數控外圓磨床可靠性試驗綜合加載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種數控外圓磨床可靠性試驗用綜合加載裝置。
【背景技術】
[0002]數控機床是機械工業中的基礎設備，具有使用量大，應用范圍廣泛的特點，是先進制造技術的基本手段。然而，可靠性普遍不高嚴重制約了國產數控機床的發展。
[0003]為提高數控機床的可靠性，國內數控機床領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控機床的實際工況，對各種工況下設備各部分的受力、變形、潛在故障隱患等進行記錄和評價，找到薄弱環節并針對性地持續改進，從而提高可靠性。
[0004]現階段，我國對機床加載裝置的研究主要集中在數控車床(塔轉刀架等)、數控銑床、加工中心以及通用高速電主軸等方面，在數控外圓磨床方面的研究較少。因此，對數控外圓磨床可靠性加載裝置的研究對于數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。

【發明內容】

[0005]為了克服現有技術下的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種數控外圓磨床可靠性試驗綜合加載裝置，以填補國內數控外圓磨床可靠性試驗加載技術的空白。
[0006]本實用新型的技術方案是:
[0007]—種數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為閉環控制裝置，
[0008]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通過各自的過渡安裝板位置可調地固定連接在加載支架上，所述加載支架固定連接在磨床的砂輪架上，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砂輪軸制動器支架固定連接在所述加載支架上，且通過聯軸器與所述砂輪軸同軸連接；
[0009]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位置可調地固定連接在所述加載支架上，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工作軸制動器支架固定連接在磨床的工作臺上，且通過聯軸器與所述工件軸同軸連接。
[0010]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，從而精確控制各氣缸的壓力。
[0011]作為進一步的技術方案:所述砂輪軸上可以固定安裝有一帶內錐孔的錐套，所述錐套上固定套設有模擬砂輪套，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的所述凹坑內。
[0012]所述模擬砂輪套的外端還可以固定安裝有法蘭盤，所述砂輪軸扭矩加載制動器通過膜片聯軸器與所述法蘭盤外側中心設置的與砂輪軸同軸的半軸軸向浮動連接，相當于實現了與砂輪軸的連接。
[0013]所述工件軸與套在其上的工件軸套通過自旋轉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有兩處凹槽，所述凹槽可與微型荷重傳感器的外側相配合，所述凹槽的底部設有凹坑，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各自與相應的凹槽配合并嵌入相應的凹槽中，且所述微型荷重傳感器的接觸頭各自抵在相應的凹坑內，所述工件軸扭矩加載制動器通過膜片聯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選采用磁粉制動器。
[0016]對于前述各個數控外圓磨床可靠性試驗綜合加載裝置，所述加載支架上優選設有供各個所述過渡安裝板在其上的固定及變換固定位置的滑槽。
[0017]所述工件軸制動器支架固定在可調整的過渡安裝塊上，所述過渡安裝塊固定在工作臺安裝件上，所述工作臺安裝件通過工作臺安裝緊固件與磨床的工作臺連接。
[0018]所述錐套的外端優選通過旋接在所述砂輪軸的自由端的鎖緊螺母被壓緊固定在所述砂輪軸上。
[0019]前述各所述數控外圓磨床可靠性試驗綜合加載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，既可以是某一個獨立零件，也可以是一系列獨立零件的安裝組合。本申請中優選將砂輪軸加載裝置和工件軸力加載裝置安裝在同一個支架上，該支架再固定在砂輪架上。
[0020]本實用新型的有益效果為:
[0021](1)用四個氣缸所施加的力分別模擬砂輪軸和工件軸在實際磨削過程中所受的鉛直向下徑向力載荷和法向力載荷，用兩個磁粉制動器所施加的扭矩分別模擬砂輪軸和工件軸在實際磨削過程中所受扭矩，且允許同時加載，因此可以較為真實地模擬出磨床在實際加工中的受力狀態(主要是切向磨削力、法向磨削力和重力)。
[0022](2)加載裝置結構簡單，尺寸緊湊，安裝拆卸方便。
[0023](3)多個載荷加載裝置(如砂輪軸加載裝置和工件軸力加載裝置)直接或間接固定安裝在一塊由鋼板制成的平臺(即加載支架17)上，此平臺通過過渡聯接塊2與砂輪架之間用螺栓連接，這種安裝方式能將加載裝置引起的各種力的影響限定在砂輪軸、工件軸和砂輪架之間，是對真實磨削過程的一個較為近似的模擬。
[0024](4)選用氣壓缸與電氣比例閥配合使用，可實現力的無級加載，精確調控。
[0025](5)選用磁粉制動器輸出扭矩，制動范圍較廣，且控制精度高、控制方法簡單，調節輸入電流即可方便改變輸出的扭矩。
[0026](6)不同型號的數控外圓磨床，砂輪軸的錐度可能不同。采用本實用新型的加載裝置及其相關的連接結構和連接方式，可以根據不同型號機床的實際情況，通過制作不同結構參數的過渡連接件實現相應加載裝置的通用性。例如，通過制作不同內錐度的錐套和不同尺寸的模擬砂輪套，保證砂輪軸加載裝置的通用性，通過改變過渡安裝塊35的尺寸來實現工件軸扭矩加載裝置的通用性，通過采用不同結構尺寸的過渡聯接塊2可以使本實用新型的試驗裝置針對不同型號磨床的砂輪架的安裝具有通用性。
[0027](7)所述套筒下采用滾動軸承特別是兩個面對面安裝的角接觸球軸承，其回轉摩擦力小，工作壽命長，對保證加載裝置本身可靠性有重要意義。
[0028](8)工件軸上套有一自旋轉直線軸承，在極小的磨擦阻力下旋轉，能獲得高精度的平穩運動，從而模擬真實磨削過程中工件軸的移動，使對工件軸不同軸向位置的受力模擬成為可能。
[0029](9)在自旋轉直線軸承外面的軸套上設置凹槽及凹槽底部的凹坑結構，可以有效避免直線軸承在加載過程中相對力傳感器發生軸向移動，以及避免自旋轉直線軸承在加載過程中發生旋轉。既很好地利用了自旋轉直線軸承的可直線移動特點擴展了試驗范圍，又避免了在同一個軸向位置上試驗時的不應有的軸向移動，提高了加載裝置本身的可靠性。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型的砂輪軸加載裝置的一種實施例的結構示意圖；
[0031]圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0032]圖3是本實用新型的工件軸力加載裝置的一種實施例的結構示意圖；
[0033]圖4是圖3的B-B剖視圖；
[0034]圖5是本實用新型的工件軸力傳感器與直線軸承安裝結構示意圖(圖3的I放大圖);
[0035]圖6是本實用新型的工件軸扭矩加載裝置的一種實施例的結構示意圖；
[0036]圖7是圖6的A向視圖；
[0037]圖8是本實用新型的加載裝置載荷控制系統原理圖。
【具體實施方式】
[0038