由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种机床主轴的试验装置，特别是涉及一种由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，以解决目前机床主轴可靠性试验装置不能真实模拟动、静态切削力及切削扭矩加载的问题。该装置主要由机床主轴支撑部分、扭矩加载部分和切削力加载部分组成，主轴支撑部分由主轴箱垫板(14)和垫铁组合(15)组成，扭矩加载部分由加同轴装配的载棒(12)、弹性膜片联轴器(9)和测功机(8)组成，切削力加载部分采用两种加载方式：切削合力加载方式和切削轴向力与径向力分开加载方式。本实用新型专利技术通过对被测的机床主轴进行模拟真实工况的可靠性试验，激发、暴露产品的故障，为产品的可靠性增长和评估提供实用的基础数据。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种机床主轴的试验装置，更确切地说，本技术涉及ー种通过电液伺服和测功机实现对机床主轴进行动、静态切削力及切削扭矩混合动态加载的机床主轴可靠性试验台。
技术介绍
数控机床是实现エ业现代化的重要基石，其质量、性能和拥有量已经成为衡量一个国家エ业化水平以及综合国力的重要标志。数控机床虽然已经经过了近半个世纪的发展，但是其可靠性问题一直是人们重视且不懈努力想要解决的关键问题。可靠性问题是制约数控机床快速、高效发展的重要问题，提高可靠性是提高数控机床整机性能和技术的关键。国产数控机床可靠性水平偏低的主要原因之一是其关键功能部件的可靠性水平较低，因此研究数控机床关键功能部件可靠性试验装置具有重要的实际意义。机床主轴作为数控机床的关键功能部件之一，其自身的可靠性水平对整机的可靠性水平有重要的影响。目前国内有一些功能简单的主轴可靠性试验装置，只能对被测主轴进行空运转测试或简单的加载试验，且试验模拟的工作状况与真实エ况有很大差距。为了最大可能的模拟机床主轴的实际エ况，本技术提供了一套能同时对机床主轴进行动、静态切削力和切削扭矩加载的可靠性试验台。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是目前机床主轴可靠性试验装置不能真实模拟动、静态切削力及切削扭矩加载，本技术提供了一种由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，实现对机床主轴进行动、静态切削力及切削扭矩混合动态加载，本技术提供的测功机包括电カ测功机、电涡流测功机等各种类型的测功机。为解决上述技术问题，本技术是采用如下的技术方案来实现，结合附图说明如下本技术所述的由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，主要由机床主轴支撑部分、扭矩加载部分和切削カ加载部分组成,所述主轴支撑部分由主轴箱垫板14和垫铁组合15组成，所述主轴箱垫板14为板类结构件，所述垫铁组合15为四套相同规格的数控铣床垫铁，主轴箱垫板14通过螺栓和T形螺母固定在地平铁I上，同时压紧安装在主轴箱垫板14下平面数控铣床垫铁上；所述的扭矩加载部分由加同轴装配的载棒12、弾性膜片联轴器9和测功机8组成，所述加载棒12为阶梯轴，其大端装卡在主轴箱的三爪卡盘上，小端与弾性膜片联轴器9的一端键连接，所述测功机8的输出轴与弾性膜片联轴器9的另一端键连接，测功机8安装在移动平台7上，移动平台7固定在移动平台底座6上，移动平台7的移动方向与机床主轴轴线方向平行，移动平台底座6的截面为T形的垫板，固定在地平铁I上；所述切削カ加载部分采用两种加载方式切削合力加载方式和切削轴向カ与径向力分开加载方式，所述切削合力加载方式由切削力液压加载装置、合力轴承单元和合カ轴承単元定位预紧装置组成；所述切削轴向カ与径向カ分开加载方式由径向カ加载装置、轴向カ加载装置和分力轴承单元组成。所述切削力液压加载装置由液压加载装置、I号切削力液压加载装置支腿2、2号切削力液压加载装置支腿5和切削力液压加载装置支撑板3组成，所述切削力液压加载装置支撑板3固定在I号切削力液压加载装置支腿2和2号切削力液压加载装置支腿5上，所述液压加载装置装在切削力液压加载装置支撑板3上。所述液压加载装置由滑板51、保持架52、关节轴承53、液压缸54、伺服阀55、位移传感器支架57、弾性装置58、力传感器59、阶梯轴61以及加载杆60组成，所述保持架52通过螺栓和T型螺母安装在滑板51上，液压缸54的左端面与左端的关节轴承53带螺纹的端杆螺纹连接，液压缸54上端面通过关节轴承铰接在保持架52中顶板的下端面上，位移传感器支架57固定在液压缸右端，位移传感器活塞杆与液压缸54活塞杆前端固定连接，液压缸54活塞杆通过前端的螺纹与的弾性装置58连接，弾性装置58通过双头螺柱与力传感器59连接，力传感器59通过双头螺柱与加载杆60连接，伺服阀55安装在液压缸54上。