精度。

本实用新型提供了一种数控回转工作台综合性能检测系统，它包括：噪声检测部分（2）、定位检测部分3、振动检测部分4、油压检测部分5、转台电机电压检测部分6、转台电机电流检测部分7、信号处理单元。本实用新型还提供了数控回转工作台可靠性试验方法，是在原有数控回转工作台可靠性试验台和上述综合性能检测系统的基础上进行的方法，由产品可靠性评价指标的确定、抽样数量及试验时间的确定、数控回转工作台可靠性试验、故障判定及数据记录、数据处理及可靠性建模等部分组成。能够对数控回转工作台进行油压、噪声、振动、定位精度及重复定位精度、转台电机电流及电压等综合性能参数检测的系统及开展具有模拟实际工况加载的可靠性试验方法。

附图说明

图1为本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的轴测投影图；

图2为本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的数控回转工作台噪声检测部分的分解式轴测投影图；

图3为本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的数控回转工作台旋转定位精度及重复定位精度检测部分的分解式轴测投影图；

图4为本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的数控回转工作台振动检测部分的分解式轴测投影图；

图5为本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的数控回转工作台油压检测部分的分解式轴测投影图；

图6本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的数控回转工作台电机电压检测部分的接线示意图；

图7本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的数控回转工作台电机电流检测部分的接线示意图

图8本实用新型所述的数控回转工作台综合性能检测系统的控制部分结构原理框图；

图9本实用新型所述的数控回转工作台可靠性试验方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

实施例1 一种数控回转工作台综合性能检测系统

参见图1至图9所示，本实用新型一种数控回转工作台综合性能检测系统，它包括：噪声检测部分2、定位检测部分3、振动检测部分4、油压检测部分5、转台电机电压检测部分6、转台电机电流检测部分7、信号处理单元：

所述的信号处理单元包括：信号放大器81、信号采集输出设备82、上位服务器83；信号放大器81通过线缆与信号采集输出设备82相连接；信号采集输出设备82通过线缆与上位服务器83相连。

所述的噪声检测部分2包括：噪声传感器21、第一磁性底座22；

所述的噪声传感器21的连接杆与第一磁性底座22固定连接；噪声传感器21通过线缆与信号放大器81相连接。

所述的定位检测部分3是一种激光干涉仪，其包括：激光头31、角度干涉镜32、第三磁性底座33、反射镜34和第二磁性底座35；

激光头31下方还设有固定支架311；

所述的角度干涉镜32固定在第三磁性底座33上；反射镜34固定在第二磁性底座35上；

所述的激光头31发射端与干涉镜32进光端光路路径对正；干涉镜32出光端与反射镜34光路路径对正；

所述的激光头31上设有数据传输端；激光头31上的数据传输端与信号放大器81相连接。

所述的振动检测部分4是一种加速度传感器加速度传感器上设有连接座和振动信号输出端；振动信号输出端通过线缆与信号放大器81相连接。

所述的油压检测部分5包括：连接三通管51、油压传感器52；

所述的连接三通管51是一种金属标准件；连接三通管51上设有测试连接管口、出油管连接管口、传感器连接管口；

所述的传感器连接管口与油压传感器52连接；

所述的油压传感器52上设有油压检测信号输出端；油压检测信号输出端与信号放大器81相连接。

所述的转台电机电压检测部分6包括：电压互感器、电压变送器；

所述的电压互感器分为：黄（A相）电压互感器PT₁、绿（B相）电压互感器PT₂、红（C相）电压互感器PT₃；

所述的黄（A相）电压互感器PT₁的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅠM₁和一次侧输出端ⅠN₁；二次侧接入端Ⅰm₁；二次侧接出端Ⅰn₁；

所述的绿（B相）电压互感器PT₂的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅡM₂和一次侧输出端ⅡN₂；二次侧接入端Ⅱm₂；二次侧接出端Ⅱn₂；

所述的红（C相）电压互感器PT₃的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅢM₃和一次侧输出端ⅢN₃；二次侧接入端Ⅲm₃；二次侧接出端Ⅲn₃；

所述的电压送变器分为：黄（A相）电压变送器XT₁、绿（B相）电压变送器XT₂、红（C相）电压变送器XT₃；

所述的黄（A相）电压变送器XT₁设有第一电压变送器接入端、第一电压变送器接地端、第一电压送变器信号输出端；第一电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅰm₁相连接；

