[实用新型]载荷全面解耦的电主轴可靠性加载试验台

说明书

本实用新型涉及一种载荷全面解耦的电主轴可靠性加载试验台。包括电主轴抱夹模块、径向力幅值加载模块、径向力均值加载模块、切削扭矩加载模块、轴向力加载模块和加载单元模块；电主轴抱夹模块、径向力幅值加载模块、径向力均值加载模块和切削扭矩加载模块分别固定在地平铁上方，加载单元模块内部的模拟刀柄一端与切削扭矩加载模块中的波纹管联轴器连接，另一端通过模拟真实刀柄锥面与主轴锥面配合连接；轴向力加载模块通过两端支架与切削扭矩加载模块中测功机底座前端的两个侧面连接；本实用新型采用电动振动台和电缸协同加载来模拟主轴真实工况下的受载状态，并且采用柔性加载结构来实现载荷全面解耦，提高加载的准确性。

技术领域

本实用新型属于机械试验设备试验技术领域，具体来说涉及一种载荷全面解耦的电主轴可靠性加载试验台。

背景技术

数控机床作为工业母机，不仅是机械制造业发展的重要基石，更是衡量一个国家工业化的重要指标。电主轴作为数控机床的关键功能部件之一，其可靠性水平直接决定了整机的可靠性水平。但是，我国的设计和生产的电主轴产品与国外产品相比在可靠性水平上依然存在很大差距，因此，对电主轴可靠性技术的研究与试验相结合，对提高国产电主轴的质量与性能具有重大意义。

由于现场可靠性试验周期长，效率低，试验条件不可控，而且随着装备制造的迅速发展和产品更新周期的缩短，单纯依靠现场跟踪试验已经无法满足可靠性增长周期的要求。因此，开展能够模拟现场电主轴所受工况，在实验室环境进行可靠性台架试验显得尤为必要。目前现有的电主轴可靠性试验台多为单一载荷模拟试验台，并不能真实地模拟实际工况下电主轴所受的动、静态切削力和切削扭矩；部分如专利CN105527090A和CN205374030U所述的试验系统虽然能够模拟实际工况电主轴的受力情况，但是其径向和轴向力采用电液伺服加载系统，该类系统受限于加载频率，远达不到高速切削时上百赫兹的动态加载力。部分装置如CN203894048U使用压电陶瓷加载方式，但是由于加载位移范围过小，导致难以准确施加动态力。现有加载结构多为机械刚性直接接触式加载，忽视了轴向力、径向力与扭矩之间的机械解耦问题，这对实际施加在主轴的载荷的准确性会产生很大的影响。

发明内容

本实用新型设计了一种载荷全面解耦的电主轴可靠性加载试验台，以解决目前电主轴试验装置不能准确模拟电主轴实际工作时所受的轴向、径向切削力和切削扭矩的问题。同时，对现有加载装置加载频率低，混合载荷难以解耦，以及成本较高的问题进行优化改进。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种载荷全面解耦的电主轴可靠性加载试验台，主要由电主轴抱夹模块1、径向力幅值加载模块2、径向力均值加载模块3和切削扭矩加载模块4、轴向力加载模块5和加载单元模块6组成。

电主轴抱夹模块1、径向力幅值加载模块2、径向力均值加载模块3和切削扭矩加载模块4分别固定连接在地平铁7上方，加载单元模块6内部装有模拟刀柄601，模拟刀柄601的一端与切削扭矩加载模块4中的波纹管联轴器401连接，另一端通过模拟真实刀柄(BT或HSK)锥面与主轴8锥面配合连接，轴向力加载模块5通过两端支架与切削扭矩加载模块4中的测功机底座404前端的两个侧面固定连接。

所述的电主轴抱夹模块1包括主轴支撑座101和主轴冷却水套102。主轴支撑座101是一体式结构，铸造而成，通过底端的U型槽和T型螺钉与地平铁上表面连接，并且底端四角装有四个对中调节螺钉9，辅助试验台装配过程中电主轴与切削扭矩加载模块的对中调节；主轴8通过端面的法兰盘与主轴冷却水套102紧固连接，主轴冷却水套102再通过端面的法兰盘结构与主轴支撑座101紧固连接。

所述的径向力幅值加载模块2包括电动振动台201、幅值传感器202、柔性加载棒203和加载球窝204。电动振动台201底部与地平铁7紧固连接；幅值传感器202安装在电动振动台台面上；柔性加载棒203一端通过叠型垫片与幅值传感器202锁紧连接，另一端与加载球窝204利用轴端定位紧固连接，整个模块实现对主轴径向力幅值的加载。