[发明专利]模拟典型工况加载的动力刀架性能检测和监测装置及方法

摘要

本发明涉及一种模拟典型工况加载的动力刀架性能检测和监测装置及方法，克服了现有技术存在的检测到的数据无法真实反映刀架的实际性能及不能得到不同典型工况对动力刀架性能的影响、精度衰退规律以及预测刀架故障的问题；包括动力刀架、动力刀架支撑部分、伺服刀架部分性能检测和监测装置、动力输出部分性能检测和监测装置、动态切削力加载部分、动力头加载部分和自动控制部分；模拟典型工况加载的动力刀架性能检测和监测方法，包括以下步骤：确定被测试动力刀架的型号和台数，确定被测动力刀架的模拟加载的典型工况以及需要检测和监测的性能参数；将被测试的动力刀架固定在动力刀架支撑部分上；将动力刀架性能检测和监测分为四大部分。

主权项

1.一种模拟典型工况加载的动力刀架性能检测和监测装置，包括动力刀架(2)、 动力刀架支撑部分(1)、 伺服刀架部分性能检测和监测装置、 动力输出部分性能检测和监测装置、 动态切削力加载部分(6)、动力头加载部分(9)和自动控制部分(7)；其特征在于：所述动力刀架(2)由伺服刀架部分和动力输出部分组成；伺服刀架部分包括动力刀架刀盘(5)和模拟刀杆(11)，模拟刀杆(11)固定在动力刀架刀盘(5)上；动力输出部分包括动力刀架动力头(10)和动力头电机(12)，所述动力刀架动力头(10)固定在动力刀架刀盘(5)上；所述动力刀架支撑部分(1)固定在试验台平台(8)的左上方，所述自动控制部分(7)设置在试验台平台(8)的右侧；所述的动态切削力加载部分(6)包括动态力模拟加载装置、动态力模拟加载支撑装置；所述动态力模拟加载支撑装置固定在动力刀架支撑部分(1)右上方的地平铁上，所述动态力模拟加载装置固定在动态力模拟加载支撑装置上；所述动力头加载部分(9)固定在动力刀架支撑部分(1)的右侧的试验台平台(8)上；所述动力刀架动力头(10)通过联轴器和动力头加载部分(9)相连；所述伺服刀架部分性能检测和监测装置包括动力刀架振动检测装置、刀盘分度精度与重复定位精度测量装置、刀杆变形检测装置、动力刀架温度检测装置、刀盘电机电流检测装置、 刀架运行噪声检测装置；所述伺服刀架部分性能检测和监测装置中的动力刀架振动检测装置包括动力刀架刀盘振动检测装置、刀架箱体振动检测装置和刀杆振动检测装置，所述的动力刀架刀盘振动检测装置固定在动力刀架刀盘(5)上，刀架箱体振动检测装置固定在动力刀架箱体上，刀杆振动检测装置固定在模拟刀杆(11)上；所述的刀盘分度精度与重复定位精度测量装置固定在动力刀架刀盘(5)和试验台平台(8)上；所述的刀杆变形检测装置固定在试验台平台(8)上；所述的动力刀架温度检测装置安装在动力刀架刀盘(5)上和动力刀架刀盘电机表面；所述的刀盘电机电流检测装置穿过动力刀架刀盘电机(3)的电源线；所述的刀架运行噪声检测装置固定在试验台平台(8)上；所述动力刀架刀盘振动测量装置包括无线加速度传感器节点 a(25)、无线加速度传感器节点 b(32)和无线网关(19)；所述无线加速度传感器节点 a(25)和无线加速度传感器节点 b(32)利用磁力吸附在动力刀架刀盘(5)上，无线加速度传感器节点 a(25)和无线加速度传感器节点 b(32)与动力刀架刀盘(5)的中心轴对称安装，所述无线网关(19)安装在试验台平台(8)上；所述刀架箱体振动检测装置包括三向压电式加速度传感器 c(26)、三向压电式加速度传感器 d(29)和三向压电式加速度传感器 g(35)；所述三向压电式加速度传感器 c(26)、三向压电式加速度传感器 g(35)分别利用磁力吸附在动力刀架(2)两侧面的中心位置； 三向压电式加速度传感器 d(29)吸附在动力刀架(2)顶端中心位置；所述刀杆振动检测装置包括三向压电式加速度传感器 a(15)、三向压电式加速度传感器 b(21)、三向压电式加速度传感器 e(31)、三向压电式加速度传感器 f(33)、自粘式理线器(20)、 滑环(17)和滑环支架(16)；所述三向压电式加速度传感器 a(15)、三向压电式加速度传感器 b(21)、三向压电式加速度传感器 e(31)和三向压电式加速度传感器 f(33)分别吸附在模拟刀杆(11)上；所述的三向压电式加速度传感器a（15）与所述的三向压电式加速度传感器f（33）相邻安装、所述的三向压电式加速度传感器e（31）和所述的三向压电式加速度传感器f（33）之间相隔一个模拟刀杆、 