一种多系统多转台数控机床试验装置及其试验方法与流程

本申请涉及产品检测领域，特别为一种多系统多转台数控机床试验装置及其试验方法。

背景技术：

1、相关技术中数控位置精度就是高端数控机床的一个重要指标，在一定程度上反应了数控机床的加工水平。由于高端数控机床属于数控系统与结构创新的组合产品，建立评价不同数控系统与结构设计对位置精度影响的试验验证平台至关重要。如何评价不同数控系统与结构设计对位置精度的影响，一直以来行业中没有建立有效地试验平台进行实际技术验证和分析，机床用户主要以单数控系统结合单一机床结构即“一机一系统”模式进行测量和调试，无法满足不同数控系统对同一机床位置精度的影响研究，导致数控机床行业的数控系统选型、配置及转台结构设计存在许多不合理和盲从现象。

技术实现思路

1、本申请提供一种多系统多转台数控机床试验装置及其试验方法，能在一个试验平台上实现不同系统对同一线性轴位置精度的验证。

2、为了实现上述目的，本申请通过如下技术方案实现：

3、一种多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：包括机台，所述机台上设有z轴机构、x轴机构和y轴机构；

4、所述z轴机构包括固定安装在机台上的立柱、沿z轴方向滑动连接在立柱上的z轴滑台、以及用于驱动z轴滑台相对立柱z轴移动的z轴驱动模组；

5、所述y轴机构包括沿y轴方向滑动连接在机台上的y轴滑台、以及用于驱动y轴滑台相对机台y轴移动的y轴驱动模组；所述x轴机构包括沿x轴方向滑动连接在y轴滑台上的x轴滑台、以及用于驱动x轴滑台相对y轴滑台x轴移动的x轴驱动模组；

6、所述z轴驱动模组、y轴驱动模组和x轴驱动模组中的均设有一个数控系统切换机构，所述切换机构包括可转动的传动丝杆、两个以上不同系统的电机、以及传动连接在对应电机输出轴和传动丝杆之间的同步带组件、以及用于控制各电机选择性启停的驱动模块，所述驱动模块每次仅驱动同一切换机构中的一个电机启动，其余电机停止；相应滑台通过丝杆螺母与传动丝杆相连接，使得传动丝杆在旋转状态下能驱动相应滑台移动。

7、上述本申请一种多系统多转台数控机床试验装置，在x、y、z三线性轴上增加有切换机构，从而达到同一传动丝杆能切换使用多系统的电机，这样能在一个试验平台上实现不同系统对同一线性轴位置精度的验证实验。

8、在一些实施方式中，所述切换机构的电机数量为四个，并以环绕传动丝杆的周向方向间隔设置，所述同步带组件包括安装在电机输出轴上的第一带轮、安装在传动丝杆上的第二带轮、传动连接在第一带轮和第二带轮之间的同步带条、以及从侧部顶紧同步带条的张紧轮。采用同步带条其精度高。当其中一个启动时，其它电机则空转。

9、在一些实施方式中，所述z轴滑台上还设置有主轴摆头旋转机构，所述主轴摆头旋转机构包括固定设置在z轴滑台上的摆头底座、以绕y轴转动的方式连接在摆头底座上的第一旋转轴、以及用于驱动第一旋转轴转动的摆头驱动模组，所述第一旋转轴的端部固定设置有第一安装盘，所述摆头底座的底部设有水平设置的第一间接安装台。

10、该实施例中主轴摆头旋转机构为悬空结构，并且设置有第一安装盘，在进行回转轴位置精度测量时能采用直接工装法，并且在摆头底座的下部设置有第一间接安装台，在进行回转轴位置精度测量时能采用间接工装法进行测试。

11、在一些实施方式中，所述多系统多转台数控机床试验装置还包括安装在x轴滑台上的四轴转台单元，所述四轴转台单元包括第一壳体、转动连接在第一壳体上的第二旋转轴、以及用于驱动第二旋转轴旋转的第一驱动部件，所述第二旋转轴的端部固定设置有第二安装盘，所述第一壳体可拆卸地固定设置在x轴滑台上。

