徑向液體靜壓軸承性能快速檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速檢測裝置，特別涉及一種徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，超精密加工技術(shù)代表著一個國家的制造業(yè)水平，是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。超精密加工技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是精密數(shù)控機床，工業(yè)發(fā)達(dá)國家如美國、德國等都大力研發(fā)精密數(shù)控機床來提高超精密加工技術(shù)水平。精密數(shù)控機床對關(guān)鍵部件的運動精度、剛度有著嚴(yán)格的要求。液體旋轉(zhuǎn)軸具有回轉(zhuǎn)精度高、剛性較高、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、無振動、阻尼特性好等的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用在精密數(shù)控機床上，尤其是應(yīng)用在重型或超重型精密數(shù)控機床上。液體旋轉(zhuǎn)軸作為精密數(shù)控機床的關(guān)鍵功能部件，其性能好壞直接影響著精密數(shù)控機床的加工精度，對精密數(shù)控機床的可靠性、穩(wěn)定性和壽命有著重要的影響。目前對于徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測大多數(shù)是在機床實際工作過程中用相應(yīng)傳感器對其性能檢測，受到時間、空間的限制，而對徑向液體旋轉(zhuǎn)軸的可靠性試驗臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制不易，因此研究開發(fā)徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測裝置，檢測、分析徑向液體旋轉(zhuǎn)軸在各種受力情況下的性能，發(fā)現(xiàn)并解決徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能的不足之處，對于提高徑向液體旋轉(zhuǎn)軸的性能、精密數(shù)控機床的加工精度和可靠性有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了檢測、分析徑向液體旋轉(zhuǎn)軸在各種受力情況下的性能而提供的一種徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測裝置。
[0004]本發(fā)明提供的徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測裝置包括有地平鐵、控制柜、力加載裝置、承載裝置和油箱，其中力加載裝置和承載裝置設(shè)在地平鐵上，控制柜和油箱設(shè)在地平鐵的兩側(cè)，力加載裝置上設(shè)有第一伺服電機、第二伺服電機和加載供油系統(tǒng)，承載裝置上設(shè)有第三伺服電機、第四伺服電機和旋轉(zhuǎn)軸供油系統(tǒng)，油箱分別與加載供油系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)軸供油系統(tǒng)相連接，控制柜控制第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機和第四伺服電機的工作，控制柜與油箱連接并控制油箱向加載供油系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)軸供油系統(tǒng)進(jìn)行供油。
[0005]力加載裝置設(shè)有兩組對稱布置在承載裝置的兩側(cè)，每組力加載裝置均包括有架體、第一伺服電機、第二伺服電機、連接軸和加載機構(gòu)，其中第一伺服電機和第二伺服電機分別設(shè)在架體兩側(cè)的立柱底部，第一伺服電機連接有第一絲杠并驅(qū)動第一絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動，第一絲杠上的絲杠螺母通過螺母座與第一滑塊固連，第二伺服電機連接有第二絲杠并驅(qū)動第二絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動，第二絲杠上的絲杠螺母通過螺母座與第二滑塊固連，第一伺服電機和第二伺服電機同步轉(zhuǎn)動，在第一伺服電機和第二伺服電機的驅(qū)動下第一絲杠和第二絲杠能夠帶動第一滑塊和第二滑塊在架體兩側(cè)的立柱上進(jìn)行上下滑動，連接軸的兩端分別與第一滑塊和第二滑塊相連接，連接處設(shè)有制動件，加載機構(gòu)樞接在連接軸上，加載機構(gòu)包括有加載供油系統(tǒng)、舵機、彈性裝置、力傳感器和加載塊，其中加載供油系統(tǒng)為伺服液壓缸供油，伺服液壓缸設(shè)在一底板上，舵機設(shè)在底板的下部，彈性裝置設(shè)在伺服液壓缸輸出軸的頂端，彈性裝置的另一端與加載塊相連接，力傳感器設(shè)在彈性裝置和加載塊之間，加載塊的頂端能夠與承載裝置上的旋轉(zhuǎn)軸上套接的加載單元相抵靠，加載塊頂端的曲面與旋轉(zhuǎn)軸上的加載單元的曲面相配合。
