高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺的製作方法

2023-11-12 06:21:32 1

專利名稱：高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺的製作方法
技術領域：
本發明屬於液壓動力卡盤檢測設備技術領域，具體涉及到不同規格尺寸的液壓動力卡盤高速夾持精度、重複精度、夾緊力和極限轉速的一種測量裝置。
背景技術：
隨著高速切削技術的發展，液壓動力卡盤從氣動動力卡盤和電動動力卡盤中脫穎而出，成為中高速數控工具機的主流夾具。液壓動力卡盤將液壓傳動技術和自定心卡盤技術結合為一體，利用液壓傳動功率密度比大的特點，具有夾緊力大、轉速高、結構緊湊等優點。 液壓動力卡盤在數控工具機中得到了非常廣泛的應用，已成為中高速數控車床、數控磨床及數控車銑中心必不可少的基礎性功能部件。然而，相比與高速銑削和磨削，高速車削沒有被廣泛地應用在批量生產。這主要原因在於在連續的高速切削中，無法有效地保證一個安全和靈活的卡盤夾緊系統。卡盤夾緊系統在使用中因發生軸心線偏心、工件夾不緊、零部件斷裂等原因發生卡盤失效，以及卡盤夾緊系統高轉速旋轉，存儲了大量的動能等原因。夾緊力不足導致卡盤夾緊系統的失效，會導致工件飛出卡盤損壞機器和危害操作員。一個統計顯示，在金屬工業，至少10%的事故傷害，是由卡盤夾緊系統故障所造成的。顯然，卡盤夾緊系統是車床的薄弱環節，並限制高速旋轉的實現。目前，國內還沒有完善的高速液壓動力卡盤檢測設備。在卡盤夾持精度的測量方面，傳統方式是在夾持測試棒後，在其軸徑之數倍長度之處以小於60轉每分的低速旋轉 360度來測量其跳動，無法測量檢驗棒在高速旋轉過程中的跳動；而且傳統方式是通過接觸式測量獲取跳動值，在測量時容易產生摩擦摩損，影響測量精度。

發明內容
發明目的本發明的目的是解決上述技術問題，提供一種結構簡單、操作方便的液壓動力卡盤綜合檢驗臺，便於對液壓動力卡盤的高速夾持精度、重複精度、夾緊力和極限轉速進行精確測量。為了解決上述技術問題，本發明採用了如下的技術方案
一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，它包括數控工具機系統、液壓系統和數據檢測系統; 所述數控工具機系統包括檢驗臺本體，所述檢驗臺本體連接有主軸箱，所述主軸箱內裝有傳動主軸，所述傳動主軸包括普通主軸和電主軸；一號迴轉油缸和大動力卡盤分別固定在普通主軸的兩端，二號迴轉油缸和小動力卡盤分別固定在電主軸的兩端；普通主軸和電主軸還與分別與伺服控制系統連接；所述液壓系統包括分別為大動力卡盤、小動力卡盤提供動力的一號迴轉油缸、二號迴轉油缸，所述水冷卻機連接電主軸，所述液壓站分別連接一號迴轉油缸和二號迴轉油缸，所述油冷卻機連接液壓站；所述數據檢測系統包括雷射位移傳感裝置和夾緊力傳感裝置，所述雷射位移傳感裝置通過數據採集卡連接控制電腦；夾緊力傳感裝置通過數據線與控制電腦相連。
所述雷射位移傳感裝置包括固定在檢驗臺本體上的雷射測量頭支架和雷射測量頭控制箱，所述雷射測量頭支架上設置有雷射測量頭，所述雷射測量頭通過雷射測量頭控制箱連接數據採集卡；所述雷射測量頭控制箱連接伺服控制系統。雷射測量頭支架包括支架主軸杆，所述支架主軸杆通過第一磁性底座固定在檢驗臺本體上；在支架主軸杆上通過鎖緊開關固定有上下滑動杆，上下滑動杆上設有可供左右滑動杆穿過的通孔；左右滑動杆的一端穿過上下滑動杆上的通孔，另一端固定在豎向杆上； 上下滑動杆的上端固定有鎖緊螺栓，鎖緊螺栓的另一端穿過豎向杆，並通鎖緊螺母固定；所述上下滑動杆和豎向杆的上端分別設有夾緊板，所述的雷射測量頭固定在夾緊板之間。所述夾緊力傳感裝置包括夾緊力測量頭、轉速測量磁性棒、磁性棒支架和手持單元，所述夾緊力測量頭固定在待測的動力卡盤中，所述轉速測量磁性棒固定在磁性棒支架上，磁性棒支架的底部通過第二磁性底座固定在檢驗臺本體上；轉速測量磁性棒的磁感應點對準夾緊頭測量頭，所述夾緊頭測量頭和手持單元之間為無線連接，手持單元通過數據線連接控制電腦。所述檢驗臺本體的四周設置有安全防護罩；所述安全防護罩的厚度大於5mm。有益效果本發明將數控工具機技術和傳感技術結合在一起，能夠實現高速液壓動力卡盤高速夾持精度、重複精度、夾緊力和極限轉速的測量，所有的測量數據都可通過控制電腦實時顯示，容易讀取測量結果；本發明操作簡單，測量精度高，填補了高速液壓動力卡盤性能檢測的部分空白，具有廣泛的應用前景。