所述的滑板51为ー矩形板类结构件，滑板51的上平面设有2条平行的T形槽，滑板51的下平面设有与阶梯轴61上端配合的的阶梯盲孔，切削力液压加载装置支撑板3上设有与阶梯轴61的下端配合的中心通孔，所述阶梯盲孔的回转轴线与滑板51的上、下平面相垂直，滑板51与切削力液压加载装置支撑板3采用螺栓固定连接。所述的液压缸54选用单活塞杆或者双活塞杆式液压油缸，活塞杆从液压缸54的右端伸出，液压缸54的左端面与左端的关节轴承53带螺纹的端杆螺纹连接，液压缸54的活塞杆的端部固定位移传感器支架57，液压缸54上端面通过关节轴承铰接在保持架52中顶板的下端面上，液压缸54的纵向对称轴线处于保持架52的纵向对称面内，保持架52通过螺栓和T型螺栓固定在滑板51上，所述的位移传感器支架57另一端设有通孔，用于固定位移传感器的内芯，当活塞杆移动时位移传感器的内芯也随着移动,位移传感器便能测得活塞杆的位移。所述的弹性装置58由结构相同的前后2个连接板和2个连接板之间的2个套筒组成，连接板上设有2个通孔，通过穿过连接板通孔和套筒的2根双头螺柱将连接板和套筒用螺母固连在一起，弾性装置58用于吸收部分激振位移且传递力，其固有频率应大于激振频率二倍以上。所述I号切削力液压加载装置支腿2和2号切削力液压加载装置支腿5为发动机支腿P06，底部上有四个U形孔，通过螺栓将其固定在地平铁I ;所述切削力液压加载装置支撑板3中心通孔的周围均匀分布有三段同圆心同结构的、用于安装螺栓的环形通槽，切削力液压加载装置支撑板3通过螺栓固定在I号切削力液压加载装置支腿2和2号切削力液压加载装置支腿5上；所述液压加载装置通过螺栓与切削力液压加载装置支撑板3紧固连接，I号液压加载装置支腿2、2号切削力液压加载装置支腿5、切削力液压加载装置支撑板3应保证液压加载装置水平，并且保证液压加载装置的加载杆60与机床主轴13轴线等高，通过调整液压加载装置与切削力液压加载装置支撑板3之间的夹角来满足加载切削合力的要求。所述合力轴承单元由左侧防尘端盖28、合力轴承单元外壳29、冷却铜管31、轴承座33、左侧轴承30、套筒32、右侧轴承34、轴承端盖35、右侧防尘端盖36和密封圈62组成，所述左侧轴承30、套筒32和右侧轴承34与加载棒12过盈配合，左侧轴承30和右侧轴承34的外环与轴承座33之间采用平均间隙较小的过渡配合或者具有较小间隙量的间隙配合，轴承端盖35通过螺钉与轴承座33紧固连接，冷却铜管31套在轴承座33的外圆柱面上，合力轴承单元外壳29套住冷却铜管31，其左端通过螺钉与轴承座33紧固连接，左侧防尘端盖28与右侧防尘端盖36通过螺钉与轴承单元外壳紧固连接。所述合力轴承单元定位预紧装置由定位架装置支撑架25、定位装置固定架26和轴承套定位架27组成，所述定位架支撑架25安装在地平铁I上，所述定位架支撑架25的上端面通过螺栓与定位架固定架26下端面紧固连接，定位架固定架26的侧面与轴承套定位架27通过调节螺栓连接且安装位置可调。所述径向力加载装置由径向液压加载装置、I号径向液压加载装置支腿16、2号径向液压加载装置支腿19和径向液压加载装置支撑板17组成，所述径向液压加载装置、I号径向液压加载装置支腿16、2号径向液压加载装置支腿19和径向液压加载装置支撑板17与第一种切削合理加载方式中的液压加载装置、I号切削力液压加载装置支本文档来自技高网...

【技术保护点】
由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，主要由机床主轴支撑部分、扭矩加载部分和切削力加载部分组成，其特征在于：所述主轴支撑部分由主轴箱垫板(14)和垫铁组合(15)组成，所述主轴箱垫板(14)为板类结构件，所述垫铁组合(15)为四套相同规格的数控铣床垫铁，主轴箱垫板(14)通过螺栓和T形螺母固定在地平铁(1)上，同时压紧安装在主轴箱垫板(14)下平面数控铣床垫铁上；所述扭矩加载部分由加同轴装配的载棒(12)、弹性膜片联轴器(9)和测功机(8)组成，所述加载棒(12)为阶梯轴，其大端装卡在主轴箱的三爪卡盘上，小端与弹性膜片联轴器(9)的一端键连接，所述测功机(8)的输出轴与弹性膜片联轴器(9)的另一端键连接，测功机(8)安装在移动平台(7)上，移动平台(7)固定在移动平台底座(6)上，移动平台(7)的移动方向与机床主轴轴线方向平行，移动平台底座(6)的截面为T形的垫板，固定在地平铁(1)上；所述切削力加载部分采用两种加载方式：切削合力加载方式和切削轴向力与径向力分开加载方式，所述切削合力加载方式由切削力液压加载装置、合力轴承单元和合力轴承单元定位预紧装置组成；所述切削轴向力与径向力分开加载方式由径向力加载装置、轴向力加载装置和分力轴承单元组成。...

