机床主轴拉刀机构可靠性试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于机械试验设备及方法技术领域，涉及一种机床主轴拉刀机构可靠性试验装置；由主轴安装模块、模拟刀柄模块、加载模块和辅助模块组成；主轴安装模块包括主轴、主轴抱夹；加载模块包括电液伺服加载机构、伺服电机、小齿轮、弧形齿条、球形加载端头、压力传感器、电液伺服阀；模拟刀柄模块包括轴承加载单元、滑轨、自动发电环和滑块；主轴与电液伺服加载机构之间通过轴承加载单元连接，在主轴与轴承加载单元之间安装有自动发电环；轴承加载单元通过滑块安装在滑轨上，并能够在滑轨上滑动。本发明专利技术能够模拟不同类型主轴刀柄的换刀过程，进行主轴拉刀机构可靠性试验以及早期磨合试验，并对拉刀机构的加速寿命试验起到指导性作用。

Reliability test device for spindle broaching mechanism of machine tool

The invention belongs to the technical field of mechanical test equipment and method, relates to a device for reliability test of machine tool spindle broach mechanism; the spindle mounting module, simulation module, handle loading module and auxiliary module; the spindle mounting module comprises a spindle, spindle clamp; loading module including the electro-hydraulic servo loading mechanism, servo motor, gear, small arc rack, spherical loading head, pressure sensor, electro-hydraulic servo valve; simulation module includes a handle bearing loading unit, automatic generation, slide ring and slide; between the shaft and the electro-hydraulic servo loading system connected by bearing load unit, automatic power ring is mounted between the main shaft and the bearing load bearing unit is installed in the loading unit; slide through the slider, and can slide on the slide track. The invention can simulate the tool changing process of different types of spindle handle, carry out the reliability test of the main shaft broaching mechanism and the early running in test, and play a guiding role in the accelerated life test of the broaching mechanism.

【技术实现步骤摘要】
机床主轴拉刀机构可靠性试验装置
本专利技术属于机械试验设备及方法
，涉及一种对主轴拉刀机构进行可靠性试验的装置，具体地说，涉及一种可以对主轴拉刀机构工况进行模拟、拉刀机构性能进行检测的可靠性试验装置。
技术介绍
主轴作为数控机床的关键功能部件，其可靠性对整机的可靠性有着很大的影响，根据统计规律，主轴中的拉刀机构占据较大部分故障比例。目前虽然存在对主轴拉刀机构进行试验的装置如CN205352685U，但其仅能模拟机械手对松拉刀动作，并不能动态模拟切削过程对拉刀机构的影响，更没有针对拉刀机构的动态检测装置。已有的拉刀机构测量装置如CN204546139U虽然可以实时监测拉刀力，但是不能全面地检测拉刀机构振动、噪声等参数，更不具有内置的自发电，数据无线传输系统等全面集成化的功能。因此专利技术一套具有针对性的，能够完全模拟主轴拉刀机构真实工况，并且全面监测其构动态数据的试验装置对提升主轴拉刀机构可靠性具有很大实际意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术无法对主轴拉刀机构进行全面的可靠性试验，而且现有的拉刀力检测装置不能完全反映拉刀机构的性能。本专利技术专利提供了一种能够对不同类型刀柄的拉刀机构进行可靠性试验装置，其不仅可以模拟主轴拉刀机构的机械动作，而且能够模拟不同载荷状态下主轴切削时对拉刀机构的影响。为了实现连续松拉刀动作，本专利技术基于电液伺服加载机构往复运动，模拟换刀机械手的换刀过程。