數(shù)控外圓磨床可靠性試驗綜合加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)控外圓磨床可靠性試驗用綜合加載方法和加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機床是機械工業(yè)中的基礎(chǔ)設(shè)備，具有使用量大，應(yīng)用范圍廣泛的特點，是先進制造技術(shù)的基本手段。然而，可靠性普遍不高嚴(yán)重制約了國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展。
[0003]為提高數(shù)控機床的可靠性，國內(nèi)數(shù)控機床領(lǐng)域開展了多種機床加載裝置的研究，以期利用加載裝置模擬數(shù)控機床的實際工況，對各種工況下設(shè)備各部分的受力、變形、潛在故障隱患等進行記錄和評價，找到薄弱環(huán)節(jié)并針對性地持續(xù)改進，從而提高可靠性。
[0004]現(xiàn)階段，我國對機床加載裝置的研究主要集中在數(shù)控車床(塔轉(zhuǎn)刀架等)、數(shù)控銑床、加工中心以及通用高速電主軸等方面，在數(shù)控外圓磨床方面的研究較少。因此，對數(shù)控外圓磨床可靠性加載裝置的研究對于數(shù)控外圓磨床可靠性評估與故障模式分析的開展具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控外圓磨床可靠性試驗綜合加載方法及裝置，以填補國內(nèi)數(shù)控外圓磨床可靠性試驗加載技術(shù)的空白。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種數(shù)控外圓磨床可靠性試驗綜合加載方法:在磨床的頭架(用于夾持工件并帶動工件旋轉(zhuǎn))上安裝工件軸用以模擬被磨削工件，用氣缸作為力載荷施加裝置、用制動器作為扭矩載荷施加裝置模擬實際磨削過程中磨床的砂輪軸和被磨削工件的受力狀態(tài)，對砂輪軸和工件軸分別施加載荷，并對所施加的各載荷進行閉環(huán)控制，其中，對所述砂輪軸同時施加力載荷和扭矩載荷，對所述工件軸分時施加力載荷和扭矩載荷。
[0007]通過氣缸對所述砂輪軸和所述工件軸模擬施加的力載荷均包括一個鉛直向下的徑向力載荷和一個水平指向軸心的徑向力載荷。
[0008]優(yōu)選采用微型荷重傳感器實現(xiàn)所述閉環(huán)控制中對所施加的力載荷的實時采集，用所述氣缸的活塞桿作為施加力載荷的執(zhí)行元件，所述微型荷重傳感器通過特制的傳感器連接頭安裝在相應(yīng)氣缸的活塞桿的外伸端上。
[0009]關(guān)于氣缸和制動器與砂輪軸和工件軸的安裝關(guān)系:
對于所述砂輪軸，可以使所述砂輪軸與套在其上的砂輪軸套通過滾動軸承/滾動軸承組旋轉(zhuǎn)連接，使氣缸的活塞桿指向所述砂輪軸套，并使相應(yīng)的所述微型荷重傳感器的接觸頭抵在所述砂輪軸套的外徑上，使所述制動器通過支架固定連接在磨床的砂輪架上，所述制動器優(yōu)選通過膜片聯(lián)軸器與所述砂輪軸固定連接；
對于所述工件軸，可以使氣缸的活塞桿施力時直接作用于所述工件軸，優(yōu)選地，還可以使所述工件軸與套在其上的工件軸套通過自旋轉(zhuǎn)直線軸承軸向滑動連接，使氣缸的活塞桿指向所述工件軸套，即施力時作用于所述工件軸套，并使相應(yīng)的所述微型荷重傳感器的接觸頭抵在所述工件軸套的外徑上，使所述制動器通過支架固定連接在磨床的工作臺上，所述制動器優(yōu)選通過膜片聯(lián)軸器與所述工件軸固定連接。
[0010]作為進一步的技術(shù)方案:
對于所述砂輪軸，所述砂輪軸通常為錐形軸，其上可固定安裝有一帶內(nèi)錐孔的錐套，所述錐套上再固定套設(shè)有模擬砂輪套，所述模擬砂輪套與套在其上的套筒之間通過滾動軸承/滾動軸承組旋轉(zhuǎn)連接，也就是說套筒與砂輪軸旋轉(zhuǎn)連接，所述套筒即構(gòu)成所述砂輪軸套，在所述套筒的外表面上設(shè)置兩處凹坑，使相應(yīng)的所述微型荷重傳感器的接觸頭抵在相應(yīng)的所述凹坑內(nèi)，所述模擬砂輪套的外端向外延伸超出砂輪軸的外端部，且該外端固定安裝有法蘭盤，所述制動器通過膜片聯(lián)軸器與所述法蘭盤外側(cè)中心設(shè)置的與砂輪軸同軸的半軸連接，從而實現(xiàn)制動器與砂輪軸的同軸連接；
