[实用新型]一种主轴模拟振动加载试验装置

说明书

本实用新型公开了一种主轴模拟振动加载试验装置，包括底座，底座上安装有磁隙调节架和主轴安装架，磁隙调节架上设置有磁隙调节螺钉，主轴安装于主轴安装架上并由变频器驱动，主轴的前端安装有模拟刀柄，模拟刀柄上安装有模拟刀具轴芯，模拟刀具轴芯上安装有轴向调节环和模拟刀具体，模拟刀具体的螺旋槽内安装有模拟切削刃，模拟刀具体的正下方设置有弧形的励磁绕组，励磁绕组安装于绕组支架上。本实用新型借助安装于模拟刀具体螺旋槽内的模拟切削刃在励磁绕组形成的励磁磁场中的回转来模拟实际加工中刀具的切削运动，可对切削层厚度、铣削深度、主轴转速、刀具类型等振动影响因素进行模拟加载，模拟工况调节更快捷，模拟效果更真实。

技术领域

本实用新型涉及一种机床主轴模拟试验装置，特别涉及一种对高速机床主轴工作中的振动进行模拟加载的试验装置。

背景技术

以高切削速度、高进给速度、高加工精度为主要特征的高速加工是当代先进制造技术之一。要发展和应用高速加工技术，性能优良的高速主轴是基础。随着对加工精度和加工速度要求的不断提高，对高速主轴可靠性与精度保持性要求越来越高，对主轴进行模拟工况加载试验以便准确掌握主轴的动静态特性是进行主轴可靠性与精度保持性评价的基础。当前对主轴进行模拟工况加载的研究很多，主要分为两个方向：一类是接触式加载，该加载方式受限于转速，常用于转速要求不高的试验；第二类是非接触式加载，常用于高速主轴试验，然而现有的关于主轴模拟工况加载的试验研究中，更多地集中在油气条件、转速、冷却/润滑、径向力以及轴向力等工况条件上，鲜有考虑振动工况的情况。

机床主轴系统是一个典型的轴承-转子系统，由于切削力的波动以及主轴系统自身结构设计的不对称和质量及材质分布不均等导致的回转不平衡，都将导致机床主轴工作过程中的振动。作为机床的关键部件，主轴的振动必然引起加工质量的变化以及随着时间推移加剧主轴工作精度的衰退。因而迫切需要建立一套机床高速主轴模拟振动加载试验装置来研究主轴的动静态特性。

发明内容

本实用新型针对当前高速主轴模拟振动加载试验方面的不足，提出一种实现简单、能模拟多种实际工况下主轴振动的非接触式振动加载试验装置。

实现上述目的的技术方案是：一种主轴模拟振动加载试验装置，包括底座，底座上安装有磁隙调节架和主轴安装架，主轴安装于主轴安装架上并由变频器驱动，主轴的前端安装有模拟刀柄，模拟刀柄上安装有模拟刀具轴芯，模拟刀具轴芯上安装有轴向调节环和模拟刀具体，模拟切削刃通过螺钉紧固于模拟刀具体的螺旋槽内，模拟刀具体借助刀具紧固螺钉与模拟刀具轴芯实现轴向联接；

所述模拟刀具体的前端设置有隔磁密封环，模拟刀具体的正下方设置有弧形励磁绕组，励磁绕组工作电流大小由电流调节器调节；

所述励磁绕组安装于绕组支架上，绕组支架的两侧设置有支架导柱，支架导柱的下端固定于磁隙调节架上，磁隙调节架上设置有磁隙调节螺钉；

所述模拟切削刃材料为永磁材料，模拟刀具体和轴向调节环材料为隔磁材料；

所述模拟切削刃为螺旋形，螺旋升角为30°；

所述模拟刀具体上螺旋槽为3条，螺旋槽沿模拟刀具体周向相距120°角均匀分布，螺旋槽螺旋升角为30°；

所述模拟刀柄与主轴之间的联接锥面锥度为7∶24。

本实用新型借助励磁绕组来模拟被切削工件，借助安装于刀柄的模拟刀具体在励磁绕组形成的励磁磁场中的回转来模拟实际加工中刀具的切削运动，借助安装于模拟刀具体的螺旋槽内的模拟切削刃来模拟实际的铣刀刃，借助模拟切削刃在励磁磁场中回转时切割磁力线所形成的磁场阻力来模拟切削过程中的切削力，借助模拟切削刃在磁场中的切入/切出来模拟铣削时铣刀的切入/切出，进而模拟铣削过程中的铣削力的波动以及由此引起的铣削加工中的振动，更接近实际工况。