为了实现模拟真实工况下刀柄对拉刀机构的影响，设计了轴承加载单元结构与角度可调的电液伺服加载机构，使得施加在旋转刀柄上的切削力可实现大小与方向的综合调节，更好地模拟了主轴实际切削过程中拉刀机构的工况。在进行可靠性试验的过程中，本专利技术所述的拉刀机构性能检测模块能够以自发电的形式，将拉刀机构的振动、噪声以及拉刀力值以无线传输的方式传回数据采集仪，从而进行在线状态检测。本专利技术所述的试验装置在完成可靠性试验的同时，还能根据不同的试验方案进行主轴拉刀机构早期磨合、拉刀机构性能检测以及拉刀机构加速寿命试验，具有比较广泛的用途。由于试验装置简洁，相比普通换刀机械手具有较高的可靠性，能够排除外因对拉刀力可靠性试验系统的影响。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：一种机床主轴拉刀机构可靠性试验装置，由主轴安装模块、模拟刀柄模块、加载模块和辅助模块组成；所述的主轴安装模块包括主轴3、主轴抱夹4和主轴支撑台21；主轴3通过主轴抱夹4固定在主轴支撑台上21上；所述加载模块包括电液伺服加载机构8、加载杆8-1、加载机构底座9、加载机构底板10、伺服电机11、小齿轮12、弧形齿条14、加载机构底板销轴16、球形加载端头24、压力传感器25、电液伺服阀26；所述电液伺服加载机构8固定在加载机构底座9上，加载机构底座9固定在加载机构底板10上，加载机构底板10与弧形齿条14固定；伺服电机11驱动小齿轮12，小齿轮12与加载机构底板10外缘的弧形齿条14啮合，带动加载机构底板10绕着加载机构底板销轴16转动，从而带动底板10上的加载机构底座9以及电液伺服加载机构8在水平方向上绕着球形加载端头24转动；加载杆8-1位于电液伺服加载机构8内部中心位置，在电液伺服阀26的控制下，加载杆8-1能够往复伸缩运动；压力传感器25串联于电液伺服加载机构加载杆8-1上，球形加载端头24位于加载杆8的最末端；所述模拟刀柄模块包括轴承加载单元6、滑轨7、自动发电环23和滑块28；主轴3与电液伺服加载机构8之间通过轴承加载单元6连接，在主轴3与轴承加载单元6之间安装有自动发电环23；轴承加载单元6通过滑块28安装在滑轨7上，并能够在滑轨7上滑动。技术方案中所述轴承加载单元6包括电线通道6-1，轴承加载单元端盖6-3，径向轴承A6-4，模拟刀柄6-5，径向轴承B6-6，轴向推力轴承6-7，加载过渡件6-8，轴承加载单元外壳6-9，锁紧螺栓6-12，无线信号发射装置6-13，加载球抱夹6-14；电线通道6-1位于模拟刀柄6-5的回转中心线位置；轴承加载单元外壳6-9与轴承加载单元端盖6-3通过锁紧螺栓6-12相固定，形成包裹模拟刀柄6-5部件的壳体；模拟刀柄6-5外径上装配有径向轴承A6-4和径向轴承B6-6；模拟刀柄6-5末端凸台与推力球轴承6-7一端的孔配合，加载过渡件6-8一端的凸台与推力球轴承6-7配合，加载过渡件6-8与轴承加载单元外壳6-9间隙配合，球形加载端头24与加载过渡件6-8接触，将来自电液伺服加载机构8的加载力传递到推力球轴承6-7，进而传递到模拟刀柄6-5；无线信号发生装置6-13位于模拟刀柄6-5内部，安置在模拟刀柄6-5的回转中心线位置；加载球抱夹6-14能够限制球形加载端头24的位置，使其在加载过渡件6-8与加载球抱夹6-14所形成的类似球铰链的结构内运动。技术方案中所述加载球抱夹6-14通过带有缓冲垫片6-15的螺栓固定在轴承加载单元外壳6-9上。技术方案中所述轴承加载单元6还包括拉力传感器6-10、振动传感器6-2和噪声传感器6-11；所述拉力传感器6-10、振动传感器6-2和噪声传感器6-11设置在模拟刀柄6-5内。技术方案中所述的主轴安装模块还包括螺旋微调器29；所述螺旋微调器29设置在主轴支撑台21与地平铁20之间。技术方案中所述自动发电换23包括：发电环内圈23-1，发电环外圈23-2，发电环外圈锁紧环23-3；发电环内圈23-1与轴承加载单元6中的模拟刀柄6-5过盈配合，发电环外圈23-2，发电环外圈锁紧环23-3固定在轴承加载单元端盖6-3上。技术方案中所述模拟刀柄模块还包括轴承加载单元支撑台17、辅助平台19；轴承加载单元支撑台17支撑滑轨7，并放置在辅助平台19上。技术方案中所述辅助模块包括数据采集仪1、工控机2、摄像头5、地平铁20、操控台22；所述数据采集仪1和工控机2放置在操控台22上，并固定在地平铁20上；所述的摄像头5安装于主轴抱夹4顶部，拍摄位置为主轴拉刀机构前端。技术方案中所述辅助模块还包括可移动麦克风18；所述可移动麦克风18设置在模拟刀柄模块中的辅助平台19上。技术方案中所述加载模块还包括底板15、滚柱27；所述底板15放置于辅助模块中的地平铁20上表面；所述滚柱27设置在加载机构底板10与底板15之间。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1、本专利技术所述的装置能够模拟不同类型主轴刀柄的换刀过程，进行主轴拉刀机构可靠性试验以及早期磨合试验，并对拉刀机构的加速寿命试验起到指导性作用。2、本专利技术所述装置能够实时检测拉刀机构换刀、主轴空转以及切削以及过程中，拉刀机构产生的拉刀力、振动以及噪声。主轴的旋转驱动装置自行发电从而给内置传感器供电，采用无线数据传输的形式将信号输出，从而消除因主轴旋转导致的绕线问题的影响。