所述的绿（B相）电压变送器XT₂设有第二电压变送器接入端、第二电压变送器接地端、第二电压送变器信号输出端；第二电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅱm₂相连接；

所述的红（C相）电压变送器XT₃设有第三电压变送器接入端、第三电压变送器接地端、第三电压送变器信号输出端；第三电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅲm₃相连接；

所述的一次侧输出端ⅠN₁、一次侧输出端ⅡN₂、一次侧输出端ⅢN₃、二次侧接出端Ⅰn₁、二次侧接出端Ⅱn₂、二次侧接出端Ⅲn₃、第一电压变送器接地端、第二电压变送器接地端和第三电压变送器接地端共线接地；第一电压送变器信号输出端、第二电压送变器信号输出端和第三电压送变器信号输出端通过线缆与信号放大器81相连接。

所述的转台电机电流检测部分7包括：电流互感器、电流送变器；

所述的电流互感器为钳式电流互感器；其包括：黄（A相）电流互感器CT₁、绿（B相）电流互感器CT₂、绿（B相）电流互感器CT₃；

所述的黄（A相）电流互感器CT₁设有第一电流互感器连接端、第一电流互感器接地端；

所述的绿（B相）电流互感器CT₂设有第二电流互感器连接端、第二电流互感器接地端；

所述的红（C相）电流互感器CT₃设有第三电流互感器连接端、第三电流互感器接地端；

所述的电流送变器包括：黄（A相）电流送变器IT₁、绿（B相）电流送变器IT₂、绿（B相）电流送变器IT₃；

所述的黄（A相）电流送变器IT₁设有第一电流送变器连接端、第一电流送变器接地端、第一电流送变器信号输出端；

所述的绿（B相）电流送变器IT₂设有第二电流送变器连接端、第二电流送变器接地端、第二电流送变器信号输出端；

所述的红（C相）电流送变器IT₃设有第三电流送变器连接端、第三电流送变器接地端、第三电流送变器信号输出端；

所述的第一电流互感器连接端与第一电流送变器连接端通过线缆连接；第二电流互感器连接端与第二电流送变器连接端通过线缆连接；第三电流互感器连接端与第三电流送变器连接端通过线缆连接；第一电流互感器接地端、第二电流互感器接地端、第三电流互感器接地端、第一电流送变器接地端、第二电流送变器接地端和第三电流送变器接地端共线接地；

所述的第一电流送变器信号输出端、第二电流送变器信号输出端和第三电流送变器信号输出端通过线缆与信号放大器81相连接；

所述的第一磁性底座22、第三磁性底座33和第二磁性底座35下端的连接座中设有永磁体。

实施例2一种数控回转工作台综合性能检测系统的检测方法

一种数控回转工作台综合性能检测系统的检测方法，是对数控回转工作台的综合性能参数进行检测；数控回转工作台的本体包括：地平铁11、数控回转工作台12、模拟承载部分13、切削力加载部分14、控制部分；

所述的数控回转工作台12、模拟承载部分13、切削力加载部分14固定在地平铁11上；控制部分固定在地坪铁侧面；

所述的控制部分包括：第一控制部分15、第二控制部分16、第三控制部分17；

所属的第二控制部分16固定在第一控制部分15上端；第一控制部分15固定在第三控制部分17后端。

参见图1至图9所示；一种数控回转工作台综合性能检测系统的检测方法，其分为：噪声检测、定位检测、振动检测、油压检测、电机电压检测、电机电流检测；

所述的噪声检测是将第一磁性底座22磁吸固定在数控回转工作台12旁的地平铁11上；通过噪声传感器21将数控回转工作台所产生声音及环境噪声信号收集并转换成电信号后，传输到信号放大器81；信号放大器81对信号放大和滤波后传输至信号采集输出设备82；信号采集输出设备82将信号传输至上位服务器83；上位服务器83对所检测到的声音信号进行实时处理和显示。