12、该实施例中四轴转台单元配合三线性轴可形成四轴结构，其中四轴转台单元根据需要可以是a轴、b轴或其它角度的旋转轴。

13、在一些实施方式中，所述多系统多转台数控机床试验装置还包括安装在x轴滑台上的五轴转台单元，所述五轴转台单元包括第二壳体、转动连接在第二壳体上的第三旋转轴、用于驱动第三旋转轴旋转的第二驱动部件、固定设置在第三旋转轴一端的转动台、固定设置在转动台上的第三壳体、转动连接在第三壳体上的第四旋转轴、用于驱动第四旋转轴旋转的第三驱动部件、以及固定设置在第四旋转轴一端的第三安装盘，所述第三壳体的侧面设有第二间接安装台，所述第四旋转轴和第三旋转轴垂直设置，所述第二壳体可拆卸地固定设置在x轴滑台上，所述第四旋转轴根据需要可在x轴或y轴方向进行位置置换。

14、该实施例中的五轴转台单元配合三线性轴可以形成五轴系统，可以是a/c五轴或b/c五轴两种模式进行切换。具体切换过程是通过第四旋转轴根据需要可在x轴或y轴方向进行位置置换。

15、在一些实施方式中，所述机台上还设置有放置平台，所述放置平台的上方还设置有用于将放置平台上的工装转运至x轴滑台上的吊装机构，所述吊装机构包括安装在机台上的支架、相对支架可转动的摆臂、可沿摆臂长度方向移动调节的滑动架、以及固定安装在滑动架上的吊装设备。

16、该实施例中设置有吊装机构，便于转换五轴转台单元和四轴转台单元，达到不同轴数机床试验的目的。

17、本申请还提供一种在同一机床平台实现不同数控系统位置精度验证的试验方法，其特征在于：

18、确定待检测的线性轴、该线性轴所采用的控制系统，该系统所对应的电机；

19、启动相应系统的电机，通过同步带组件驱动相应线性轴的传动丝杆动作，其它系统的电机空转。

20、由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：

21、本申请一种多系统多转台数控机床试验装置，在x、y、z三线性轴上增加有切换机构，从而达到同一线性轴能切换使用不同数控系统的电机，这样能在一个试验平台上实现不同系统对同一线性轴位置精度的验证试验，以及在同一平台上完成不同数控转台的直接工装测量方法和间接工装测量方法的试验验证。

技术特征：

1.一种多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：包括机台（1），所述机台（1）上设有z轴机构（2）、x轴机构（3）和y轴机构（4）；所述z轴机构（2）包括固定安装在机台（1）上的立柱（21）、沿z轴方向滑动连接在立柱（21）上的z轴滑台（22）、以及用于驱动z轴滑台（22）相对立柱（21）z轴移动的z轴驱动模组（23）；所述y轴机构（4）包括沿y轴方向滑动连接在机台（1）上的y轴滑台（41）、以及用于驱动y轴滑台（41）相对机台（1）y轴移动的y轴驱动模组（42）；所述x轴机构（3）包括沿x轴方向滑动连接在y轴滑台（41）上的x轴滑台（31）、以及用于驱动x轴滑台（31）相对y轴滑台（41）x轴移动的x轴驱动模组（32）；所述z轴驱动模组（23）、y轴驱动模组（42）和x轴驱动模组（32）中均设有一个数控系统切换机构（5），所述切换机构（5）包括传动丝杆（51）、两个以上不同系统的电机（52）、以及传动连接在对应电机（52）输出轴和传动丝杆（51）之间的同步带组件（53）、以及用于控制各电机（52）选择性启停的驱动模块，所述驱动模块每次仅驱动同一切换机构（5）中的一个电机（52）启动，其余电机（52）停止；相应滑台通过丝杆螺母（54）与传动丝杆（51）相连接，使得传动丝杆（51）在旋转状态下能驱动相应滑台移动。

2.根据权利要求1所述的多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：所述切换机构（5）的电机（52）数量为四个，并以环绕传动丝杆（51）的周向方向间隔设置，所述同步带组件（53）包括安装在电机（52）输出轴上的第一带轮（531）、安装在传动丝杆（51）上的第二带轮（532）、传动连接在第一带轮（531）和第二带轮（532）之间的同步带条（533）、以及从侧部顶紧同步带条（533）的张紧轮（534）。