3、本专利技术所述的装置能够在线模拟主轴切削过程动态切削力对拉刀机构的影响。通过切削力加载装置的设计，消除加载机构回程的无效加载力，准确地复现动态切削力大小及方向，从而全面反映主轴拉刀机构的真实工况。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术专利所述的主轴拉刀机构可靠性试验装置整体轴测图；图2为本专利技术专利所述的主轴拉刀机构可靠性试验装置主体部分侧视图；图3为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床主轴拉刀机构可靠性试验装置，由主轴安装模块、模拟刀柄模块、加载模块和辅助模块组成；其特征在于：所述的主轴安装模块包括主轴(3)、主轴抱夹(4)和主轴支撑台(21)；主轴(3)通过主轴抱夹(4)固定在主轴支撑台上(21)上；所述加载模块包括电液伺服加载机构(8)、加载杆(8‑1)、加载机构底座(9)、加载机构底板(10)、伺服电机(11)、小齿轮(12)、弧形齿条(14)、加载机构底板销轴(16)、球形加载端头(24)、压力传感器(25)、电液伺服阀(26)；所述电液伺服加载机构(8)固定在加载机构底座(9)上，加载机构底座(9)固定在加载机构底板(10)上，加载机构底板(10)与弧形齿条(14)固定；伺服电机(11)驱动小齿轮(12)，小齿轮(12)与加载机构底板(10)外缘的弧形齿条(14)啮合，带动加载机构底板(10)绕着加载机构底板销轴(16)转动，从而带动底板(10)上的加载机构底座(9)以及电液伺服加载机构(8)在水平方向上绕着球形加载端头(24)转动；加载杆(8‑1)位于电液伺服加载机构(8)内部中心位置，在电液伺服阀(26)的控制下，加载杆(8‑1)能够往复伸缩运动；压力传感器(25)串联于电液伺服加载机构加载杆(8‑1)上，球形加载端头(24)位于加载杆(8)的最末端；所述模拟刀柄模块包括轴承加载单元(6)、滑轨(7)、自动发电环(23)和滑块(28)；主轴(3)与电液伺服加载机构(8)之间通过轴承加载单元(6)连接，在主轴(3)与轴承加载单元(6)之间安装有自动发电环(23)；轴承加载单元(6)通过滑块(28)安装在滑轨(7)上，并能够在滑轨(7)上滑动。...

【技术特征摘要】
1.一种机床主轴拉刀机构可靠性试验装置，由主轴安装模块、模拟刀柄模块、加载模块和辅助模块组成；其特征在于：所述的主轴安装模块包括主轴(3)、主轴抱夹(4)和主轴支撑台(21)；主轴(3)通过主轴抱夹(4)固定在主轴支撑台上(21)上；所述加载模块包括电液伺服加载机构(8)、加载杆(8-1)、加载机构底座(9)、加载机构底板(10)、伺服电机(11)、小齿轮(12)、弧形齿条(14)、加载机构底板销轴(16)、球形加载端头(24)、压力传感器(25)、电液伺服阀(26)；所述电液伺服加载机构(8)固定在加载机构底座(9)上，加载机构底座(9)固定在加载机构底板(10)上，加载机构底板(10)与弧形齿条(14)固定；伺服电机(11)驱动小齿轮(12)，小齿轮(12)与加载机构底板(10)外缘的弧形齿条(14)啮合，带动加载机构底板(10)绕着加载机构底板销轴(16)转动，从而带动底板(10)上的加载机构底座(9)以及电液伺服加载机构(8)在水平方向上绕着球形加载端头(24)转动；加载杆(8-1)位于电液伺服加载机构(8)内部中心位置，在电液伺服阀(26)的控制下，加载杆(8-1)能够往复伸缩运动；压力传感器(25)串联于电液伺服加载机构加载杆(8-1)上，球形加载端头(24)位于加载杆(8)的最末端；所述模拟刀柄模块包括轴承加载单元(6)、滑轨(7)、自动发电环(23)和滑块(28)；主轴(3)与电液伺服加载机构(8)之间通过轴承加载单元(6)连接，在主轴(3)与轴承加载单元(6)之间安装有自动发电环(23)；轴承加载单元(6)通过滑块(28)安装在滑轨(7)上，并能够在滑轨(7)上滑动。2.根据权利要求1所述的一种机床主轴拉刀机构可靠性试验装置，其特征在于：所述轴承加载单元(6)包括电线通道(6-1)，轴承加载单元端盖(6-3)，径向轴承A(6-4)，模拟刀柄(6-5)，径向轴承B(6-6)，轴向推力轴承(6-7)，加载过渡件(6-8)，轴承加载单元外壳(6-9)，锁紧螺栓(6-12)，无线信号发射装置(6-13)和加载球抱夹(6-14)；电线通道(6-1)位于模拟刀柄(6-5)的回转中心线位置；轴承加载单元外壳(6-9)与轴承加载单元端盖(6-3)通过锁紧螺栓(6-12)相固定，形成包裹模拟刀柄(6-5)部件的壳体；模拟刀柄(6-5)外径上装配有径向轴承A(6-4)和径向轴承B(6-6)；模拟刀柄(6-5)末端凸台与推力球轴承(6-7)一端的孔配合，加载过渡件(6-8)一端的凸台与推力球轴承(6-7)配合，加载过渡件(6-8)与轴承加载单元外壳(6-9)间隙配合，球形加载端头(24)与加载过渡件(6-8)接触，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玮峥，陈菲，李强，李恒旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22