高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機(jī)床作為工業(yè)母機(jī)，是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要基石，其可靠性發(fā)展已然成為制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性水平偏低的主要原因之一是其關(guān)鍵功能部件的可靠性水平較低，因此研究數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件可靠性試驗(yàn)裝置具有重要的實(shí)際意義。電主軸作為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件之一，其自身的可靠性水平對(duì)整機(jī)的可靠性水平有重要的影響。
[0003]在實(shí)際工況中，電主軸除了要完成切削加工外，還需要進(jìn)行松拉刀及換刀工作，現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于電主軸可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)方面，存在多種模擬扭矩及切削力加載試驗(yàn)，功能單一且不完善。
[0004]針對(duì)電主軸加載方面，方式一般分為接觸式加載和非接觸式加載，米用非接觸式電磁加載會(huì)對(duì)主軸產(chǎn)生電磁干擾。目前電液伺服加載技術(shù)完善，但存在的問題是，對(duì)于兩個(gè)方向加載即軸向力和徑向力模擬加載要用兩套電液伺服加載系統(tǒng)，價(jià)格昂貴;另外，電主軸多為臥式安裝，但實(shí)際過程中，立式安裝的電主軸更多，臥式安裝未能模擬真實(shí)的安裝環(huán)境，且臥式安裝不方便試驗(yàn)人員操作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提出一種高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的功能單一、價(jià)格昂貴和未能模擬真實(shí)的安裝環(huán)境的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置包括地平鐵、支撐臺(tái)架、主軸支撐部分、主軸扭矩加載部分、單液壓缸雙向切削力加載部分和換刀系統(tǒng)部分；
[0007]所述支撐臺(tái)架固定在所述地平鐵上，所述主軸支撐部分和所述主軸扭矩加載部分豎直固定在所述支撐臺(tái)架上，所述主軸扭矩加載部分與所述主軸支撐部分的電主軸連接實(shí)現(xiàn)扭矩加載，所述電主軸豎直方向設(shè)置，所述單液壓缸雙向切削力加載部分固定在所述地平鐵上，作用在所述主軸扭矩加載部分實(shí)現(xiàn)雙向切削力加載，所述換刀系統(tǒng)部分固定在所述支撐臺(tái)架上；
[0008]所述單液壓缸雙向切削力加載部分包括切削力加載部分和兩向加載箱體部分;所述切削力加載部分包括電液伺服加載裝置和移動(dòng)平臺(tái)，所述移動(dòng)平臺(tái)固定在所述地平鐵上，所述電液伺服加載裝置固定在所述移動(dòng)平臺(tái)上，所述移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)方向和所述電液伺服加載裝置的力的加載方向垂直；
[0009]所述兩向加載箱體部分包括兩向加載機(jī)構(gòu)殼體、旋轉(zhuǎn)單元支撐、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)單元、彈性加載板B、徑向加載臂、徑向加載臂支撐、軸向加載擺臂和徑向加載擺臂;旋轉(zhuǎn)單元支撐固定在所述兩向加載機(jī)構(gòu)殼體上，所述軸向加載擺臂和徑向加載擺臂分別通過一個(gè)所述旋轉(zhuǎn)單元設(shè)置在旋轉(zhuǎn)單元支撐和兩向加載機(jī)構(gòu)殼體之間，所述徑向加載臂支撐固定在所述兩向加載機(jī)構(gòu)殼體下端面，所述徑向加載臂下端和所述徑向加載臂支撐固定連接，上端和所述徑向加載擺臂的一端接觸，所述徑向加載擺臂的另一端的徑向加載頭和所述主軸扭矩加載部分的加載單元接觸，并垂直作用在加載單元上，所述彈性加載板B的一端和所述軸向加載擺臂固定連接，另一端和所述徑向加載臂靠近徑向加載臂支撐的一端固定連接，所述軸向加載擺臂的另一端通過軸向加載卡爪和主軸扭矩加載部分的加載單元接觸；