圖1為本發明的結構示意圖。圖2為雷射頭測量支架的正面結構示意圖。圖3為雷射頭測量支架的側面結構示意圖。圖4為轉速測量磁性支架的結構示意圖。圖5為極限轉速和夾緊力曲線圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對發明做更進一步的解釋。如圖1至4所示，本發明的一種液壓動力卡盤綜合檢驗臺包括數控工具機系統、液壓系統和數據檢測系統。數控工具機系統包括檢驗臺本體1，檢驗臺本體1上設有主軸箱2，所述主軸箱2內裝有傳動主軸，為了適應測量時不同轉速的要求，傳動主軸包括普通主軸9和電主軸10。普通主軸9由電機(圖中未畫出)提供動力轉動，電主軸10自身可提供動力轉動。一號迴轉油缸11和大動力卡盤13分別固定在普通主軸9的兩端，大動力卡盤13的轉速較慢(一般轉速在25 4500r/min) ；二號迴轉油缸12和小動力卡盤14分別固定在電主軸10的兩端， 小動力卡盤14的轉速較高(一般轉速在4000 8000r/min)；普通主軸9和電主軸10還與伺服控制系統3連接。其中，所述大動力卡盤13是指公稱直徑在Φ 250— Φ 400mm的動力卡盤，小動力卡盤14是指公稱直徑Φ在110— Φ 210mm的動力卡盤。所述的液壓系統包括分別為大動力卡盤13、小動力卡盤14提供動力的一號迴轉油缸11、二號迴轉油缸12，迴轉油缸具備突然斷電情況時短時間保壓的保護措施。所述水冷卻機4連接電主軸10，為其提供冷卻；所述液壓站5分別連接一號迴轉油缸11、二號迴轉油缸12和油冷卻機6，油冷卻機6為液壓站5提供冷卻。所述雷射位移傳感裝置通過數據採集卡7連接控制電腦8 ；夾緊力傳感裝置通過數據線與控制電腦8相連。其中，所述雷射位移傳感裝置包括固定在檢驗臺本體1上的雷射測量頭支架16和雷射測量頭控制箱17，所述雷射測量頭支架16上固定有雷射測量頭18，所述雷射測量頭18 通過雷射測量頭控制箱17連接數據採集卡7，數據採集卡7連接控制電腦8 ；所述雷射測量頭控制箱17連接伺服控制系統3。雷射測量頭支架16包括支架主軸杆19，所述支架主軸杆19通過第一磁性底座20 固定在檢驗臺本體1上；在支架主軸杆19上通過鎖緊開關固定有上下滑動杆21。所述的鎖緊開關包括一端設有大於上下滑動杆21直徑的通孔的螺紋杆，螺紋杆另一端設有固定螺母。鬆開固定螺母，上下滑動杆21可在螺紋杆的通孔內自由上下移動，進而調整固定在上下滑動杆21上的雷射測量頭18的上下位置。上下滑動杆21的上端設有可供左右滑動杆22穿過的通孔。左右滑動杆22的一端穿過上下滑動杆21上的通孔，另一端固定在豎向杆23上；上下滑動杆21的上端固定有鎖緊螺栓，鎖緊螺栓的另一端穿過豎向杆23，並通鎖緊螺母固定；所述上下滑動杆21和豎向杆23的上端分別設有一塊夾緊板M，所述的雷射測量頭18固定在兩塊夾緊板M之間。 鬆開鎖緊螺母，兩塊夾緊板M分開，然後將雷射測量頭18放入兩塊夾緊板M之間，擰緊鎖緊螺母，便固定住雷射測量頭18。所述夾緊力傳感裝置包括夾緊力測量頭25、轉速測量磁性棒沈、磁性棒支架27和手持單元觀。夾緊力測量頭25安裝在待測的動力卡盤中，所述轉速測量磁性棒沈固定在磁性棒支架27上，磁性棒支架27的底部通過第二磁性底座四固定在檢驗臺本體1上。使用時，將轉速測量磁性棒26的磁感應點對準夾緊頭測量頭25即可，所述夾緊力測量頭25 和手持單元觀之間為無線連接，手持單元觀通過數據線連接控制電腦8。其中的夾緊力測量頭25、轉速測量磁性棒沈和手持單元觀是市場上可購買到的夾緊力測試儀的部件。通過兩個磁性底座，雷射測量頭支架16和磁性棒支架27可以簡易、方便地將雷射測量頭18和轉速測量磁性棒沈安裝於檢驗臺本體1上的任何位置，便於測試調整。採用本綜合檢驗臺對液壓動力卡盤進行高速夾持精度、重複精度、夾緊力和極限轉速的測量步驟為