對于所述工件軸，優(yōu)選在所述工件軸套的外表面上設(shè)置兩處凹槽，所述凹槽可與微型荷重傳感器的外側(cè)配合，在所述凹槽的底部設(shè)置凹坑，使相應(yīng)的所述微型荷重傳感器的外側(cè)對應(yīng)配合并嵌入相應(yīng)的凹槽中，以及使所述微型荷重傳感器的接觸頭抵在相應(yīng)的凹坑內(nèi)。
[0011]—種數(shù)控外圓磨床可靠性試驗綜合加載裝置，包括工件軸、砂輪軸加載裝置和工件軸加載裝置，所述砂輪軸加載裝置和工件軸加載裝置均采用閉環(huán)控制，
所述砂輪軸加載裝置包括砂輪軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸、砂輪軸水平徑向力載荷加載氣缸和砂輪軸扭矩加載制動器，砂輪軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸和砂輪軸水平徑向力載荷加載氣缸的缸體各自通過支架與磨床的砂輪架位置可調(diào)地固定連接，且兩氣缸的活塞桿的外伸端在砂輪軸上的作用點位于砂輪軸的同一橫截面上，所述砂輪軸扭矩加載制動器通過支架固定連接在磨床的砂輪架上，且通過聯(lián)軸器與所述砂輪軸同軸連接；
所述工件軸同軸安裝在磨床的頭架上，所述工件軸加載裝置包括工件軸力加載裝置和工件軸扭矩加載裝置，所述工件軸力加載裝置包括工件軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸和工件軸水平徑向力載荷加載氣缸，這兩個氣缸的缸體各自通過支架與磨床的砂輪架位置可調(diào)地固定連接，且兩氣缸的活塞桿的外伸端在工件軸上的作用點位于工件軸的同一橫截面上，所述工件軸扭矩加載裝置包括工件軸扭矩加載制動器，工件軸扭矩加載制動器通過支架固定連接在磨床的工作臺上，且通過聯(lián)軸器與所述工件軸同軸連接。
[0012]所述砂輪軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸、砂輪軸水平徑向力載荷加載氣缸、工件軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸和工件軸水平徑向力載荷加載氣缸的活塞桿的外伸端上各自安裝有一微型荷重傳感器，用于實時測量出各氣缸對外施加的壓力，并反饋給各加載裝置的動力伺服系統(tǒng)，從而精確控制各氣缸的壓力。
[0013]作為進一步的技術(shù)方案:所述砂輪軸上可以固定安裝有一帶內(nèi)錐孔的錐套，所述錐套上固定套設(shè)有模擬砂輪套，所述模擬砂輪套與套在其上的套筒之間通過滾動軸承/滾動軸承組旋轉(zhuǎn)連接，氣缸施力時作用在所述套筒上。所述套筒的外表面上設(shè)有兩處凹坑，砂輪軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸和砂輪軸水平徑向力載荷加載氣缸上的所述微型荷重傳感器的接觸頭各自抵在相應(yīng)的所述凹坑內(nèi)，所述模擬砂輪套的外端固定安裝有法蘭盤，所述砂輪軸扭矩加載制動器通過膜片聯(lián)軸器與所述法蘭盤外側(cè)中心設(shè)置的與砂輪軸同軸的半軸軸向浮動連接，相當(dāng)于實現(xiàn)了與砂輪軸的連接；
所述工件軸與套在其上的工件軸套通過自旋轉(zhuǎn)直線軸承軸向滑動連接，氣缸施力時作用在所述工件軸套上。所述工件軸套的外表面上設(shè)有兩處凹槽，所述凹槽可與微型荷重傳感器的外側(cè)相配合，所述凹槽的底部設(shè)有凹坑，工件軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸和工件軸水平徑向力載荷加載氣缸上的所述微型荷重傳感器的外側(cè)各自與相應(yīng)的凹槽配合并嵌入相應(yīng)的凹槽中，且所述微型荷重傳感器的接觸頭各自抵在相應(yīng)的凹坑內(nèi)，所述工件軸扭矩加載制動器通過膜片聯(lián)軸器與所述工件軸的自由端軸向浮動連接。
[0014]所述砂輪軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸、砂輪軸水平徑向力載荷加載氣缸、工件軸鉛直向下徑向力載荷加載氣缸和工件軸水平徑向力載荷加載氣缸均優(yōu)選采用電氣比例閥控制氣缸。
[0015]所述砂輪軸扭矩加載制動器和工件軸扭矩加載制動器均優(yōu)選采用磁粉制動器。
[0016]前述各所述數(shù)控外圓磨床可靠性試驗綜合加載方法及裝置中所稱的支架泛指中間連接件，既可以是同一個零件，也可以是不同的零件，既可以是某一