[0010]所述切削力加載部分中電液伺服加載裝置中的加載桿垂直作用在所述兩向加載箱體部分的彈性加載板B上。
[0011]所述主軸支撐部分還包括抱夾結(jié)構(gòu)、電主軸底座和底座支撐塊;所述電主軸固定在抱夾結(jié)構(gòu)上，兩端伸出，所述抱夾結(jié)構(gòu)和所述電主軸平行的一側(cè)壁固定在所述電主軸底座上，所述電主軸底座固定在所述底座支撐塊上，所述底座支撐塊固定在所述支撐臺(tái)架上。
[0012]所述主軸扭矩加載部分還包括彈性膜片聯(lián)軸器、測功機(jī)、S型拉壓力傳感器、加載棒和測功機(jī)基座;所述加載棒的一端裝卡在所述電主軸的三爪卡盤上，另一端通過所述彈性膜片聯(lián)軸器和所述測功機(jī)的輸出軸連接，所述電主軸、加載棒和測功機(jī)的輸出軸同軸，所述測功機(jī)通過所述測功機(jī)基座固定在所述支撐臺(tái)架上，所述S型拉壓力傳感器一端固定在所述測功機(jī)上，另一端固定在所述測功機(jī)基座上，所述加載棒為階梯軸。
[0013]所述加載單元包括左側(cè)防塵端蓋、加載單元外殼、冷卻銅管、軸承座、左側(cè)軸承、套筒、右側(cè)軸承、軸承端蓋、右側(cè)防塵端蓋和密封圈;所述左側(cè)軸承、套筒和右側(cè)軸承一側(cè)安裝在所述加載棒上，所述左側(cè)軸承和右側(cè)軸承與加載棒過盈配合，所述右側(cè)軸承內(nèi)環(huán)和所述加載棒的軸肩接觸定位，所述左側(cè)軸承和右側(cè)軸承的外環(huán)與所述軸承座之間采用過渡配合或間隙配合，所述軸承端蓋和所述軸承座一端緊固連接，軸承端蓋內(nèi)側(cè)和所述右側(cè)軸承內(nèi)環(huán)接觸，所述冷卻銅管套在所述軸承座的外圓柱面上，所述加載單元外殼套在所述冷卻銅管上，加載單元外殼靠近左側(cè)軸承一端和所述軸承座固定連接，所述左側(cè)防塵端蓋和右側(cè)防塵端蓋分別和所述加載單元外殼緊固連接，所述左側(cè)防塵端蓋和右側(cè)防塵端蓋與加載棒接觸處設(shè)置有密封圈。
[0014]所述移動(dòng)平臺(tái)包括導(dǎo)軌支撐、導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器殼體、聯(lián)軸器、絲杠和絲杠支撐;所述伺服電機(jī)固定所述聯(lián)軸器殼體上，伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器和絲杠的一端連接，所述絲杠的另一端通過絲杠支撐設(shè)置在所述導(dǎo)軌支撐上，兩個(gè)平行的導(dǎo)軌設(shè)置在所述導(dǎo)軌支撐上，兩個(gè)所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述絲杠兩側(cè)并和所述絲杠平行，所述絲杠和一個(gè)絲杠螺母形成絲杠螺母副，所述絲杠螺母上固定有一個(gè)滑塊，所述滑塊和兩個(gè)導(dǎo)軌形成移動(dòng)副，所述導(dǎo)軌支撐通過一個(gè)底座支撐固定在所述支撐臺(tái)架上，所述電液伺服加載裝置固定在所述滑塊上。
[0015]所述電液伺服加載裝置還包括保持架、液壓缸、伺服閥、彈性加載板A、伺服加載工作臺(tái)、滑板、力傳感器和位移傳感器;所述滑板下端面通過所述伺服加載工作臺(tái)固定在所述滑塊上，所述滑板上端面四周設(shè)置有保持架，中間固定有液壓缸，所述液壓缸的活塞桿一端通過關(guān)節(jié)軸承和所述滑板連接，另一端和所述彈性加載板A的一端面連接，所述彈性加載板A的另一端面和所述加載桿連接，所述力傳感器測量所述加載桿的加載力，所述位移傳感器測量所述加載桿伸出的位移，所述伺服閥控制所述液壓缸的加載桿動(dòng)作。
[0016]所述彈性加載板A和彈性加載板B的結(jié)構(gòu)相同，所述彈性加載板A包括左連接板、右連接板和兩個(gè)套筒;所述左連接板和右連接板相對(duì)設(shè)置，左連接板和右連接板兩端通過兩個(gè)螺栓連接，兩個(gè)套筒設(shè)置在左連接板和右連接板之間，兩個(gè)套筒套在所述兩個(gè)螺栓上。
[0017]所述旋轉(zhuǎn)單元包括擺臂軸承、推力軸承、擺臂軸和擺臂鎖緊螺母;所述擺臂軸承和所述推力軸承依次設(shè)置在所述擺臂軸上，軸向加載擺臂或徑向加載擺臂和所述擺臂軸承配合，所述擺臂軸一端和所述旋轉(zhuǎn)單元支撐螺紋連接，并通過所述擺臂鎖緊螺母鎖緊，另一端和所述兩向加載機(jī)構(gòu)殼體連接，并設(shè)置有加載端蓋。