1)在需要檢測的大動力卡盤13或小動力卡盤14中夾裝檢驗棒30。2)將雷射測量頭18通過雷射測量頭支架16上的夾緊板M水平固定；調整上下滑動杆21，使雷射測量頭18上的雷射發射點高度對準檢驗棒30的軸線；高度調整完畢後， 按中華人民共和國機械行業標準移動雷射測量頭支架16到檢測點的位置，當檢測點位置與雷射測量頭18徑向距離最佳時，雷射測量頭18上的指示燈顯示綠色，旋轉第一磁性底座 20上的磁性開關，將雷射測量頭支架16固定在檢驗臺本體1上。3)啟動測量頭控制箱17和控制電腦8，打開控制電腦8中相應的控制軟體，將檢驗棒30重複3 5次拆裝。測量每次夾持狀況下的檢驗棒30在轉動數圈的過程中中心軸線位置的變化量，靠近雷射測量18的位移量為正值，遠離雷射測量頭18為負值，取位移量的正值和負值的絕對值中的最大值，即其最大跳動量；比較重複拆裝3 5次後，每次旋轉數圈的過程中測得的最大跳動量，其中最大的值即為其重複精度；然後，通過伺服控制系統 3，使普通主軸9或電主軸10高速旋轉，雷射測量頭18採集到的檢驗棒30的中心軸線位置變化的位移信號通過雷射測量頭控制箱17、數據採集卡7實時不斷地在控制電腦8顯示，即控制電腦8可實時顯示檢驗棒30中心軸線的位移隨時間的波動曲線圖，同樣的，靠近雷射測量頭18的位移量為正值，遠離雷射測量頭18的為負值，取位移量的正值和負值的絕對值中的最大值，即為高速夾持精度。4)普通主軸9或電主軸10停止旋轉後，將夾緊力測量頭25固定於需要檢測的大動力卡盤13或小動力卡盤14中，轉速測量磁性棒沈固定在磁性棒支架27上，使轉速測量磁性棒沈上的磁感應點對準夾緊力測量頭25，旋轉第二磁性底座四的磁性開關將磁性棒支架27固定在檢驗臺本體1上。5)連接手持單元觀到控制電腦8後，打開手持單元觀，啟動一號迴轉油缸11或二號迴轉油缸12，給檢驗棒30施加夾緊力。夾緊力測量頭25通過無線傳輸方式將夾緊力信號傳輸給手持單元觀；同時夾緊力測量頭25每旋轉一周時，轉速測量磁性棒沈上的磁性塊會觸髮夾緊力測量頭25中的磁性裝置，夾緊力測量頭25會自動記錄觸發次數，根據觸發次數，可知夾緊力測量頭25的旋轉圈數；夾緊力測量頭25將這些信號無線傳輸給手持單元觀，通控制電腦8實時地輸出夾緊力-轉速關係曲線圖(如圖5 )，根據機械行業標準JB/T 3860，動力卡盤在極限轉速下夾緊力不得小於實測最大夾緊力的2/3，即最大夾緊力的2/3 處對應的轉速即為其極限轉速。圖5中，最大夾緊力為100千牛(KN)，在66千牛左右處對應的轉速3000轉/分(r/min)，即為其極限轉速。在測量過程中，當大動力卡盤13或小動力卡盤14動平衡超差產生振動後，通過雷射測量頭18將位移信號傳輸給雷射測量頭控制箱17，雷射測量頭控制箱17再將信號反饋給伺服控制系統3，實現數控工具機系統的自動停機保護。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，其特徵在於，它包括數控工具機系統、液壓系統和數據檢測系統；所述數控工具機系統包括檢驗臺本體(1)，所述檢驗臺本體(1)連接有主軸箱(2)，所述主軸箱(2)內裝有傳動主軸，所述傳動主軸包括普通主軸(9)和電主軸(10);—號迴轉油缸 (11)和大動力卡盤(13)分別固定在普通主軸(9)的兩端，二號迴轉油缸(12)和小動力卡盤(14)分別固定在電主軸(10)的兩端；普通主軸(9)和電主軸(10)還分別與伺服控制系統(3)連接；所述液壓系統包括分別為大動力卡盤(13)、小動力卡盤(14)提供動力的一號迴轉油缸(11)、二號迴轉油缸(12)，所述水冷卻機(4)連接電主軸(10)，所述液壓站(5)分別連接一號迴轉油缸(11)和二號迴轉油缸(12)，所述油冷卻機(6)連接液壓站(5)；所述數據檢測系統包括雷射位移傳感裝置和夾緊力傳感裝置，所述雷射位移傳感裝置通過數據採集卡(7 )連接控制電腦(8 )；夾緊力傳感裝置通過數據線與控制電腦(8 )相連。