所述的定位检测是将反射镜34通过第二磁性底座35磁吸固定在数控回转工作台12的台面上；角度干涉镜32通过第三磁性底座33磁吸固定在地平铁11上；激光头31通过其下方的固定支架固定在地平铁11上；激光头31发出的光束经角度干涉镜32分成两路射向反射镜34，反射镜34返回的光束经角度干涉镜32射向激光头31；激光镜31上的激光数据传输端口，通过线缆与信号放大器81相连接；信号放大器81对信号放大和滤波后传输至信号采集输出设备82；信号采集输出设备82将信号传输至上位服务器83；上位服务器83对所检测到的角度数据进行实时处理和显示。

试验测量时，数控回转工作台12沿顺时针方向旋转间隔角度d，记录角度读数a1即为检测起始点；再将数控回转工作台12沿逆时针方向旋转角度2d，记录角度读数b1；重复上述步骤m=360/d次，即完成逆时针方向1圈的测量，记录角度读数a1，a2，…，am和b1，b2，…，bm。依此方法测量n圈。

顺时针方向测量方法与上述逆时针方向测量方法相同。

上位机按数控机床检测标准GB-17421.2-2000的规定，计算出各检测间隔相对于检测起始点的误差值，再按标准求出数控回转工作台12的旋转定位精度和重复定位精度。

所述的定位检测部分3是一种激光干涉仪，其包括：激光头31、角度干涉镜32、第三磁性底座33、反射镜34和第二磁性底座35；

所述的角度干涉镜32固定在第三磁性底座33上；反射镜34固定在第二磁性底座35上；

所述的激光头31发射端与干涉镜32进光端光路路径对正；干涉镜32出光端与反射镜34光路路径对正；

所述的激光头31上设有数据传输端；激光头31上的数据传输端与信号放大器81相连接。

所述的振动检测部分4是一种加速度传感器41；加速度传感器41上设有连接座和振动信号输出端；振动信号输出端与信号放大器81相连接。

所述的振动检测是将数控回转工作台12的台面上布置四个振动检测测点（由于数控回转工作台与数控机床为刚性连接，所以选择在数控回转工作台12的台面上布置四个振动检测测点）；每个检测测点磁吸固定底座固定加速度传感器；加速度传感器与信号放大器81相连接；

所设置的四个振动检测测点分别为：第一振动测点411、第二振动测点412、第三振动测点413、第四振动测点414；

经受力分析，在受外载荷处布置振动检测测点411；由于外载荷的作用会使浮起的工作台面略有下沉，即与振动检测测点411相差180°处的数控回转工作台12的台面会相应的略有上浮，在该处布置振动检测测点412；振动检测测点411与振动检测测点412连线沿转台中心线旋转180°处各布置振动检测测点413和振动检测测点414；

试验时，完成通道设置及振动传感器标定等前期准备后，对数控回转工作台12进行空运转或加载时，进行测量；测量信号由加速度传感器41输出经由信号放大器81和信号采集输出设备82传送给上位服务器83进行实时处理和显示，最终得到真实工况下数控回转工作台12的周向、轴向和径向的实时振动数据；

所述的油压检测是将三通管51的测试连接管口与数控回转工作台进油口122通过螺纹密封连接，连接三通管51的出油管连接管口与液压泵站及冷却装置17的出油管171通过螺纹密封连接，另外一端与油压传感器52通过螺纹密封连接；

液压油压力直接作用在油压传感器52的测压膜片上，使测压膜片产生与介质压力成正比的微位移，从而使油压传感器52的电阻发生变化，并用电子线路检测这一变化，进而转换输出一个对应于这个压力的标准信号，信号放大器81对该信号进行放大和滤波后将其传送给信号采集输出设备82，经信号采集输出设备82将模拟信号转换成数字信号并传送给上位服务器83进行实时处理和显示。

所述的电机电压检测是对转台电机的三相输入线缆电压的检测；试验测量时，将电压互感器PT₁的一次侧电压检测连接端ⅠM₁与黄（A相）供电线缆连接；电压互感器PT₂的一次侧电压检测连接端ⅡM₂与绿（B相）供电线缆连接；电压互感器PT₃的一次侧电压检测连接端ⅢM₃与红（C相）供电线缆连接；电压变送器将隔离变送成直流模拟信号发送给信号放大器81；信号放大器81放大信号后，传输至采集输出设备82将模拟信号转换成数字信号，传送给上位服务器83进行实时处理和显示。

