[实用新型]切削力自动控制的主轴可靠性试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机械试验设备及方法技术领域，涉及一种模拟机床主轴工况的主轴可靠性试验装置。

背景技术

主轴是数控机床的关键部件之一，其可靠性水平直接影响整机的可靠性。对主轴进行可靠性试验，发现其薄弱环节并有针对性地进行改善，能够极大提高机床的可靠性。因此，国内外进行了大量针对机床主轴的可靠性试验。但是在对机床主轴进行可靠性试验的过程中，极少有试验装置能够近似模拟真实工况。在加载装置的设计上，国内外大部分试验台仅能够实现载荷参数中对切屑力大小的动态控制，切削力方向的改变往往需要停机后手动调节。而部分切削力方向可控制的试验装置，是利用多台加载器通过力的合成来实现，在高频加载模式下，同时控制三个方向的切削力大小很难实现对切削力的准确控制。从经济角度上考虑，现有的多台加载器方案的装置复杂，导致试验装置成本较高，成为可靠性试验台难以普及的重要原因之一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术存在的无法准确模拟主轴真实工况、控制方式复杂且设备制造成本昂贵的问题，提供了一种切削力自动控制的主轴可靠性试验装置及试验方法。

主轴可靠性试验装置可按照特定的加载规律进行主轴的可靠性试验，最大程度还原受试主轴的真实工况。为获取试验装置工作状态信息，对试验装置的工作参数进行状态监测，从而为后期故障诊断提供数据支持，为机床主轴可靠性加载试验提供强有力的技术保障。并且该方案能够高效地激发受试主轴薄弱环节的故障，验证机床主轴的可靠性。

针对切削力方向控制的问题，研发一套切削力自动控制装置，仅由一个加载器控制切削的大小，一个调整机构控制切削力的方向。针对加载器的选择问题，采用螺旋传动与压电陶瓷相结合的两级加载方式，既能够保证加载机构的刚性与加载长度范围，又能提供极高的加载频率。通过电磁离合锁紧机构在调整好切削力方向后对该方向进行固定，增大了切削力方向调节装置的刚性。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种切削力自动控制的主轴可靠性试验装置，主要由主轴安装台8、切削力自动控制装置7、切削扭矩加载装置、状态监测设备和辅助设备组成；

所述主轴安装台8包括主轴抱夹10、主轴11和主轴安装台底座14；

所述主轴抱夹10包裹固定主轴11的外圈，主轴与主轴抱夹10固定，主轴安装台底座14支撑主轴抱夹10，主轴安装台底座14安装在辅助设备中的地平铁1上；

所述切削力自动控制装置7由切削力大小加载机构、切削力方向调节机构、电磁锁紧机构和加载装置支架组成：

所述切削力大小加载机构包括步进电机29、螺旋副30、压电陶瓷加载器31和旋转传动轴承座35；

旋转传动轴承座35固定螺旋副30，螺旋副30一端与步进电机29利用联轴器连接，螺旋副30的另一端与压电陶瓷加载器31紧固连接；

所述切削力方向调节机构分为弧形调节机构和径向调节机构两部分；

所述弧形调节机构包括弧形滑道20、弧形驱动步进电机27、滚轮37、弧形运动机构底板38、弧形齿条43和齿轮44；

所述径向调节机构包括径向旋转驱动台底座23、径向旋转驱动台底部轴承座24、伺服电动推杆25、径向旋转驱动台顶部轴承座26；

所述步进电机29通过螺旋副30带动压电陶瓷加载器31在弧形运动机构底板38上做往复直线运动；

所述弧形滑道20固定在加载装置支架中的加载机构底板22上，弧形运动机构底板38底部设有滚轮37，滚轮37能够在各自的弧形滑道20上滑动；从而实现整个弧形运动机构底板38在平面内的弧形运动。

所述弧形驱动步进电机27驱动齿轮44在弧形齿条43上运动，从而使弧形运动机构底板38按弧形滑道运动；

所述的旋转驱动台底座23固定在地平铁1上表面，径向旋转驱动台底部轴承座24固定在径向旋转驱动台底座23上，伺服电动推杆25安装在径向旋转驱动台底部轴承座24上，伺服电动推杆25驱动径向旋转驱动台顶部轴承座26上下运动，切削力加载装置骨架33绕加载装置支架中的轴承47旋转，从而使切削力加载装置骨架33内包裹的所有部件，最关键的是压电陶瓷加载器31绕受试主轴的轴线旋转；

所述的电磁锁紧机构包括电磁离合器28；

所述电磁离合器28安装在弧形运动机构底板38上；

所述切削扭矩加载装置包括电力测功机6与联轴器18，联轴器18连接模拟刀具17与电力测功机6,从而将夹持着模拟刀具17的受试主轴11与电力测功机6连接。