2.根據權利要求1所述的一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，其特徵在於，所述雷射位移傳感裝置包括固定在檢驗臺本體(1)上的雷射測量頭支架(16)和雷射測量頭控制箱 (17)，所述雷射測量頭支架(16)上設置有雷射測量頭(18)，所述雷射測量頭(18)通過雷射測量頭控制箱(17)連接數據採集卡(7)；所述雷射測量頭控制箱(17)連接伺服控制系統 (3)。
3.根據權利要求2所述的一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，其特徵在於，雷射測量頭支架(16)包括支架主軸杆(19)，所述支架主軸杆(19)通過第一磁性底座(20)固定在檢驗臺本體(1)上；在支架主軸杆(19)上通過鎖緊開關固定有上下滑動杆(21 )，上下滑動杆(21)上設有可供左右滑動杆(22)穿過的通孔；左右滑動杆(22)的一端穿過上下滑動杆 (21)上的通孔，另一端固定在豎向杆(23)上；上下滑動杆(21)的上端固定有鎖緊螺栓，鎖緊螺栓的另一端穿過豎向杆(23)，並通鎖緊螺母固定；所述上下滑動杆(21)和豎向杆(23) 的上端分別設有夾緊板(24)，所述的雷射測量頭(18)固定在夾緊板(24)之間。
4.根據權利要求1所述的一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，其特徵在於，所述夾緊力傳感裝置包括夾緊力測量頭(25)、轉速測量磁性棒(26)、磁性棒支架(27)和手持單元 (28)，所述夾緊力測量頭(25)固定在待測的動力卡盤中，所述轉速測量磁性棒(26)固定在磁性棒支架(27 )上，磁性棒支架(27 )的底部通過第二磁性底座(29 )固定在檢驗臺本體(1) 上；轉速測量磁性棒(26)的磁感應點對準夾緊頭測量頭(25)，所述夾緊頭測量頭(25)和手持單元(28 )之間為無線連接，手持單元(28 )通過數據線連接控制電腦(8 )。
5.根據權利要求1所述的一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，其特徵在於，所述檢驗臺本體(1)的四周設置有安全防護罩(15)。
6.根據權利要求5所述的一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，其特徵在於，所述安全防護罩(15)的厚度大於5mm。
全文摘要
本發明公開了一種高速液壓動力卡盤綜合檢驗臺，它包括數控工具機系統、液壓系統和數據檢測系統；數控工具機系統包括檢驗臺本體，檢驗臺本體連接主軸箱，主軸箱內裝有傳動主軸，傳動主軸連接伺服控制系統；液壓系統包括迴轉油缸、動力卡盤、水冷卻機、液壓站和油冷卻機，迴轉油缸和動力卡盤分別設置在傳動主軸的兩端，水冷卻機連接傳動主軸，液壓站分別連接迴轉油缸和油冷卻機；數據檢測系統包括雷射位移傳感裝置和夾緊力傳感裝置，雷射位移傳感器通過數據採集卡連接控制電腦，夾緊力傳感器連接控制電腦。本發明結構簡單、操作方便，可對液壓動力卡盤的高速夾持精度、重複精度、夾緊力和極限轉速進行精確測量。
文檔編號G01B11/02GK102435157SQ201110403979
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者吳斌, 李明, 湯文成, 胡猛, 陳浩, 黃輝祥, 龔俊 申請人:東南大學