【技术实现步骤摘要】
非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置
本技术涉及一种属于数控机床主轴产品试验
的试验装置，更具体地说，本技术涉及一种采用电磁式的切削力与切削扭矩协同加载的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置。
技术介绍
数控机床作为装备制造业的工作母机，其性能和质量反映了一个国家的制造业水平，电主轴作为数控机床的核心功能部件之一，其可靠性水平直接影响了数控机床整机的可靠性，通过可靠性试验可采集大量的故障数据，从而进行故障分析和可靠性设计改进，提高电主轴的可靠性水平。电主轴的可靠性试验主要包括可靠性现场跟踪试验和在实验室环境下的可靠性台架试验两种；可靠性现场跟踪试验虽然可以反映真实加工工况，但是试验成本大、周期长、不可复现；可靠性台架试验的工况可控，可快速地激发产品故障，具有很大的优越性，因此，许多机构和学者对主轴的可靠性试验装置进行了广泛开发，但现有试验装置的加载模块的结构比较复杂、体积较大，致使载荷加载精度低，另外这些加载装置采用的多数为接触式的混合加载模式，仅能适用于低转速下的载荷加载，无法满足高转速加载的要求，例如中国专利公开号为CN109406125A，公开日为2019.03.01所公开的便携式主轴全工况加载与性能检测装置，该装置的轴向力加载头在加载过程中与轴承外套底部接触以实现对主轴轴向力的加载，轴向力通过轴承外套、轴承外圈、滚动体、轴承内圈之间的滑动摩擦力传递给模拟刀具，由于中间经过多个结构进行载荷传递，因此实际加载到电主轴上的轴向力会与理论加载力产生一定的偏差，无法准确模拟真实工况。再例如...
【技术保护点】
1.一种非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置,其特征在于,所述的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置包括安装机构(1)、模拟刀具夹持机构(2)、径向力加载机构(3)、扭矩加载机构(4)、轴向力加载机构(5)与模拟刀柄(6)；/n所述的模拟刀具夹持机构(2)包括模拟刀具(201)、大锥齿轮底座(212)；/n所述的径向力加载机构(3)包括齿轮盘(301)、4个结构相同的滑轮(303)与转盘电机(308)；/n所述的扭矩加载机构(4)包括转子绕组(401)、定子绕组(402)与平衡环(403)；/n所述的轴向力加载机构(5)包括1号电磁铁(501)与轴向压力传感器(504)；/n所述的模拟刀具夹持机构(2)安装在安装机构(1)的壳体(103)内，大锥齿轮底座(212)与壳体(103)内的环形凸肩接触连接，模拟刀具(201)的回转轴线与壳体(103)的回转轴线共线；/n所述的径向力加载机构(3)安装在壳体(103)内并套装在模拟刀具(201)上，齿轮盘(301)的底端面与壳体(103)中大直径圆筒的筒底内侧底面接触连接，4个结构相同的滑轮(303)和壳体(103)中小直径圆筒内壁上的...
【技术特征摘要】
1.一种非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置,其特征在于,所述的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置包括安装机构(1)、模拟刀具夹持机构(2)、径向力加载机构(3)、扭矩加载机构(4)、轴向力加载机构(5)与模拟刀柄(6)；
所述的模拟刀具夹持机构(2)包括模拟刀具(201)、大锥齿轮底座(212)；
所述的径向力加载机构(3)包括齿轮盘(301)、4个结构相同的滑轮(303)与转盘电机(308)；
所述的扭矩加载机构(4)包括转子绕组(401)、定子绕组(402)与平衡环(403)；
所述的轴向力加载机构(5)包括1号电磁铁(501)与轴向压力传感器(504)；
所述的模拟刀具夹持机构(2)安装在安装机构(1)的壳体(103)内，大锥齿轮底座(212)与壳体(103)内的环形凸肩接触连接，模拟刀具(201)的回转轴线与壳体(103)的回转轴线共线；
所述的径向力加载机构(3)安装在壳体(103)内并套装在模拟刀具(201)上，齿轮盘(301)的底端面与壳体(103)中大直径圆筒的筒底内侧底面接触连接，4个结构相同的滑轮(303)和壳体(103)中小直径圆筒内壁上的2条轨道槽滑动连接，转盘电机(308)安装在壳体(103)中小直径圆筒外侧壁与壳体(103)中大直径圆筒的筒底上；扭矩加载机构(4)套装在径向力加载机构(3)下方的模拟刀具(201)上，转子绕组(401)与模拟刀具(201)之间为过盈配合，定子绕组(402)的外壁与壳体(103)中小直径圆筒的内孔壁之间为过盈配合；平衡环(403)卡装在转子绕组(401)下方的模拟刀具(201)上；
所述的轴向力加载机构(5)安装在模拟刀具(201)底端与壳体(103)中小直径圆筒的筒底之间，轴向力加载机构(5)与模拟刀具(201)的回转轴线共线，轴向力加载机构(5)的顶端通过1号电磁铁(501)与模拟刀具(201)的底端面固定连接，轴向力加载机构(5)的底端通过轴向压力传感器(504)与壳体(103)中小直径圆筒的筒底固定连接；模拟刀柄(6)中的模拟BT刀柄(601)或模拟HSK刀柄(602)安装在模拟刀具(201)的顶端，两者之间为螺纹连接。