所述的电机电流检测是对转台电机的三相输入线缆电流的检测；测试时，通过钳式电流互感器依次夹套住受测试的供电线缆：黄（A相）供电线缆、绿（B相）供电线缆、红（C相）供电线缆；电流变送器将原电流信号隔离变送成直流模拟信号发送给信号放大器81；信号放大器81放大信号后，传输至采集输出设备82将模拟信号转换成数字信号，传送给上位服务器83进行实时处理和显示。

实施例3 数控回转工作台可靠性试验方法

参见图9所示，一种数控回转工作台可靠性试验方法；其是在原有数控回转工作台可靠性试验台和上述综合性能检测系统的基础上进行的方法，由可靠性试验准备条件、确定可靠性评价指标、确定抽样数量及试验时间、数控回转工作台综合性能检测、数控回转工作台可靠性试验、数控回转工作台综合性能检测、故障判定及数据记录和数据处理及可靠性建模等八部分组成；

一种数控回转工作台可靠性试验方法的步骤如下：

1．可靠性试验准备条件

数控回转工作台可靠性试验准备条件包括试验环境、试验样品、试验装置和试验人员四方面要求；

1)试验环境：本发明所述的可靠性试验环境温度为+15~+35℃（290K~308K），工作压力为187V~242V，相对湿度为45%~75%，大气压力为86~106kPa；试验必须在规定环境条件下进行；

2)试验样品：本发明所述的可靠性试验中的试验样品均应具有合格的性能和功能，对于已经出场的试验样品要具有出厂检验合格证明，试验样品应为新产品或符合正常生产条件下生产的产品，同时试验样品应按正常使用工况使用的产品，试验前，对所有的试验样品进行编号处理；

3)试验装置：本发明所述的可靠性试验的试验设备及检测仪器、仪表均应鉴定符合相关要求，同时试验前需按规定对数控回转工作台试验装置进行安装和调试；

4)试验人员：指定专人负责数控回转工作台可靠性实验室试验的组织和设施，明确试验员、维修员和故障分析人员的职责，值班安排和试验日记及故障维修等需表格准备就绪；

2．确定可靠性评价指标

要想对数控回转工作台的可靠性进行准确的评估和测定验证，首先需要确定合理的可靠性评价指标；平均故障间隔工作时间MTBF反映了产品的时间质量，体现产品在规定时间内保持规定功能的能力；平均首次故障时间MTTFF反映了产品发生第一次故障前平均工作时间；平均修复时间MTTR反映产品由故障状态转位工作状态时的平均维修时间；考虑到数控回转工作台是可修的复杂机电产品，同时其作为数控机床的关键功能部件之一，需要具有较高的可靠性水平和较强的故障修复性能；

数控回转工作台可靠性试验方法选择平均故障间隔工作时间MTBF、平均首次故障时间MTTFF和平均修复时间MTTR作为主要的可靠性评价指标；实际试验时，也可根据用户需求添加其它可靠性指标（例如：可靠度等）作为评价数控回转工作台可靠性水平评价的参考；

3．确定抽样数量及试验时间

1）抽样方案

从检验合格的数控回转工作台产品中随机抽取样品，样品不允许进行任何质量方面的特殊处理；抽样方案如表1所示：

2）试验时间

为充分暴露产品的故障，准确合理的反映产品可靠性水平，可靠性试验的进行时间必须足够长；本发明在已知现有数控回转工作台故障信息和可靠性水平的基础上，选择的可靠性试验时间为现有数控回转工作台MTBF的3倍或以上；当对数控回转工作台进行早期故障排除试验时，试验总时间应不少于120小时。

4.数控回转工作台综合性能检测

根据实施例2提出的一种数控回转工作台综合性能检测系统的检测方法，对数控回转工作台分别进行噪声检测、定位检测、振动检测、油压检测、电机电压检测和电机电流检测等综合性能检测，并详细记录数控回转工作台每项性能参数的具体数值或范围。

5.数控回转工作台可靠性试验

数控回转工作台可靠性试验主要内容包括转台空载转位试验、转台静止时动态力加载试验和转台运转时动态力加载试验；

1)连续转位试验

连续转位试验是指数控回转工作台在只承受工件重量载荷的条件下，按指定转位角度间隔及转位方向进行的连续转位试验，主要验证其能否实现预定的功能；模拟的工件重量为回转工作台最大承载重量的70%，其次连续转位试验还需考虑转位的角度间隔和试验时间。本发明所述的转台空载转位试验累计试验时间约占总试验时间的10%；

