[發明專利]數控車床主軸可靠性加載試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201410290600.6
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104019986A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉闊;李焱;宋威;李洪濤;譚智;吳玉亮
• 申請（專利權）人: 沈陽機床（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

技術領域

本發明創造涉及機床主軸測試領域，具體為一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置及方法。

背景技術

主軸作為數控機床的主運動系統，是數控機床最重要的功能部件之一。機床的可靠性在很大程度上取決于主軸系統，其故障頻發且危害度高。而且，由于主軸的高速運動，在切削狀態下精度容易喪失。國內有關數控機床主軸的可靠性試驗起步較晚，目前對主軸的可靠性試驗主要在機床上進行且只能進行簡單的連續空運轉試驗、溫升試驗等，無法實現模擬動態切削力對主軸進行加載的情況，對于主軸精度衰退的測試更是匱乏。因此研發一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置及方法是本領域的技術人員亟待解決的問題。

發明內容

為了在主軸裝配到機床上之前對主軸進行可靠性試驗和精度衰退測試，并對主軸新產品或外購主軸進行性能評價，本發明創造的目的是提供一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，模擬主軸在機床切削狀態下的情況，實現對數控車床主軸的可靠性加載試驗和精度衰退測試，暴露主軸的早期故障并掌握主軸的精度衰退規律。

本發明創造的另一目的是提供一種數控車床主軸可靠性加載試驗方法。可以實現對被測主軸進行空運轉試驗、扭矩加載試驗、軸向和徑向加載試驗，用于暴露主軸的早期故障并掌握主軸的精度衰退規律。

為了解決上述技術問題，本發明創造采用如下技術方案：一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，包括試驗臺體和控制系統，試驗臺體上安裝有電機、徑向切削力模擬加載裝置、軸向切削力模擬加載裝置、軸承加載單元和扭矩加載系統。

所述的軸承加載單元由加載裝置和設在其內的芯軸構成。

所述的扭矩加載系統是，測功機的軸依次連接聯軸器Ⅰ、扭矩傳感器、聯軸器Ⅱ、軸承座組件和聯軸器Ⅲ。

被測主軸通過主軸箱固定在試驗臺體上。

電機通過皮帶驅動被測主軸，被測主軸的另一端面與卡盤連接，卡盤卡持芯軸，芯軸的另一端與聯軸器Ⅲ連接。

徑向切削力模擬加載裝置和軸向切削力模擬加載裝置分別與加載裝置活動連接。

液壓系統分別連接徑向切削力模擬加載裝置和軸向切削力模擬加載裝置。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，所述的徑向切削力模擬加載裝置是：支撐板Ⅰ通過可調支架Ⅰ和底板Ⅰ與試驗臺體固定，液壓缸Ⅰ安裝在支撐板Ⅰ上，液壓缸Ⅰ的末端依次安裝壓力傳感器Ⅰ和加載棒Ⅰ，加載棒Ⅰ與軸承加載單元的加載裝置活動連接。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，優選的，液壓缸Ⅰ的末端設有彈性裝置Ⅰ，壓力傳感器Ⅰ設在加載棒Ⅰ和彈性裝置Ⅰ之間。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，所述的軸向切削力模擬加載裝置是：支撐板Ⅱ通過可調支架Ⅱ和底板Ⅱ與試驗臺體固定，液壓缸Ⅱ安裝在支撐板Ⅱ上，液壓缸Ⅱ的末端依次安裝壓力傳感器Ⅱ和加載棒Ⅱ，加載棒Ⅱ與杠桿的一端活動連接，杠桿的另一端與軸承加載單元的加載裝置的端面活動連接。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，優選的，液壓缸Ⅱ的末端設有彈性裝置Ⅱ，壓力傳感器Ⅱ設在加載棒Ⅱ和彈性裝置Ⅱ之間。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，主軸箱通過墊板和調整墊與試驗臺體固定。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，扭矩加載系統通過X-Y工作臺固定在試驗臺體上。

上述的一種數控車床主軸可靠性加載試驗裝置，試驗臺體通過減振墊安裝在地面上。

一種數控車床主軸可靠性加載試驗方法，利用上述的試驗裝置，方法如下：

1)用千分表測定被測主軸初始狀態的徑向和軸向的回轉精度，及測定被測主軸初始狀態的靜剛度；

2)被測主軸通過主軸箱固定在試驗臺體上，電機通過皮帶驅動被測主軸運轉，對被測主軸進行72h的連續空運轉，每24h停機一次，測試被測主軸的回轉精度和靜剛度；

3)對被測主軸進行24h的加載試驗：扭矩加載系統通過軸承加載單元對被測主軸施加扭矩加載、徑向切削力模擬加載裝置通過軸承加載單元對被測主軸施加徑向模擬切削力載荷、軸向切削力模擬加載裝置通過軸承加載單元對被測主軸施加軸向模擬切削力載荷；電機通過皮帶驅動被測主軸運轉，同時，扭矩加載系統和/或徑向切削力模擬加載裝置和/或軸向切削力模擬加載裝置間歇式對被測主軸加載，每次加載時間不少于3min，每兩次加載之間的間歇時間不大于30s；加載試驗進行12h后停機一次，測試被測主軸的回轉精度和靜剛度；

4)加載試驗完成后，最后測試被測主軸的回轉精度和靜剛度。

本發明創造的有益效果是：