【技术特征摘要】
1.由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，主要由机床主轴支撑部分、扭矩加载部分和切削力加载部分组成，其特征在于 所述主轴支撑部分由主轴箱垫板(14)和垫铁组合(15)组成，所述主轴箱垫板(14)为板类结构件，所述垫铁组合(15)为四套相同规格的数控铣床垫铁，主轴箱垫板(14)通过螺栓和T形螺母固定在地平铁(I)上，同时压紧安装在主轴箱垫板(14)下平面数控铣床垫铁上； 所述扭矩加载部分由加同轴装配的载棒(12)、弹性膜片联轴器(9)和测功机(8)组成，所述加载棒(12)为阶梯轴，其大端装卡在主轴箱的三爪卡盘上，小端与弹性膜片联轴器(9)的一端键连接，所述测功机(8)的输出轴与弹性膜片联轴器(9)的另一端键连接，测功机(8)安装在移动平台(7)上，移动平台(7)固定在移动平台底座(6)上，移动平台(7)的移动方向与机床主轴轴线方向平行，移动平台底座(6)的截面为T形的垫板，固定在地平铁⑴上； 所述切削力加载部分采用两种加载方式切削合力加载方式和切削轴向力与径向力分开加载方式，所述切削合力加载方式由切削力液压加载装置、合力轴承单元和合力轴承单元定位预紧装置组成；所述切削轴向力与径向力分开加载方式由径向力加载装置、轴向力加载装置和分力轴承单元组成。2.根据权利要求1所述的由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台,其特征在于 所述切削力液压加载装置由液压加载装置、I号切削力液压加载装置支腿(2)、2号切削力液压加载装置支腿(5)和切削力液压加载装置支撑板(3)组成，所述切削力液压加载装置支撑板(3)固定在I号切削力液压加载装置支腿(2)和2号切削力液压加载装置支腿(5)上，所述液压加载装置装在切削力液压加载装置支撑板(3)上。3.根据权利要求1或2所述的由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，其特征在于 所述液压加载装置由滑板(51)、保持架(52)、关节轴承(53)、液压缸(54)、伺服阀(55)、位移传感器支架(57)、弹性装置(58)、力传感器(59)、阶梯轴(61)以及加载杆(60)组成，所述保持架(52)通过螺栓和T型螺母安装在滑板(51)上，液压缸(54)的左端面与左端的关节轴承(53)带螺纹的端杆螺纹连接，液压缸(54)上端面通过关节轴承铰接在保持架(52)中顶板的下端面上，位移传感器支架(57)固定在液压缸前端，位移传感器活塞杆与液压缸(54)活塞杆右端固定连接，液压缸(54)活塞杆通过其右端与弹性装置(58)螺纹连接，弹性装置(58)通过双头螺柱与力传感器(59)连接，力传感器(59)通过双头螺柱与加载杆(60)连接，伺服阀(55)安装在液压缸(54)上； 所述的滑板(51)为一矩形板类结构件，滑板(51)的上平面设有2条平行的T形槽，滑板(51)的下平面设有与阶梯轴￠1)上端配合的的阶梯盲孔，切削力液压加载装置支撑板(3)上设有与阶梯轴￠1)的下端配合的中心通孔，所述阶梯盲孔的回转轴线与滑板(51)的上、下平面相垂直，滑板(51)与切削力液压加载装置支撑板(3)采用螺栓固定连接。4.根据权利要求3所述的由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，其特征在于 所述的液压缸(54)选用单活塞杆或者双活塞杆式液压油缸，活塞杆从液压缸(54)的右端伸出，液压缸(54)的左端面与左端的关节轴承(53)带螺纹的一端杆螺纹连接，液压缸(54)的活塞杆的端部固定位移传感器支架(57)，液压缸(54)上端面通过关节轴承铰接在保持架(52)中顶板的下端面上，液压缸(54)的纵向对称轴线处于保持架(52)的纵向对称面内，保持架(52)通过螺栓和T型螺母固定在滑板(51)上，所述的位移传感器支架(57)另一端设有通孔，用于固定位移传感器的内芯，当活塞杆移动时位移传感器的内芯也随着移动，位移传感器便能测得活塞杆的位移。5.根据权利要求3所述的由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，其特征在于 所述的弹性装置(58)由结构相同的前后2个连接板和2个连接板之间的2个套筒组成，连接板上设有2个通孔，通过穿过连接板通孔和套筒的2根双头螺柱将连接板和套筒用螺母固连在一起，弹性装置(58)用于吸收部分激振位移且传递力，其固有频率应大于激振频率二倍以上。6.根据权利要求2所述的由电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，其特征在于 所述I号切削力液压加载装置支腿(2)和2号切削力液压加载装置支腿(5)为发动机支腿P06，底部上有四...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆军，许彬彬，杨川贵，何佳龙，朱岩，王凯，方杰，王东亮，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：