数控回转工作台运转时，不应有不正常的尖叫声和冲击声，数控回转工作台的噪声声压级不大于76dB（A）。试验过程中，冷却条件按有关规定进行，并进行噪声检测、振动检测、电机电压检测和电机电流检测等，同时监测液压系统的油液温度，防止油温过高。

按照以下步骤对数控回转工作台进行空载转位试验：

a.检查数控回转工作台试验台及数控回转工作台的润滑和冷却状态；

b.在数控回转工作台工作台面安装设计规定的卡盘，并装夹形状及尺寸均符合数控回转工作台承载要求的工件；

c.开始试验，数控回转工作台按表2所示角度间隔及顺序进行抱闸机构松开、转位和紧锁的正、反向连续顺序转位。

2)转台静止时动态力加载试验

转台静止时动态力加载试验是指在数控回转工作台锁紧状态下，对数控回转工作台模拟一定的动态切削力的均值、幅值、施力角度及加载频率进行动态力加载的试验。模拟加载的动态切削力的幅值、均值、角度及频率共分为2个大组，每个大组根据加载频率又可以分为6Hz、15Hz、21Hz和35Hz这4个小组，每个小组加载的动态力循环次数的比例如表3、表4所示；本发明所述的数控回转工作台静止时动态力加载试验累计试验时间不少于总试验时间的30%；

数控回转工作台运转时，不应有不正常的尖叫声和冲击声，数控回转工作台的噪声声压级不大于76dB（A）；试验过程中，冷却条件按有关规定进行，并进行噪声检测、电机电压检测和电机电流检测等，同时监测液压系统的油液温度，防止油温过高；

按照以下步骤对进行转台静止时动态力加载试验：

a.检查数控回转工作台试验台及数控回转工作台的润滑和冷却状态；

b.在数控回转工作台工作台面安装设计规定的卡盘，并装夹形状及尺寸均符合数控回转工作台承载要求的工件；

c.开始试验，将数控回转工作台运转至0°并锁紧，之后通过电液伺服加载的方式对数控回转工作台按表3、表4的加载方案进行加载，表3和表4中的幅值/最大值的比值是模拟加载动态力的幅值与数控回转工作台所能承受的最大负载的比值，表3和表4中的均值/最大值的比值为模拟加载动态力的均值与数控回转工作台所能承受的最大负载的比值，表3和表4分别为不同加载角度和加载频率的数控回转工作台的八阶程序加载谱。

施加动态力时应避免冲击；每次变换加载角度或频率之前，需控制数控回转工作台按顺序旋转45°，再进行加载；

3)转台运转时动态力加载试验

转台运转时动态力加载试验是指在数控回转工作台以一定的转速连续运转状态下，对数控回转工作台模拟一定的动态切削力的均值、幅值、施力角度及加载频率进行动态力加载的试验；模拟加载的动态切削力的幅值、均值、角度及频率方案与转台静止时动态力加载试验相同。本发明所述的转台运转时动态力加载试验中数控回转工作台需按转速5~10r/min连续运转，本发明所述的数控回转工作台空运转时动态力加载试验累计试验时间不少于总试验时间的50%；

数控回转工作台运转时，不应有不正常的尖叫声和冲击声，数控回转工作台的噪声声压级不大于76dB（A）；试验过程中，冷却条件按有关规定进行，并进行噪声检测、电机电压检测和电机电流检测等，同时监测液压系统的油液温度，防止油温过高。

按照以下步骤对进行转台运转时动态力加载试验：

a.检查数控回转工作台试验台及数控回转工作台的润滑和冷却状态；

b.在数控回转工作台工作台面安装设计规定的卡盘，并装夹形状及尺寸均符合数控回转工作台承载要求的工件；

c.开始试验，控制数控回转工作台按转速5~10r/min连续运转，之后通过电液伺服加载的方式对数控回转工作台按表3、表4的加载方案进行动态力加载，施加动态力时应避免冲击。每次变换加载角度或频率之前，需控制数控回转工作台按顺序旋转45°，再进行加载；

