[发明专利]电主轴可靠性快速实验加载方法及加载系统

说明书

本发明公开了一种电主轴可靠性快速实验加载方法及加载系统，该方法包括：根据常规主轴载荷谱与电主轴疲劳与磨损加速模型的加速因子对常规的主轴载荷谱中的加载力大小与频率、主轴转速进行提高，得到加速载荷谱；根据加速载荷谱对电主轴进行控制，根据加载系统中运动模组的位置信息和五自由度并联气动加载机构的参数信息计算机构的位姿信息，根据位姿信息和加速载荷谱计算各个加载轴上的加载力和频率；根据计算出的各个加载轴上的加载力和频率对电主轴进行加速实验；检测加速实验中电主轴的多个参数，根据多个参数对电主轴的性能进行评价。该方法能够对电主轴进行快速加载，检测多项主轴状态信息和电主轴运行状态，对电主轴可靠性进行综合评价。

技术领域

本发明涉及数控机床电主轴可靠性测试技术领域，特别涉及一种电主轴可靠性快速实验加载方法及加载系统。

背景技术

电主轴是集机、电、液的复杂系统，是加工中心可靠性的核心环节之一。在高速、高功率、高负荷的工况下长期运行，主轴零部件容易产生各种疲劳磨损、裂纹等故障，且故障的发生往往会导致连锁反应，加剧主轴其余零部件的折损，使主轴性能状态进一步恶化。

为提高电主轴的可靠性，需要对电主轴开展可靠性加载试验，使电主轴在有限周期和可接受成本内消除或大幅减少早期故障。但常规的方法是在机床上直接进行可靠性加载，存在测试周期较长，见效慢，所需样本量大，成本高等缺陷，需要占用多台机床进行试验，且带入机床中其它部件中不确定的影响因素，不利于对主轴可靠性的专门研究。因此为提高主轴可靠性，并在可控的环境下进行加载试验与数据采集，需要在实验室中建立电主轴可靠性加载测试与检测系统。

根据调研发现，国内主轴生产厂商在其主轴出厂前的可靠性测试中主要使用了空转、主轴测功机对拖或恒力加载试验，虽然在出厂时达到了出厂要求，但在一段时间的使用后，主轴的精度与可靠性往往会出现较大的衰退，因此主轴可靠性与精度保持性的问题长期制约了国内数控机床电主轴厂商的发展。另一方面，在多台主轴上进行简单的恒力加载试验时间消耗巨大，试验成本很高，且难以模拟主轴真实载荷，影响产品上市的时效性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种电主轴可靠性快速实验加载方法及加载系统，以解决在对电主轴的测试过程中，测试周期长，成本高且测试不精准的技术问题，能够对电主轴进行快速加载，检测多项主轴状态信息和电主轴运行状态，对电主轴可靠性进行综合评价。

本发明一方面实施例提出了一种电主轴可靠性快速实验加载方法，包括：

S1，建立电主轴的疲劳与磨损加速模型；

S2，根据常规的主轴载荷谱与所述电主轴的疲劳与磨损加速模型中的加速因子对所述常规的主轴载荷谱中的加载力大小与频率、主轴转速进行提高，得到加速载荷谱；

S3，在加载系统中，根据加速载荷谱对电主轴进行控制，获取所述加载系统中运动模组的位置信息和五自由度并联气动加载机构的参数信息，根据所述位置信息和参数信息计算所述五自由度并联气动加载机构的位姿信息，根据所述位姿信息和所述加速载荷谱计算所述五自由度并联气动加载机构的各个加载轴上的加载力和频率；

S4，根据计算出的各个加载轴上的加载力和频率对电主轴进行加速实验，检测加速实验中电主轴的多个参数，根据所述多个参数对所述电主轴的性能进行评价。

本发明另一方面实施例提出了一种电主轴可靠性快速实验加载系统，包括：

主轴(1)、主轴基架(2)、地平铁(3)、平面运动模组、精度检测模块(6)、五自由度并联气动加载机构(7)、运动控制模块、数据采集分析模块(9)；

所述地平铁(3)和所述主轴(1)的前轴承与后轴承分别安装有温度传感器和振动传感器，用于采集温度数据和振动数据；