3.根据权利要求1所述的多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：所述z轴滑台（22）上还设置有主轴摆头旋转机构（6），所述主轴摆头旋转机构（6）包括固定设置在z轴滑台（22）上的摆头底座（61）、以绕y轴转动的方式连接在摆头底座（61）上的第一旋转轴、以及用于驱动摆头转动的摆头驱动模组（63），所述主轴摆头旋转机构的端部固定设置有第一安装盘（64），所述摆头底座（61）的底部设有水平设置的第一间接安装台（65）。

4.根据权利要求1所述的多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：所述多系统多转台数控机床试验装置还包括安装在x轴滑台（31）上的四轴转台单元（7），所述四轴转台单元（7）包括第一壳体（71）、转动连接在第一壳体（71）上的第二旋转轴（72）、以及用于驱动第二旋转轴（72）旋转的第一驱动部件（73），所述第二旋转轴（72）的端部固定设置有第二安装盘（74），所述第一壳体（71）可拆卸地固定设置在x轴滑台（31）上。

5.根据权利要求1所述的多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：所述多系统多转台数控机床试验装置还包括安装在x轴滑台（31）上的五轴转台单元（8），所述五轴转台单元（8）包括第二壳体（81）、转动连接在第二壳体（81）上的第三旋转轴（82）、用于驱动第三旋转轴（82）旋转的第二驱动部件（83）、固定设置在第三旋转轴（82）一端的转动台（84）、固定设置在转动台（84）上的第三壳体（85）、转动连接在第三壳体（85）上的第四旋转轴（86）、用于驱动第四旋转轴（86）旋转的第三驱动部件（87）、以及固定设置在第四旋转轴（86）一端的第三安装盘（88），所述第三壳体（85）的侧面设有第二间接安装台（89），所述第四旋转轴（86）和第三旋转轴（82）垂直设置，所述第二壳体（81）可拆卸地固定设置在x轴滑台（31）上，所述第四旋转轴（86）根据需要可在x轴或y轴方向进行位置置换。

6.根据权利要求4或5所述的多系统多转台数控机床试验装置 ，其特征在于：所述机台（1）上还设置有放置平台（11），所述放置平台（11）的上方还设置有用于将放置平台（11）上的转台单元转运至x轴滑台（31）上的吊装机构（9），所述吊装机构（9）包括安装在机台（1）上的支架（91）、相对支架（91）可转动的摆臂（92）、可沿摆臂（92）长度方向移动调节的滑动架（93）、以及固定安装在滑动架（93）上的吊装设备（94）。

7.根据权利要求1所述的多系统多转台数控机床试验装置在同一机床平台实现不同数控系统位置精度验证的试验方法，其特征在于：确定待检测的线性轴、该线性轴所采用的控制系统，该系统所对应的电机（52）；启动相应系统的电机（52），通过同步带组件（53）驱动相应线性轴的传动丝杆（51）动作，其它系统的电机空转。

技术总结本申请涉及一种多系统多转台数控机床试验装置及其试验方法。包括机台，机台上设有Z轴机构、X轴机构和Y轴机构；Z轴机构包括立柱、Z轴滑台和Z轴驱动模组；Y轴机构包括Y轴滑台和Y轴驱动模组；X轴机构包括X轴滑台和X轴驱动模组；Z轴驱动模组、Y轴驱动模组和X轴驱动模组中的均设有一个数控系统切换机构，切换机构包括可转动的传动丝杆、两个以上不同系统的电机、同步带组件和用于控制各电机选择性启停的驱动模块，驱动模块每次仅驱动同一切换机构中的一个电机启动，其余电机停止。本申请能在一个试验平台上实现不同系统对同一线性轴位置精度的验证，以及在同一平台上完成不同数控转台的直接工装测量方法和间接工装测量方法的试验验证。技术研发人员：卢业坚,陈永煊,温金开,冯柯,王少丽,钟榉霈受保护的技术使用者：福建省产品质量检验研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/12