6.数控回转工作台综合性能检测

根据实施例2提出的一种数控回转工作台综合性能检测系统的检测方法，对数控回转工作台再分别进行噪声检测、定位检测、振动检测、油压检测、电机电压检测和电机电流检测等综合性能检测，详细记录数控回转工作台每项性能参数的具体数值或范围，并与之前（第4步）检测的数控回转工作台的每项性能参数进行对比分析。

7.故障判定及数据记录

1).故障判定

数控回转工作台发生的故障分为关联故障和非关联故障；关联故障是由于产品本身质量缺陷引起的，在解释试验或运行结果或者计算可靠性量值时必须计入的故障；非关联故障是由于误用或者维修不当以及外界因素所引起的，在解释试验或运行结果或者计算可靠性量值时应予排除的故障。因此，数控回转工作台进行故障处理及可靠性建模时，只选取关联故障；

数控回转工作台可靠性试验过程中，出现下列任何一种事件即应判断为故障：

a.数控回转工作台或数控回转工作台的一部分丧失一项或几项功能；

b.数控回转工作台或其一部分性能参数超出产品技术条件中允许的范围；

c.数控回转工作台出现零部件、结构件或元器件的松动、断裂等损坏状态；

2).数据记录

数控回转工作台可靠性试验期间，应有效地采集数据，分析和及时记录维修和更改措施。记录内容应包括：数控回转工作台编号；试验开始时期；故障发生的时间和试验条件；故障现象；故障原因；故障分类；采取的纠正措施；累计试验时间及次数；试验值班人员签名；维修时间；填写数控回转工作台可靠性运行记录表（如表5）和数控回转工作台可靠性实验室试验故障记录表（如表6）；

8.数据处理及可靠性建模

1).可靠性评价指标观测值计算

假设n为数控回转工作台试验样品数，m _i 为第i台数控回转工作台的累积工作时间，r _i 为第i台数控回转工作台的累积故障数，N为数控回转工作台累积故障总数，则平均故障间隔工作时间MTBF的观测值为：

平均首次故障时间MTTFF的观测值为：

式中：m _i 为第i台数控回转工作台的首次故障前工作时间。

平均修复时间MTTR的观测值为:

式中：m _Rj 为第j台数控回转工作台的累积修复时间；r _j 第j台数控回转工作台的累积故障数。

2).可靠性建模

以目标函数为平均故障间隔工作时间MTBF为例，说明可靠性建模的过程。通过数据处理统计出数控回转工作台的连续无故障工作时间Ti，计算可靠度函数R(t)、故障率函数λ(t)、平均故障间隔工作时间MTBF。选择合理的分布（例如：两参数威布尔分布等）拟合故障概率密度函数曲线f(t)，通过模拟退火算法等参数估计方法进行参数求解，对求得的分布模型进行K-S检验，如果通过检验，从而确定目标函数的分布规律。

具体步骤如下：

a.计算数控回转工作台可靠度函数R(t)和故障率函数λ(t):

式中:累计故障概率函数F(t)=1-R(t)。

b.计算平均故障间隔工作时间:

两参数威布尔分布的概率密度函数为：

式中，θ为尺度参数，β为形状参数；

d.对目标函数分布模型进行K-S检验，若检验统计量Dn值小于临界值Dn,a，则接受原假设；否则拒绝。进而得到目标函数的分布规律。

Claims (4)

1.一种数控回转工作台综合性能检测系统，它包括：噪声检测部分（2）、定位检测部分（3）、振动检测部分（4）、油压检测部分（5）、转台电机电压检测部分（6）、转台电机电流检测部分（7）、信号处理单元：其特征在于：所述的信号处理单元包括：信号放大器（81）、信号采集输出设备（82）、上位服务器（83）；信号放大器（81）通过线缆与信号采集输出设备（82）相连接；信号采集输出设备（82）通过线缆与上位服务器（83）相连；

所述的噪声检测部分（2）包括：噪声传感器（21）、第一磁性底座（22）；噪声传感器（21）的连接杆与第一磁性底座（22）固定连接；噪声传感器（21）通过线缆与信号放大器（81）相连接；

所述的定位检测部分（3）包括：激光头（31）、角度干涉镜（32）、第三磁性底座（33）、反射镜（34）和第二磁性底座（35）；激光头（31）下方还设有固定支架（311）；角度干涉镜（32）固定在第三磁性底座（33）上；反射镜（34）固定在第二磁性底座（35）上；激光头（31）上设有数据传输端；激光头（31）上的数据传输端与信号放大器（81）相连接；