2.按照权利要求1所述的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置,其特征在于,所述的安装机构(1)还包括垫片(102)与1号法兰盘(101A)、2号法兰盘(101B)或3号法兰盘(101C)；
所述的垫片(102)放置在壳体(103)中大直径圆筒敞开端设置的法兰盘上，垫片(102)底端面与壳体(103)中大直径圆筒上的法兰盘的顶端面接触连接，垫片(102)上均布的螺栓通孔与壳体(103)中法兰盘上均布的螺栓通孔对正，1号法兰盘(101A)、2号法兰盘(101B)或3号法兰盘(101C)放置在垫片(102)上，1号法兰盘(101A)、2号法兰盘(101B)或3号法兰盘(101C)的底端面与垫片(102)的顶端面接触连接，1号法兰盘(101A)、2号法兰盘(101B)或3号法兰盘(101C)圆环形凸台上均匀分布的螺纹孔与垫片(102)上均布的螺栓通孔对正，壳体(103)通过其上的法兰盘依次和垫片(102)与1号法兰盘(101A)、2号法兰盘(101B)或3号法兰盘(101C)采用螺栓固定连接。
3.按照权利要求1所述的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置,其特征在于,所述的壳体(103)为阶梯式圆筒形结构件，即壳体(103)由大直径圆筒与小直径圆筒组成；
所述的小直径圆筒的筒底端封闭，另一端为敞开式，从封闭端到敞开端的外壁上设置有一圈铝合金材料的板状散热片，敞开端的内壁上设置有与径向力加载机构(3)中的滑轮(303)相配合的两条平行的结构相同的环形轨道槽，敞开端的外壁上设置有安装转盘电机(308)的凹槽；
所述的大直径圆筒的中心处设置有3段式阶梯孔，由右至左依次是第一段孔至第三段孔，直径由大至小，第一段孔的直径与模拟刀具夹持机构(2)中的大锥齿轮底座(212)的直径相等，第三段孔设置在大直径圆筒筒底的中心处，第三段孔的直径与小直径圆筒的内径相等；大直径圆筒筒底的一侧设置有一个用于安装转盘电机(308)输出轴的轴通孔，轴通孔周围均匀地设置有用于固定转盘电机(308)的螺纹通孔；在第一段孔的孔壁上设置1个用于安装模拟刀具夹持机构(2)中的传动杆(213)的传动杆通孔，传动杆通孔周围均匀地设置有用于固定3号限位元件(215)的螺钉通孔；大直径圆筒的敞开端设置有法兰盘，法兰盘的外径大于大直径圆筒的外径，法兰盘的内径等于大直径圆筒的内径，法兰盘所在平面与大直径圆筒的回转轴线垂直，法兰盘上均匀地分布有和电主轴(8)安装端、1号法兰盘(101A)、2号法兰盘(101B)或3号法兰盘(101C)圆环形凸台上的螺纹孔对正的螺栓孔；大直径圆筒的筒底、小直径圆筒的筒底依次和大直径圆筒、小直径圆筒的回转轴线垂直，大直径圆筒的筒底端与小直径圆筒的筒口端连成一体，大直径圆筒与小直径圆筒的回转轴线共线。
4.按照权利要求1所述的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置,其特征在于,所述的模拟刀具(201)为由带有刀具夹持功能的头部与圆轴组成的圆形棒状结构件，头部为上端敞开下端封闭的圆筒，圆筒内壁上设置有与模拟刀柄(6)相配合的内螺纹，圆筒外壁中间位置设置有一圈与1号夹具(210-A)、2号夹具(210-B)的1号夹持元件、2号夹持元件相配合的矩形横截面的头部凹槽；圆筒的底端面与圆轴的顶端面连成一体，圆筒的底端面、圆轴的顶端面分别与圆筒的回转轴线、圆轴的回转轴线垂直，圆筒的回转轴线与圆轴的回转轴线共线；在圆轴上端的外壁上设置有一组结构相同的相互平行的用于消除涡流的圆轴凹槽，圆轴凹槽的横截面为半圆形横截面。
5.按照权利要求1所述的非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置,其特征在于,所述的模拟刀具夹持机构(2)还包括大锥齿轮(211)、1号夹持机构(202)、2号夹持机构(203)与3号夹持机构(204)；
所述的大锥齿轮(211)安装在大锥齿轮底座(212)内，两者之间为滑动连接，模拟刀具(201)安装在大锥齿轮(211)与大锥齿轮底座(212)的中心处，模拟刀具(201)的回转轴线和大锥齿轮(211)与大锥齿轮底座(212)的回转轴线共线，1号夹持机构(202)与2号夹持机构(203)通过其中的1号螺旋副支架(209-A)与2号螺纹副支架(209-B)对称地安装在大锥齿轮底座(212)上，1号夹持机构(202)与2号夹持机构(203)的回转轴线和模拟刀具(201)的回转轴线垂直相交，1号夹持机构(202)与2号夹持机构(203)和大锥齿轮(211)之间为啮合连接，3号夹持...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈传海，龙珺琪，田海龙，杨兆军，朱其强，陈玮峥，赵新跃，金桐彤，刘勇刚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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