[发明专利]基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统

说明书

本发明公开了基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统，包括：伺服动力刀架及支撑部件、切削力及扭矩加载部件和刀杆部件；所述伺服动力刀架及支撑部件包括：地平铁、伺服动力刀架、刀架支撑座、刀架台子；刀架台子通过刀架支撑座与地平铁锁固连接；伺服动力刀架固定在刀架台子上；切削力加载部件中的XYZ向电磁加载单元和Z向移动单元装设工作台上；工作台通过滑板与地平铁上端加载支撑座滑动连接；刀杆部件和Z向移动单元实现动力刀架的XYZ向加载和扭矩加载；本发明通过径向‑轴向电磁轴承和由U型铁芯与线圈组成的电磁铁实现对动力刀架的XYZ向加载和扭矩加载，模拟静、动态切削力和切削扭矩，方便开展伺服动力刀架可靠性试验。

技术领域

本发明属于数控装备可靠性试验技术领域；具体涉及一种基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统。

背景技术

数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床。它配备了多工位的伺服动力刀架，具有广泛的加工性能，不仅能够加工回转类零件，还可以铣平面、钻非中心孔等，在复杂零件的批量生产中显著提高了加工效率。然而，伺服动力刀架结构复杂、故障模式和故障类型多样，国产伺服动力刀架故障频繁，其可靠性水平与国际先进水平有一定的差距。数控机床的综合效率和加工产品的质量与伺服动力刀架的可靠性水平及性能密切相关。据统计，伺服动力刀架的故障数量占数控车床总故障数量的30%。而可靠性试验与测试是提高伺服动力刀架可靠性水平的技术手段，因此，对伺服动力刀架进行可靠性试验与测试研究具有重要意义。

针对伺服动力刀架的可靠性试验装置，目前大多数企业都是采用偏重试验或者空转试验，吉林大学等高校院所通过电液伺服、电磁推力、机械等加载方式来模拟伺服动力刀架实际动态切削力。其中电液伺服加载技术比较成熟，但电液伺服加载存在一些缺点，例如加载频率一般不超过100Hz、加载角度不容易调节、占用的空间大、液压油容易泄露等；电动推杆加载的缺点包括：加载频谱很低、带负荷启动困难、额定范围内输出力和速度不能无级调节、输出力较小等；电磁推力圆盘仅可以加载静态轴向拉力且具有体积大、发热严重、成本高、加工和装配困难等缺点。针对伺服动力刀架动力头所承受的切削扭矩，目前绝大多数都是采用测功机、磁粉制动器等模拟扭矩加载。然而测功机具有成本高、体积大等缺点；磁粉制动器不适合进行连续长时间试验等问题。针对以上问题，本发明为了更加贴近伺服动力刀架的实际使用工况和解决目前伺服动力刀架可靠性试验台存在的这些问题，提出了一种基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，克服现有技术无法同时便捷的对伺服动力刀架进行X、Y、Z三方向静、动态切削力和切削扭矩模拟加载的问题；提供了一种基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统；

基于电磁轴承加载的伺服动力刀架可靠性测试系统，它包括：伺服动力刀架及支撑部件、切削力及扭矩加载部件和刀杆部件；

所述的伺服动力刀架及支撑部件包括：地平铁1、伺服动力刀架4、刀架台子5、刀架支撑座6；刀架台子5通过刀架支撑座6与地平铁1锁固连接；伺服动力刀架4固定在刀架台子5上；

所述切削力及扭矩加载部件包括：加载支撑座2、工作台3、滑板7、左箱盖9、上箱体10、右箱盖13、V型块14、下箱体15、激光位移传感器A16、激光位移传感器B17、激光位移传感器C18、径向-轴向 电磁轴承12、L型板26、伺服电动缸27、联轴器28、三维测力仪29、加载工作台30、直线导轨31、连接端盖32、U型铁芯33、线圈34、S型拉压力传感器35、螺纹孔Ⅱ46；