[发明专利]基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统

权利要求书

1.基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统，其特征在于，它包括：伺服动力刀架及支撑部件、切削力及扭矩加载部件和刀杆部件；

所述的伺服动力刀架及支撑部件包括：地平铁(1)、伺服动力刀架(4)、刀架台子(5)、刀架支撑座(6)；

所述切削力及扭矩加载部件包括：加载支撑座(2)、工作台(3)、滑板(7)、左箱盖(9)、上箱体(10)、右箱盖(13)、V型块(14)、下箱体(15)、激光位移传感器A(16)、激光位移传感器B(17)、激光位移传感器C(18)、径向-轴向 电磁轴承(12)、L型板(26)、伺服电动缸(27)、联轴器(28)、三维测力仪(29)、加载工作台(30)、直线导轨(31)、连接端盖(32)、U型铁芯(33)、线圈(34)、S型拉压力传感器(35)、螺纹孔Ⅱ (46)；

加载支撑座(2)通过T型螺栓与地平铁(1)连接；滑板(7)固定在加载支撑座(2)上表面；工作台(3)通过T型螺栓与滑板(7)连接；L型板(26)固定在工作台(3)上；上箱体(10)和下箱体(15)固定连接，在箱体的两侧通过左箱盖(9)、右箱盖(13)密封，起到防尘和防护的作用；三维测力仪(29)上表面固定在下箱体(15)下表面，三维测力仪(29)下表面固定在加载工作台(30)上，三维测力仪(29)可以实时测量模拟加载的三个方向力的大小；径向-轴向电磁轴承(12)通过V型块(14)、螺纹孔Ⅱ (46)和螺纹孔Ⅰ (11)固定在箱体内部，螺纹孔Ⅰ (11)和螺纹孔Ⅱ (46)通过内六角螺栓连接；激光位移传感器A(16)和激光位移传感器B(17)固定在下箱体(15)内侧；激光位移传感器C(18)固定在左箱盖(9)内侧；激光位移传感器A(16)和激光位移传感器B(17)可实时监测径向-轴向电磁轴承(12)的径向气隙，激光位移传感器C(18)可实时监测径向-轴向电磁轴承(12)的轴向气隙；伺服电动缸(27)的一端通过L型板(26)固定在工作台(3)上；加载工作台(30 )与直线导轨(31)滑动连接；直线导轨(31)固定在工作台(3)上；伺服电动缸(27)与加载工作台(30)通过联轴器(28)和连接端盖(32)连接，伺服电动缸(27)可驱动加载工作台(30)沿直线导轨(31)作往复运动；线圈(34)固定在U型铁芯(33)上，U型铁芯(33)固定在S型拉压力传感器(35)上，S型拉压力传感器(35)固定在加载工作台(30)上；由线圈(34)和U型铁芯(33)组成的电磁铁可实现对动力刀架的扭矩加载，同时也会对动力刀架加载竖直向下方向的径向力，S型拉压力传感器(35)可实时测量电磁铁加载的竖直向下方向的径向力；通过三维测力仪(29)和S型拉压力传感器(35)的反馈和检测可以实现XYZ向切削力的闭环控制；

所述刀杆部件包括：螺钉(36)、弹簧垫圈(37)、转子A(38)、隔磁铝环(39)、转子B(40)、锁紧螺母（41）、模拟刀杆（42）、加载盘（43）、法兰式动态扭矩传感器（44）、长高颈法兰（45）；转子A(38)、隔磁铝环(39)和转子B(40)通过螺钉(36)和弹簧垫圈(37)锁固在模拟刀杆（42）上，隔磁铝环(39)位于转子A(38)和转子B(40)中间；加载盘（43）与模拟刀杆（42）平键连接，通过锁紧螺母（41）锁固在模拟刀杆（42）上；模拟刀杆（42）和法兰式动态扭矩传感器（44）固定连接；法兰式动态扭矩传感器（44）通过长高颈法兰（45）锁固在伺服动力刀架(4)上；当转子A(38)、转子B(40)和隔磁铝环(39)位于径向-轴向电磁轴承内部时，可实现对动力刀架的XYZ向加载；当加载盘（43）和U型铁芯(33)上下对齐且位于U型铁芯(33)内部时，可实现对动力刀架的扭矩加载；

所述径向-轴向 电磁轴承(12)包括：径向-轴向电磁轴承(12)设有定子端盖A（19）、轴向线圈A（20）、定子（21）、轴向线圈B（22）、定子端盖B（23）、定子铁芯（24）、径向线圈（25）。

2.根据权利要求1所述的基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统，其特征在于：轴向线圈A（20）和轴向线圈B（22）设有轴向控制线圈，轴向控制线圈由功率放大器驱动，通过控制轴向线圈A（20）和轴向线圈B（22）的电流进而控制左、右侧的轴向气隙的轴向控制磁通，进而改变轴向悬浮力；径向-轴向电磁轴承(12)中径向悬浮力的控制是通过偏置磁通和径向控制磁通的抵消和叠加来实现的，轴向线圈A（20）和轴向线圈B（22）中的电流同时提供偏置磁通和轴向控制磁通，径向线圈（25）提供径向控制磁通；定子铁芯（24）采用硅钢片叠压而成；径向线圈（25）包含沿圆周均匀分布的六个径向控制线圈，相互对称的两个线圈串联成一相，三组径向控制线圈由三相功率逆变器驱动，通过控制轴向线圈A（20）和轴向线圈B（22）的直流电流的大小和方向、径向线圈（25）的三相电流可以控制XYZ三个方向切削力加载的大小。