一种大功率电主轴用模拟加载与可靠性试验装置的制作方法

本发明涉及机械设备试验领域，特别涉及一种大功率电主轴用模拟加载与可靠性试验装置。

背景技术

电主轴作为高档数控机床的主要组成部分，以其结构紧凑、机械效率高、噪声低、振动小、精度高等特点，广泛应用于数控车床、加工中心、数控磨床等数控装备中。虽然国内电主轴市场十分火爆，但大量电主轴依然依赖进口，主要的是国产电主轴的可靠性水平严重制自身的发展。另一方面对于电主轴这种高可靠度、长寿命产品，在较短的试验时间内很难得到其失效寿命数据，需对其进行加速试验与性能退化试验，因此急需研发电主轴可靠性试验装置。

目前部分现有电主轴的可靠性试验台可以实现切削力加载功能，但其采用液压加载装置结构复杂、成本较高，而且操作起来较为繁琐。因此，降低了可靠性试验台本身的可靠性水平，这样的试验台不仅增加了电主轴可靠性试验台的搭建成本和维修成本，而且降低了电主轴可靠性试验的效率。尤其是随着可靠性试验的进行电主轴运转过程中端面跳动明显加大，导致加载的切削力随之产生较大波动，从而对加载精度产生较大影响。

对于电主轴夹持部分，在对不同型号和尺寸的电主轴试验前，现有电主轴的可靠性试验台多需通过更换或调整垫铁高度，从而调整电主轴中心高达到与扭矩加载机构同轴。由于很多电主轴较为笨重，这种结构操作起来费时费力。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种结构简单、成本低廉、容易操作的大功率电主轴用模拟加载与可靠性试验装置，用以解决现有电主轴可靠性试验装置效率低、搭建成本和维修成本高且夹持机构高度调节不便的问题。

一种大功率电主轴用模拟加载与可靠性试验装置，由电主轴、夹持机构、四分量测力仪、切削力模拟加载机构、双膜片弹性联轴器、测功机、第一水冷机、第二水冷机、控制柜组成；

电主轴通过夹持机构固定在地平铁上，切削力模拟加载机构通过四分量测力仪与地平铁固连，双膜片弹性联轴器一端与切削力模拟加载机构中的加载棒连接，另一端与测功机连接，测功机固连在地平铁上，第一水冷机与电主轴连接，第二水冷机与测功机连接，控制柜与测功机、第一水冷机、第二水冷机、电主轴连接；

夹持机构由上v型铁、下v型铁、v型铁支架、锁紧螺栓、上下v型铁夹紧螺栓、高度调节螺栓组成；

上v型铁、下v型铁通过上下v型铁夹紧螺栓连接成为一个整体，v型铁支架上设置有滑槽，，下v型铁通过设置在滑槽内的锁紧螺栓与v型铁支架固连，高度调节螺栓设置在下v型铁底部与v型铁支架之间；

切削力模拟加载机构由切削力加载支座、方形支座、方形支座锁紧螺母、丝杆、径向力加载弹簧、径向力加载压板、径向力加载轴承、加载棒、径向力加载顶丝、轴向力弹簧压套、轴向力加载弹簧、轴向力加载轴承组成；

切削力加载支座固连在四分量测力仪上端，方形支座中部开设有圆形通孔，径向力加载轴承安装在方形支座的通孔中，丝杆设置在方形支座上端且丝杆与方形支座之间设置有径向力加载弹簧、径向力加载压板，径向力加载顶丝通过径向力加载压板固连在方形支座上端；方形支座通过其上设置的方形支座锁紧螺母与削力加载支座固连，加载棒通过轴向力弹簧压套固定在切削力加载支座上端的通孔中并露出两端；轴向力加载轴承、轴向力加载弹簧套置在加载棒上并与轴向力弹簧压套连接。

本发明的工作原理和使用过程：

本试验台采用机械加载装置，通过丝杆、径向力加载弹簧、径向力加载压板、径向力加载轴承的组合和径向力加载顶丝、轴向力弹簧压套、轴向力加载弹簧、轴向力加载轴承的组合实现两个方向切削力的加载，轴向力和径向力分别通过轴向力加载弹簧、径向力加载弹簧间接作用在加载棒上，从而有效降低了电主轴端面跳动对加载切削力产生的波动误差，该机构结构简单、便于操作而且具有较好的可靠性。