[0018]所述換刀系統(tǒng)部分包括機(jī)械手、刀柄、刀柄支架、換刀傳動(dòng)箱、換刀傳動(dòng)箱支架和換刀機(jī)械手電機(jī);所述換刀傳動(dòng)箱固定在所述換刀傳動(dòng)箱支架上，所述換刀機(jī)械手電機(jī)固定在所述換刀傳動(dòng)箱上，所述刀柄通過刀柄支架設(shè)置在所述換刀傳動(dòng)箱上端，所述換刀機(jī)械手電機(jī)帶動(dòng)所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)，所述機(jī)械手和所述刀柄配合實(shí)現(xiàn)換刀，所述換刀傳動(dòng)箱支架設(shè)置在主軸支撐部分的外側(cè)，兩端固定在所述支撐臺(tái)架上。
[0019]所述試驗(yàn)裝置還包括固定在支撐臺(tái)架上的油氣潤滑裝置、控制柜和冷卻裝置;所述控制柜對(duì)整個(gè)試驗(yàn)裝置進(jìn)行控制，所述油氣潤滑裝置和所述冷卻裝置對(duì)電主軸進(jìn)行潤滑和冷卻。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0021]1、本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置采用一套單液壓缸雙向切削力加載部分完成對(duì)電主軸軸向力與徑向力的兩向加載，降低制造成本，同時(shí)利用測功機(jī)對(duì)加載棒進(jìn)行扭矩加載，模擬電主軸在真實(shí)加工工件過程中所受的切削力和切削扭矩。通過對(duì)被測的機(jī)床主軸進(jìn)行模擬真實(shí)工況的可靠性試驗(yàn)，激發(fā)、暴露產(chǎn)品的故障，為產(chǎn)品的可靠性增長和評(píng)估提供實(shí)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0022]2、本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置利用一套單液壓缸雙向切削力加載部分實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜態(tài)加載;切削力幅值和加載頻率、動(dòng)力頭切削扭矩根據(jù)不同工況下動(dòng)態(tài)可調(diào)；
[0023]3、本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置采用了可拆卸的測功機(jī)工作臺(tái)，可以對(duì)測功機(jī)與加載棒脫離，使試驗(yàn)臺(tái)拆裝方便，便于更換各種型號(hào)的電主軸；
[0024]4、本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置可以同時(shí)完成可靠性試驗(yàn)及換刀試驗(yàn)，功能多元化；
[0025]5、本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置將電主軸立式安裝，更符合實(shí)際主軸安裝方式，可以模擬真實(shí)的加工環(huán)境，同時(shí)符合人體工學(xué)，操作更方便。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置中兩向加載箱體部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置中兩向加載箱體部分結(jié)構(gòu)外殼示意圖；
[0029]圖4為本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置中旋轉(zhuǎn)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置中徑向加載擺臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6為本實(shí)用新型的高速電主軸加載及換刀試驗(yàn)裝置中徑向加載臂支撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7為本實(shí)用新型的高速