[发明专利]一种数控磨床头架可靠性试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来评价数控磨床头架可靠性的试验装置，属于精密制造技术和工业自动化控制领域。

背景技术

数控磨床广泛应用在机械加工制造业中，利用数控程序控制伺服电机驱动砂轮磨削轴类、平面，在磨削凸轮轴、曲轴时，磨床头架还需带动凸轮轴或曲轴与砂轮进给保持联动。数控磨床通常为精密零件加工的最后一道工序，所以数控磨床性能的好坏和可靠性的高低对零件加工的精度和加工的效率有着重要的影响。

数控轴类磨削机床、数控凸轮轴磨床和数控曲轴磨床等机床均包括头架，头架的主要作用是和尾架配合夹持工件并带动工件转动。在数控磨床运行过程中头架存在着夹持工件不稳、带动零件的转速滞后于顶尖的转速、头架的顶尖与尾架的尾尖不同心等问题。

为了提高数控磨床的可靠性，通常需要采集数控磨床的故障数据，然后计算数控磨床的平均无故障时间。在设计数控磨床时，为了提高数控磨床整机的可靠性，需要选择可靠性高的零部件，而要想了解零部件的可靠性水平，必须进行可靠性试验。

数控磨床的头架是数控磨床的重要部件之一，要想提升头架的可靠性，需要对头架进行可靠性试验。头架在运行过程中的速度不同、夹持的工件长度也不同，夹持工件旋转的时间也不相同，所以试验装置必须能够模拟这些不同的工作情况，暴露数控磨床头架运行中的故障，为评估数控磨床头架的可靠性提供数据。

目前数控磨床在设计时很少对头架进行可靠性试验，一是缺乏试验装置，二是缺乏零部件可靠性设计的思想，而且生产头架的企业也很少进行可靠性试验，导致数控磨床头架的可靠性基础数据很少，设计人员无法把握数控磨床头架的可靠性水平。

针对以上所述，本发明所设计的数控磨床头架可靠性试验装置可以模拟数控磨床的各种不同的工况，头架以不同的速度、驱动工件运行不同的时间，记录运行过程中的故障数据，通过这些数据来计算、评价数控磨床头架的可靠性水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控磨床头架的可靠性试验装置，该装置可以模拟数控磨床头架的各种不同的工况，伺服电机驱动头架以不同的速度运转不同的时间，记录运转过程中的故障数据，通过这些数据来计算、评价数控磨床头架的可靠性水平。对数控磨床头架进行可靠性试验其实主要是针对顶尖夹持工件的可靠性和所夹持工件的转速的迟滞性进行可靠性试验，由于头架在实际工作中的工作条件是未知的、随机的，为了模拟这种随机的工况，所设计的试验装置能够模拟这种随机的工作条件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种数控磨床头架可靠性试验装置，该试验装置包括机械结构系统和电气控制系统；试验方法包括数据采集和处理方法、伺服电机驱动顶尖转动速度和运行时间的控制方法。

该试验装置的机械结构系统包括底座、头架、顶尖，试件、齿轮a、紧定螺钉a、尾尖、尾架、滑块a、导轨a、导轨b、转轴、轴承端盖、轴承、滑块b、齿轮b、紧定螺钉b、联轴器；头架安装在底座上，头架上的顶尖和尾架上的尾尖中间安装有试件，试件与尾尖接触的一端安装有齿轮a，齿轮a通过紧定螺钉a固定在试件上；尾架安装在滑块a上，滑块a可以在导轨a上滑动，导轨a安装在底座上；在试件的一侧底座上安装有导轨b，导轨b上安装有滑块b；滑块b中间设有通孔，通孔内安装有轴承，轴承与转轴配合，轴承一端设有轴承端盖；转轴上安装有齿轮b，齿轮b通过紧定螺钉b固定在转轴上，转轴的右端通过联轴器与编码器连接；

该试验装置的电气控制系统包括伺服电机、位移传感器、编码器、交流接触器触点、伺服驱动器、可编程控制器、交流接触器、绿色指示灯、红色指示灯、触摸屏、启动按钮、停止按钮、紧急停止按钮；伺服电机通过同步带驱动顶尖转动，伺服电机与伺服驱动器相连接，伺服驱动器的电源线上连接有交流接触器触点，伺服驱动器的控制端连接到可编程控制器，各位移传感器分别安装在试件的两端和中间位置，并与试件保持一定的距离，位移传感器的信号线连接到可编程控制器的输入端，启动按钮、停止按钮和紧急停止按钮连接在可编程控制器的输入端，编码器的信号线连接到可编程控制器的输入端，交流接触器、绿色指示灯和红色指示灯连接到可编程控制器的输出端，触摸屏通过信号线与可编程控制器的通信口连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明所述的试验装置可以模拟数控磨床头架的工作条件，记录数控磨床头架的故障数据，从而计算和评价数控磨床头架的可靠性水平。