便携式主轴全工况加载与性能检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于机械试验设备技术领域，涉及一种便携式主轴全工况加载与性能检测装置；包括模拟刀柄模块、刀柄装卡模块、加载轴承模块、轴向力加载模块、径向力加载模块、检测模块和附件模块七大模块；刀柄装卡模块中的模拟刀具定位卡具与模拟刀柄上部卡槽配合；轴向力加载模块的轴向力加载头在加载过程与加载轴承模块中的轴承外套底部接触，实现对主轴轴向力的加载。径向力加载模块中的径向力压电陶瓷加载棒与轴承外套侧面接触，实现对主轴径向力的加载。本发明专利技术通过将主轴性能检测部件与标准化刀柄融为一体后施加载荷，实现模拟机床主轴在加工过程的真实载荷并获取性能检测数据，以提高主轴可靠性试验与性能测试的可操作性与准确性。

【技术实现步骤摘要】
便携式主轴全工况加载与性能检测装置
本专利技术属于机械试验设备
，涉及一种对数控机床主轴进行试验的装置，具体地说，涉及一种可以模拟主轴实际切削时受到的动态切削力与扭矩，并对主轴进行加载试验与性能检测的装置。
技术介绍
主轴作为数控机床的关键功能部件，其可靠性与综合性能对整台数控机床的运行状态影响很大。传统的主轴性能试验往往需要在实验室环境搭建特定试验台，安装各种检测装置进行试验。一些主轴的现场检测装置虽然能够实现部分项目检测，但仅为空载检测或实际工件切削时的检测，而无法模拟在指定工况下加载的性能检测。基于工件切削的加载试验不但浪费大量材料，而且主轴加载状态并非可控，无法进行加速条件和特定载荷状态的试验。若采用模拟工况加载方式进行试验，既可动态改变加载参数，又节能环保。现有的模拟工况下试验装置的主轴切削扭矩加载方案，一般是采用主轴刀柄前端与测功机串联加载扭矩方式，如专利技术专利CN105527090A与专利技术专利CN102889983B。这种方式改变了刀具加工时的受力方式，难以做到径向、轴向切削力准确加载，而且还仅能模拟两个方向的加载切削力。只有设计一种能够协同控制、精确模拟各种工况下的三向切削力大小、方向的混合加载装置，才能获得主轴可靠性与综合性能测试的准确基础数据。因此，创新设计一种能够便携的，可快速安装于实际机床上，对主轴进行全工况准确模拟加载与检测的试验装置，对于机控机床主轴的可靠性与性能试验具有重要的工程应用价值。
技术实现思路
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：参阅图1，便携式主轴全工况加载与性能检测装置3采用T型螺栓安装在加工中心工作台4上。使用前需要依靠数控加工中心1的数控系统，将加工中心主轴2调整到便携式主轴全工况加载与性能检测装置3正上方。参阅图5，通过主轴2内部的主轴拉爪2-1将主轴2与模拟刀柄5顶部的配合面紧密配合，以模拟主轴刀柄真实的安装方式。一种便携式主轴全工况加载与性能检测装置，包括模拟刀柄模块、刀柄装卡模块、加载轴承模块、轴向力加载模块、径向力加载模块、检测模块和附件模块七大模块；所述模拟刀柄模块中的模拟刀柄5上端与主轴2通过锥孔配合；所述刀柄装卡模块中的模拟刀具定位卡具6-1与模拟刀柄5上部卡槽配合；所述加载轴承模块包括加载轴承8-1和轴承外套8-2；所述加载轴承8-1与模拟刀柄5通过轴孔配合，轴承外套8-2过盈配合安装于加载轴承8-1外圈。所述轴向力加载模块安装于附件模块中的装置外支架12的底座上，轴向力加载模块的轴向力加载头9-5在加载过程与轴承外套8-2底部表面接触，实现对主轴2轴向力的加载。所述径向力加载模块中的径向力压电陶瓷加载棒10-3与轴承外套8-2侧面接触，实现对主轴2径向力的加载。检测模块通过螺栓安装在附件模块中的装置外支架12上，且位于装置外支架12上靠近模拟刀柄5的位置附近。