[0006]承載裝置包括有固定架、移動架、第三伺服電機和第四伺服電機，其中旋轉(zhuǎn)軸的一端通過第一徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座裝配在固定架的頂端，旋轉(zhuǎn)軸的另一端通過第二徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座裝配在移動架的頂端，第二徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座的前部設(shè)有三向加速度傳感器和溫度傳感器，第二徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座的后部設(shè)有推力球軸承座，旋轉(zhuǎn)軸的尾端裝配在推力球軸承座內(nèi)，第三伺服電機設(shè)在固定架的頂端并通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)軸相連接，第三伺服電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)軸上還套設(shè)有加載單元，油箱通過旋轉(zhuǎn)軸供油系統(tǒng)分別為第一徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座、第二徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座和加載單元供油并進(jìn)行潤滑，移動架包括有支桿、滑臺和底座，其中支桿通過固定板連接在滑臺上，滑臺通過下部的卡槽卡接在底座上，底座固定在地平鐵上，第四伺服電機設(shè)在底座上，第四伺服電機通過聯(lián)軸器連接有第三絲杠，第三絲杠的絲杠螺母通過螺母座與滑臺相固連，第四伺服電機通過第三絲杠能夠驅(qū)動滑臺在底座上進(jìn)行前后滑動。
[0007]加載單元由一個套筒、兩個角接觸球軸承、兩個密封圈和兩個端蓋組成，兩個角接觸球軸承的一端通過旋轉(zhuǎn)軸中間位置的軸肩固定，另一端通過端蓋頂住，兩個角接觸球軸承裝在套筒里，兩個端蓋通過螺栓固定在套筒的兩側(cè)，兩個密封圈分別安裝在兩個端蓋上的密封槽中。
[0008]移動架上的支桿為絲杠螺母副結(jié)構(gòu)，套筒為螺母結(jié)構(gòu)，套筒中間裝配有絲杠，絲杠通過滾珠與套筒配合，在絲杠頂端固連有圓板，套筒下部周圈設(shè)有絲杠固定螺栓，當(dāng)要上下調(diào)整高度時，保持套筒不動，旋松絲杠固定螺栓，旋轉(zhuǎn)圓板就可以實現(xiàn)圓板在高度方向上的上下移動了，當(dāng)調(diào)整好絲杠頂端圓板的高度位置時旋緊絲杠固定螺栓，避免由于振動等原因?qū)е聢A板上下移動。
[0009]控制柜包括有顯示器、工控機、伺服控制器、可編程控制器PLC和電機伺服控制器，所述的伺服控制器通過RS232端口與工控機進(jìn)行通訊，伺服控制器的信號輸出端與伺服液壓缸上的電液伺服閥的信號輸入端用數(shù)據(jù)線連接并進(jìn)行通訊，通過電液伺服閥實現(xiàn)伺服液壓缸對旋轉(zhuǎn)軸不同大小和頻率的力加載，在加載力過程中，力傳感器將檢測到的力信號通過信號放大器傳輸給伺服控制器，實現(xiàn)閉環(huán)控制；可編程控制器PLC通過RS232與工控機通訊，可編程控制器PLC的輸出端和兩個電磁換向閥的輸入端連接，通過控制電磁換向閥實現(xiàn)加載供油系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)軸供油系統(tǒng)的啟停；電機伺服控制器通過RS232端口與工控機進(jìn)行通訊，電機伺服控制器的信號輸出端分別與第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機和第四伺服電機的信號輸入端連接并進(jìn)行控制;舵機通過數(shù)據(jù)線與工控機連接并進(jìn)行通訊，通過控制舵機的運動來控制伺服液壓缸的位置;三向加速度傳感器和溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與工控機連接并進(jìn)行通訊，將采集到的溫度和振動信號傳輸?shù)焦た貦C并在顯示器上顯示。
[0010]本發(fā)明的工作原理:
[0011]旋轉(zhuǎn)軸的一端固定，另一端在支桿和第四伺服電機等部件的作用下實現(xiàn)在高度和水平方向上的移動，模擬旋轉(zhuǎn)軸可能出現(xiàn)的不同位置的情況，所述的力加載裝置上的伺服液壓缸能夠隨著舵機的轉(zhuǎn)動而繞連接軸轉(zhuǎn)動，同時伺服液壓缸通過同步運行的第一伺服電機和第二伺服電機驅(qū)動第一絲杠和第二絲杠等部件能夠?qū)崿F(xiàn)在豎直方向上的上下移動，通過伺服液壓缸對加載單元施加不同方向、大小和頻率的壓力，加載單元將壓力傳遞到旋轉(zhuǎn)軸最終傳遞到第一徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座和第二徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座上，設(shè)在第二徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座前部的三向加速度傳感器和溫度傳感器檢測旋轉(zhuǎn)軸在不同位置和轉(zhuǎn)速下、加載單元受到不同大小和頻率的力下的徑向液體旋轉(zhuǎn)軸座的振動和溫度信號，對采集到的溫度和振動信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理來評判徑向液體旋轉(zhuǎn)軸的性能。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]1、本發(fā)明所述的徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測裝置中的力加載裝置采用兩套電液伺服系統(tǒng)進(jìn)行加載，并且每套電液伺服系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在豎直方向上移動，每套電液伺服系統(tǒng)可由相應(yīng)舵機控制能夠?qū)崿F(xiàn)在豎直面上擺動，這樣能夠更加真實模擬徑向液體旋轉(zhuǎn)軸實際受力情況。
[0014]2、本發(fā)明所述的徑向液體旋轉(zhuǎn)軸性能快速檢測裝置中的