所述三向压电式加速度传感器 b（21）和所述三向压电式加速度传感器 e（31）相隔三个模拟刀杆安装、 所述三向压电式加速度传感器 b（21） 与所述三向压电式加速度传感器 a（15） 相差 4 个模拟刀杆；所述的三向压电式加速度传感器 a(15)、f(33)、e(31)、b(21)的信号线聚拢并穿过自粘式理线器(20)和滑环(17)，滑环(17)固定在滑环支架(16)上，所述滑环支架(16)固定在试验台平台(8)上；所述刀盘分度精度与重复定位精度测量装置包括十二面棱体(18)、数字光电自准直仪专用支架(22)、数字光电自准直仪主机(23)和十二面棱体底座(30)四部分；所述数字光电自准直仪的十二面棱体(18)安装在十二面棱体底座(30)上，十二面棱体底座(30)通过磁力吸附在动力刀架刀盘(5)的中心位置，十二面棱体的轴线和试验台平台(8)表面平行，数字光电自准直仪主机(23)安装在数字光电自准直仪专用支架(22)上，数字光电自准直仪专用支架(22)固定在试验台平台(8)上，光电自准直仪主机(23)的轴线和十二面棱体(18)的主线相互垂直且在同一高度上，光电自准直仪主机(23)发射的光能够照射到十二面棱体(18)上；所述刀杆变形检测装置包括激光位移传感器(13)和激光位移传感器支架(14)；所述的激光位移传感器(13)安装在激光位移传感器支架(14)上，所述激光位移传感器支架(14)固定在试验台平台(8)上，激光位移传感器(13)的发射点和模拟刀杆(11)检测点在同一高度；所述动力刀架温度检测装置包括贴片式温度传感器 b(34)和贴片式温度传感器 a(27)；所述贴片式温度传感器 b(34)通过磁力吸附在动力刀架刀盘(5)后面的圆形凸台处，用于检测动力刀架箱体的温度；所述贴片式温度传感器 a(27)通过磁力吸附在动力刀架刀盘电机(3)表面， 用于检测和监测动力刀架刀盘电机(3)温度；所述刀盘电机电流检测装置采用穿心电流互感器 a(28)，检测和监测刀盘电机(3)的电流； 动力刀架刀盘电机(3)的电源线穿过穿心电流互感器 a(28)中心处的圆孔；所述刀架运行噪声检测装置采用噪声检测仪(24)来检测和监测动力刀架中伺服刀架部分运行过程中的噪声，噪声检测仪(24)固定在试验台平台(8)上；所述无线加速度传感器节点 a(25)和无线加速度传感器节点 b(32)将检测到的信号通过无线网络传输给无线网关(19)，再传输给工控机，并实时显示与保存；数字光电自准直仪主机(23)采集到的信号、激光位移传感器(13)采集到的信号通过 USB 传递给工控机，并实时显示与保存；三向压电式加速度传感器 a(15)、三向压电式加速度传感器 b(21)、三向压电式加速度传感器 c(26)、三向压电式加速度传感器 d(29)、三向压电式加速度传感器e(31)、三向压电式加速度传感器 f(33)、三向压电式加速度传感器 g(35)所采集的振动信号，贴片式温度传感器 a(27)、贴片式温度传感器 b(34)所采集的温度信号，穿心电流互感器 a(28)所采集的电流信号以及噪声监测仪(24)所检测的噪声信号均为模拟信号，需经过A/D 转换后才能传递给工控机；通过数据采集卡对信号进行 A/D 转换，数据采集卡对信号数据进行实时显示与存储；所述动力输出部分性能检测和监测装置包括动力刀架刀盘振动检测装置、 刀架箱体振动检测装置、动力刀架动力头径向跳动检测装置、动力刀架动力头扭矩转速检测装置、动力刀座温度检测装置、动力刀架动力头电机温度检测装置、 动力刀架动力头电机电流检测装置和动力刀架动力头运行噪声检测装置；所述的动力输出部分性能检测和监测装置中的动力刀架刀盘振动检测装置固定在动力刀架刀盘(5)上；所述的刀架箱体振动检测装置固定在动力刀架箱体上；所述的动力刀架动力头径向跳动检测装置固定在试验台平台(8)上；所述的动力刀架动力头扭矩转速检测装置固定在试验台平台(8)上；所述的动力刀座温度检测装置固定在试验台平台(8)上；所述的动力刀架动力头电机温度检测装置固定在动力刀架动力头电机(12)表面；所述的动力刀架动力头电机电流检测装置穿过动力刀架动力头电机(12)的电源线； 所述的动力刀架动力头运行噪声检测装置固定在试验台平台(8)上；所述模拟典型工况加载的动力刀架性能检测和监测装置是对动力刀架中的伺服刀架部分和动力输出部分的性能进行检测和监测。