技术方案中所述模拟刀柄模块还包括转子绕组5-1和定子绕组5-2；模拟刀柄5与转子绕组5-1过盈配合；定子绕组5-2的外壁与装置外支架12中部的圆柱形内壁采用轴孔过盈配合方式实现安装。技术方案中所述刀柄装卡模块包括三个模拟刀具定位卡具6-1、一个定位导轨环6-2、三个导向块6-3和三个锁紧螺栓6-4；三个模拟刀具定位卡具6-1、一个定位导轨环6-2、三个导向块6-3和三个锁紧螺栓6-4通过螺栓连接安装于装置外支架12顶部；一个模拟刀具定位卡具6-1、一个导向块6-3及一个锁紧螺栓6-4组成一组；定位导轨环6-2设有三个共同指向模拟刀柄5中轴的定位孔，三个锁紧螺栓6-4通过定位孔与定位导轨环6-2相连接。锁紧螺栓6-4穿过导向块6-3并与模拟刀具定位卡具6-1的螺纹孔连接，旋紧锁紧螺栓6-4时，模拟定位卡具6-1靠近模拟刀柄5移动，刀具定位卡具6-1与模拟刀柄5上部卡槽配合以实现模拟刀柄5的夹紧与定位。技术方案中所述轴向力加载模块还包括轴向加载支撑架9-1、轴向锁紧螺母9-2、压电陶瓷加载棒9-3和压力传感器9-4；轴向加载支撑架9-1底部与装置外支架12的底座固定连接；轴向锁紧螺母9-2与压电陶瓷加载棒9-3螺纹连接；压力传感器9-4与压电陶瓷加载棒9-3螺纹连接；轴向力加载头9-5与压力传感器9-4螺纹连接且位于轴向力加载模块最顶端。技术方案中所述径向力加载模块还包括电机支架10-1、电动推杆10-2、压力传感器10-4、径向力加载头10-5、转盘10-6、转盘电机10-7、转盘齿轮10-8、转盘锁紧机构支架10-9、电磁铁10-10和摩擦轮10-11。电动推杆10-2、径向力压电陶瓷加载棒10-3、压力传感器10-4、径向力加载头10-5依次串联；电动推杆10-2安装在电机支架10-1上；电机支架10-1安装于转盘10-6表面上；转盘电机10-7的输出轴穿过转盘齿轮10-8中间的孔，通过轴孔配合与键连接实现扭矩的传递。转盘齿轮10-8与转盘10-6啮合；转盘锁紧机构支架10-9固定在装置外支架12上，电磁铁10-10通过螺栓安装在转盘锁紧机构支架10-9上，电磁铁10-10的输出端通过螺栓与摩擦轮10-11中间的螺纹孔连接。技术方案中所述检测模块包括激光位移传感器支架11-1和电涡流位移传感器11-2；激光位移传感器11-1安装于模拟刀柄5底部靠近加载轴承8-1处；电涡流位移传感器11-2安装于模拟刀柄5顶部靠近主轴拉爪2-1部位。技术方案中所述附件模块还包括散热管道7；散热管道7包裹在装置外支架12，靠近装置外支架12与定子绕组5-2安装部位的外部。便携式主轴全工况加载与性能检测装置3包括模拟刀柄模块、刀柄装卡模块、加载轴承模块、轴向力加载模块、径向力加载模块、检测模块以及附件模块七大模块。参阅图5，模拟刀柄模块包括模拟刀柄5、转子绕组5-1以及定子绕组5-2。模拟刀柄5上端与主轴2通过锥孔配合，模拟实际安装方式。模拟刀柄5中间部分包裹的一圈转子绕组5-1。环形的定子绕组5-2的外壁与装置外支架12内壁采用轴孔过盈配合方式实现安装。定子绕组5-2通电使自身内部产生交变磁场，转子绕组5-1切割磁感线时受到与转动方向相反的安培力作用，从而对模拟刀柄5施加扭矩。参阅图2、图4，刀柄装卡模块包括三个模拟刀具定位卡具6-1、三个定位导轨环6-2、三个导向块6-3以及三个锁紧螺栓6-4。刀柄装卡模块通过三个圆周方向均布的模拟刀具定位卡具6-1实现模拟刀柄5的松紧调节。模拟刀具定位卡具6-1、一个定位导轨环6-2、三个导向块6-3以及三个锁紧螺栓6-4安装于装置外支架12顶部。定位导轨环6-2通过螺栓固定于装置外支架12顶部表面。锁紧螺栓6-4穿过导向块6-3并与模拟刀具定位卡具6-1的螺纹孔连接，从而在拧动锁紧螺栓6-4的同时，模拟刀具定位卡具6-1靠近或远离模拟刀柄5，实现松开或锁紧模拟刀柄5。参阅图6，加载轴承模块包括加载轴承8-1以及轴承外套8-2。