[发明专利]机床三向动态切削力随动模拟加载装置

权利要求书

1.一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：包括机床工作台（1）、Y轴滑动副（2）、X轴滑动副（3）、力加载系统、L型底板（7）、主轴芯棒（9）、轴承系统（8）和随动加载控制电路；所述力加载系统包括Y轴力加载装置（4）、X轴力加载装置（5）、Z轴力加载装置（6）；所述主轴芯棒（9）的下端装配于轴承系统（8）内，Z轴力加载装置（6）安装在L型底板（7）的拐角处，Z轴力加载装置（6）的输出轴和轴承系统（8）的下端面固定连接，Z轴力加载装置（6）的输出轴的轴心线和轴承系统（8）的轴心线同轴，Y轴力加载装置（4）、X轴力加载装置（5）分别安装在L型底板（7）的两个端部的上面，Y轴力加载装置（4）、X轴力加载装置（5）的输出轴分别和轴承系统（8）的外圆周面固定连接，L型底板（7）和X轴滑动副（3）固定连接并位于X轴滑动副（3）的上方，Y轴滑动副（2）和X轴滑动副（3）固定连接并位于X轴滑动副（3）的下方，且Y轴滑动副（2）的滑动方向和X轴滑动副（3）的滑动方向相垂直，Y轴滑动副（2）固定在机床工作台（1）上；Y轴力加载装置（4）、X轴力加载装置（5）、Z轴力加载装置（6）和随动加载控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：所述Y轴滑动副（2）包括固定在机床工作台（1）上的Y轴导轨（21）和设置在Y轴导轨上并和Y轴导轨配合的Y轴滑块（22），用于驱动Y轴滑块（22）滑动的Y轴丝杠副的一端和Y轴伺服电机（23）连接，Y轴伺服电机（23）经Y轴伺服驱动器和随动加载控制电路电连接；所述X轴滑动副（3）包括固定在Y轴滑块（22）上的X轴导轨（31）和设置在X轴导轨上并和X轴导轨配合的X轴滑块（32），用于驱动X轴滑块（32）滑动的X轴丝杠副的一端和X轴伺服电机（33）连接，X轴伺服电机（33）经X轴伺服驱动器和随动加载控制电路电连接。

3.根据权利要求1所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：所述轴承系统（8）包括轴承外座（81）、轴承端盖（82）、轴承（10）和轴承内座（83）；轴承（10）装配于轴承外座（81）内和主轴芯棒（9）下端外，轴承内座（83）和主轴芯棒（9）下端通过螺栓连接，轴承内圈（101）通过主轴芯棒（9）下端的台阶面和轴承内座（83）固定夹紧，轴承端盖（82）通过螺栓固定在轴承外座（81）的下端面，轴承外圈（102）由轴承外座（81）的内侧面台阶和轴承端盖（82）固定夹紧。

4.根据权利要求3所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：所述轴承（10）为双列圆锥滚子轴承。

5.根据权利要求1所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：所述力加载装置包括电动式激振器（401）、第一连杆（402）、拉压力传感器（403）和第二连杆（404），所述电动式激振器（401）、第一连杆（402）、拉压力传感器（403）和第二连杆（404）顺次连接。

6.根据权利要求2所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：所述随动加载控制电路包括微处理器，微处理器的用于输入机床Y轴、机床X轴位移信号的输入端分别和机床的机床Y轴位移光栅尺、机床X轴位移光栅尺电连接，微处理器的用于输出Y轴滑动副（2）位移控制信号的输出端和Y轴伺服驱动器电连接，Y轴伺服驱动器和Y轴伺服电机（23）电连接；微处理器的用于输出X轴滑动副（3）位移控制信号的输出端和X轴伺服驱动器电连接，X轴伺服驱动器和X轴伺服电机（33）电连接；微处理器的第三输出端、Y轴DA转换模块、Y轴功率放大电路、Y轴力加载装置（4）的Y轴电动式激振器依次电连接，微处理器的第四输出端、X轴DA转换模块、X轴功率放大电路、X轴力加载装置（4）的X轴电动式激振器依次电连接，微处理器的第五输出端、Z轴DA转换模块、Z轴功率放大电路、Z轴力加载装置（4）的Z轴电动式激振器依次电连接。

7.根据权利要求6所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：所述微处理器为DSP处理器或FPGA。

8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：Z轴力加载装置（6）的输出轴的轴心线和轴承系统（8）的轴心线同轴，轴承系统（8）的轴心线垂直于由Y轴力加载装置（4）和X轴力加载装置（5）的输出轴轴心线所确定的平面。

9.根据权利要求8所述的一种机床三向动态切削力随动模拟加载装置，其特征在于：Y轴力加载装置（4）的Y轴电动式激振器、X轴力加载装置（5）的X轴电动式激振器通过电动式激振器支座（50）和L型底板（7）固定连接，Z轴力加载装置（6）的Z轴电动式激振器直接安装在L型底板（7）的拐角处。