所述的振动检测部分（4）为加速度传感器；加速度传感器上设有连接座和振动信号输出端；振动信号输出端通过线缆与信号放大器（81）相连接；

所述的油压检测部分（5）包括：连接三通管（51）、油压传感器（52）；连接三通管（51）上设有测试连接管口、出油管连接管口、传感器连接管口；传感器连接管口与油压传感器（52）连接；油压传感器（52）上设有油压检测信号输出端；油压检测信号输出端与信号放大器（81）相连接；

所述的转台电机电压检测部分（6）包括：电压互感器、电压变送器；电压互感器与电压变送器相连接；电压变送器与信号放大器（81）相连接；

所述的转台电机电流检测部分（7）包括：电流互感器、电流送变器；电流互感器与电流送变器相连接；电流变送器与信号放大器（81）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控回转工作台综合性能检测系统，其特征在于：所述的第一磁性底座（22）、第二磁性底座（35）和第三磁性底座（33）下端的连接座中设有永磁体。

3. 根据权利要求2所述的一种数控回转工作台综合性能检测系统，其特征在于：所述的电压互感器分为： A相电压互感器PT1、B相电压互感器PT2、C相电压互感器PT3；

A相电压互感器PT1的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅠM1、一次侧输出端ⅠN1、二次侧接入端Ⅰm1、二次侧接出端Ⅰn1；

B相电压互感器PT2的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅡM2、一次侧输出端ⅡN2、二次侧接入端Ⅱm2、二次侧接出端Ⅱn2；

C相电压互感器PT3的一次侧设有一次侧电压检测连接端ⅢM3、一次侧输出端ⅢN3、二次侧接入端Ⅲm3、二次侧接出端Ⅲn3；

电压送变器分为：A相电压变送器XT1、B相电压变送器XT2、C相电压变送器XT3；

A相电压变送器XT1设有第一电压变送器接入端、第一电压变送器接地端、第一电压送变器信号输出端；第一电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅰm1相连接；

B相电压变送器XT2设有第二电压变送器接入端、第二电压变送器接地端、第二电压送变器信号输出端；第二电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅱm2相连接；

C相电压变送器XT3设有第三电压变送器接入端、第三电压变送器接地端、第三电压送变器信号输出端；第三电压变送器接入端与二次侧接入端Ⅲm3相连接；

所述的一次侧输出端ⅠN1、一次侧输出端ⅡN2、一次侧输出端ⅢN3、二次侧接出端Ⅰn1、二次侧接出端Ⅱn2、二次侧接出端Ⅲn3、第一电压变送器接地端、第二电压变送器接地端和第三电压变送器接地端共线接地；第一电压送变器信号输出端、第二电压送变器信号输出端和第三电压送变器信号输出端通过线缆与信号放大器（81）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种数控回转工作台综合性能检测系统，其特征在于：

所述的电流互感器为钳式电流互感器；它包括： A相电流互感器CT1、B相电流互感器CT2、B相电流互感器CT3；

A相电流互感器CT1设有第一电流互感器连接端、第一电流互感器接地端；

B相电流互感器CT2设有第二电流互感器连接端、第二电流互感器接地端；

C相电流互感器CT3设有第三电流互感器连接端、第三电流互感器接地端；

A相电流送变器IT1、B相电流送变器IT2、B相电流送变器IT3；

A相电流送变器IT1设有第一电流送变器连接端、第一电流送变器接地端、第一电流送变器信号输出端；

B相电流送变器IT2设有第二电流送变器连接端、第二电流送变器接地端、第二电流送变器信号输出端；

C相电流送变器IT3设有第三电流送变器连接端、第三电流送变器接地端、第三电流送变器信号输出端；

第一电流互感器连接端与第一电流送变器连接端通过线缆连接；第二电流互感器连接端与第二电流送变器连接端通过线缆连接；第三电流互感器连接端与第三电流送变器连接端通过线缆连接；第一电流互感器接地端、第二电流互感器接地端、第三电流互感器接地端、第一电流送变器接地端、第二电流送变器接地端和第三电流送变器接地端共线接地；

第一电流送变器信号输出端、第二电流送变器信号输出端和第三电流送变器信号输出端通过线缆与信号放大器（81）相连接。

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