加载轴承8-1内圈与模拟刀柄5末端的圆柱处通过轴孔配合，轴承外套8-2过盈配合安装于加载轴承8-1外圈。轴向切削力加载模块的动态力、径向力加载模块的动态力通过轴承外套8-2传递到加载轴承8-1，并继续传递到模拟刀柄5，实现模拟主轴切削过程受到的动态切削力的功能。参阅图6，轴向力加载模块包括轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式主轴全工况加载与性能检测装置，其特征在于：包括模拟刀柄模块、刀柄装卡模块、加载轴承模块、轴向力加载模块、径向力加载模块、检测模块和附件模块七大模块；所述的模拟刀柄模块中的模拟刀柄(5)上端与主轴(2)通过锥孔配合；所述刀柄装卡模块中的模拟刀具定位卡具(6‑1)与模拟刀柄(5)上部卡槽配合；所述加载轴承模块包括加载轴承(8‑1)和轴承外套(8‑2)；所述加载轴承(8‑1)与模拟刀柄(5)通过轴孔配合，轴承外套(8‑2)过盈配合安装于加载轴承(8‑1)外圈。所述轴向力加载模块安装于附件模块中的装置外支架(12)的底座上，轴向力加载模块的轴向力加载头(9‑5)在加载过程与轴承外套(8‑2)底部接触，实现对主轴(2)轴向力的加载。所述径向力加载模块中的径向力压电陶瓷加载棒(10‑3)与轴承外套(8‑2)侧面接触，实现对主轴(2)径向力的加载；检测模块通过螺栓安装在附件模块中的装置外支架(12)上，且位于装置外支架(12)上靠近模拟刀柄(5)的位置附近。

【技术特征摘要】
1.一种便携式主轴全工况加载与性能检测装置，其特征在于：包括模拟刀柄模块、刀柄装卡模块、加载轴承模块、轴向力加载模块、径向力加载模块、检测模块和附件模块七大模块；所述的模拟刀柄模块中的模拟刀柄(5)上端与主轴(2)通过锥孔配合；所述刀柄装卡模块中的模拟刀具定位卡具(6-1)与模拟刀柄(5)上部卡槽配合；所述加载轴承模块包括加载轴承(8-1)和轴承外套(8-2)；所述加载轴承(8-1)与模拟刀柄(5)通过轴孔配合，轴承外套(8-2)过盈配合安装于加载轴承(8-1)外圈。所述轴向力加载模块安装于附件模块中的装置外支架(12)的底座上，轴向力加载模块的轴向力加载头(9-5)在加载过程与轴承外套(8-2)底部接触，实现对主轴(2)轴向力的加载。所述径向力加载模块中的径向力压电陶瓷加载棒(10-3)与轴承外套(8-2)侧面接触，实现对主轴(2)径向力的加载；检测模块通过螺栓安装在附件模块中的装置外支架(12)上，且位于装置外支架(12)上靠近模拟刀柄(5)的位置附近。2.根据权利要求1所述的一种便携式主轴全工况加载与性能检测装置，其特征在于：所述模拟刀柄模块还包括转子绕组(5-1)和定子绕组(5-2)；模拟刀柄(5)与转子绕组(5-1)过盈配合；定子绕组(5-2)的外壁与装置外支架(12)内壁采用轴孔过盈配合方式实现安装。3.根据权利要求1所述的一种便携式主轴全工况加载与性能检测装置，其特征在于：所述刀柄装卡模块包括三个模拟刀具定位卡具(6-1)、一个定位导轨环(6-2)、三个导向块(6-3)和三个锁紧螺栓(6-4)；三个模拟刀具定位卡具(6-1)、一个定位导轨环(6-2)、三个导向块(6-3)和三个锁紧螺栓(6-4)通过螺栓连接安装于装置外支架(12)顶部；一个模拟刀具定位卡具(6-1)、一个导向块(6-3)及一个锁紧螺栓(6-4)组成一组；定位导轨环(6-2)设有三个共同指向模拟刀柄(5)中轴的定位孔，三个锁紧螺栓(6-4)通过定位孔与定位导轨环(6-2)相连接；锁紧螺栓(6-4)穿过导向块(6-3)并与模拟刀具定位卡具(6-1)的螺纹孔连接，旋紧锁紧螺栓(6-4)时，模拟定位卡具(6-1)靠近模拟刀柄(5)移动，刀具定位卡具(6-1)与模拟刀柄(5)...

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