对于电主轴夹持机构本试验台采用上v型铁、下v型铁、v型铁支架组成的夹持机构，在该夹持机构中下v型铁与v型铁支架之间具有较高的配合精度，且下v型铁可以在v型铁支架的滑槽内上下移动，当需要调节电主轴中心高度时只需要松开锁紧螺栓，通过旋转高度调节螺栓即实现调整功能。

本发明的有益效果：

1、本装置结构简单，成本低廉，具有较好的可靠性。

2、下v型铁可以在v型铁支架的滑槽内上下移动，当需要调节电主轴中心高度时只需要松开锁紧螺栓，通过旋转高度调节螺栓即实现调整功能。

3、本试验装置采用机械加载装置，通过轴向力加载机构和径向力加载机构实现两个方向切削力的加载，轴向力和径向力均通过加载弹簧间接作用在加载棒上，从而有效降低了电主轴端面跳动对加载切削力产生的波动误差。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明夹持机构立体示意图。

图4为本发明夹持机构主视图。

图5为本发明切削力模拟加载机构立体示意图。

图6为本发明切削力模拟加载机构爆炸示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图6所示，一种大功率电主轴用模拟加载与可靠性试验装置，由电主轴1、夹持机构2、四分量测力仪3、切削力模拟加载机构4、双膜片弹性联轴器5、测功机6、第一水冷机7、第二水冷机8、控制柜9组成；

电主轴1通过夹持机构2固定在地平铁上，切削力模拟加载机构4通过四分量测力仪3与地平铁固连，双膜片弹性联轴器5一端与切削力模拟加载机构4中的加载棒408连接，另一端与测功机6连接，测功机6固连在地平铁上，第一水冷机7与电主轴1连接，第二水冷机8与测功机6连接，控制柜9与测功机6、第一水冷机7、第二水冷机8、电主轴1连接；

夹持机构2由上v型铁201、下v型铁202、v型铁支架203、锁紧螺栓204、上下v型铁夹紧螺栓205、高度调节螺栓206组成；

上v型铁201、下v型铁202通过上下v型铁夹紧螺栓205连接成为一个整体，v型铁支架203上设置有滑槽，下v型铁202通过设置在滑槽内的锁紧螺栓204与v型铁支架203固连，高度调节螺栓206设置在下v型铁202底部与v型铁支架203之间；

切削力模拟加载机构4由切削力加载支座401、方形支座402、方形支座锁紧螺母403、丝杆404、径向力加载弹簧405、径向力加载压板406、径向力加载轴承407、加载棒408、径向力加载顶丝409、轴向力弹簧压套410、轴向力加载弹簧411、轴向力加载轴承412组成；

切削力加载支座401固连在四分量测力仪3上端，方形支座402中部开设有圆形通孔，径向力加载轴承407安装在方形支座402的通孔中，丝杆404设置在方形支座402上端且丝杆404与方形支座402之间设置有径向力加载弹簧405、径向力加载压板406，径向力加载顶丝409通过径向力加载压板406固连在方形支座402上端；方形支座402通过其上设置的方形支座锁紧螺母403与削力加载支座401固连，加载棒408通过轴向力弹簧压套410固定在切削力加载支座401上端的通孔中并露出两端；轴向力加载轴承412、轴向力加载弹簧411套置在加载棒408上并与轴向力弹簧压套410连接。

本实施例的工作原理及使用过程：

本试验装置采用机械加载装置，通过丝杆404、径向力加载弹簧405、径向力加载压板406、径向力加载轴承407的组合和径向力加载顶丝409、轴向力弹簧压套410、轴向力加载弹簧411、轴向力加载轴承412的组合实现两个方向切削力的加载，轴向力和径向力分别通过轴向力加载弹簧411、径向力加载弹簧405间接作用在加载棒408上，从而有效降低了电主轴1端面跳动对加载切削力产生的波动误差，该机构结构简单、便于操作而且具有较好的可靠性。

对于电主轴夹持机构2本试验台采用上v型铁201、下v型铁202、v型铁支架203组成的夹持机构2，在该夹持机构2中下v型铁202与v型铁支架203之间具有较高的配合精度，且下v型铁202可以在v型铁支架203的滑槽内上下移动，当需要调节电主轴1中心高度时只需要松开锁紧螺栓204，通过旋转高度调节螺栓206即实现调整功能。