CN107014609B - 一种主轴箱疲劳试验机及主轴箱可靠性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床可靠性测试领域，尤其涉及一种主轴箱疲劳试验机及采用该种主轴箱疲劳试验机进行的主轴箱可靠性测试方法。该种主轴箱疲劳试验机通过对试件施加推力来模拟机床真实工作时工件受到的切削力，通过使用摩擦力对试件施加扭矩来模拟机床真实工作时工件受到的扭矩，把该试件与主轴箱连接，让主轴箱带动试件转动，进行可靠性测试，这样便能够较为真实地模拟出机床在真实工作的过程中主轴箱所受到的载荷，且几乎不用消耗材料和磨损刀具，在能够准确得出可靠性测试数据的同时大大降低了可靠性测试的成本，适于推广应用。

Description

一种主轴箱疲劳试验机及主轴箱可靠性测试方法

技术领域

本发明涉及机床可靠性测试领域，尤其涉及一种主轴箱疲劳试验机及采用该种主轴箱疲劳试验机进行的主轴箱可靠性测试方法。

背景技术

目前，工业是国民经济的主导，而提高机械制造技术，是实现国家工业化，进而实现工业、农业、科学技术和国防的现代化的普遍道路。提高机械制造技术水平最根本的就是提高零件的加工水平，而在零件加工领域，机床的使用无处不在，几乎所有的零件都可以通过机床加工。我国机床发展十分迅速，规模也越来越庞大，但是所制造出的机床精度很少能满足要求，大多在刚出厂时精度满足要求，但经过一段时间的使用后精度便急速下降，这也是目前国内机床发展的一大瓶颈。为了提高机床的可靠性，就必须要对机床进行可靠性测试，采集其故障数据进行分析。

在现阶段，机床可靠性测试所采用的测试方式主要有两种，第一种测试方法是使用计算机对机床的工作情况进行模拟，对可靠性进行分析，但这种方法的弊端就是由于模拟都是在理想的情况下，而在实际工作中会有各种不确定性，因此必然会有一些误差，使得即使模拟后得出可靠性符合要求，但到了现实工作中很可能会出现大的误差，影响机床的使用。第二种测试方法是使机床实际工作，切削试件来进行可靠性测试，这种测试方法的结果比较准确，但会浪费大量的材料，使可靠性测试的成本大幅增加。

机床的可靠性主要由其主轴箱内的主轴和传动部件决定，因此，对机床进行可靠性测试，主要是对主轴箱进行可靠性测试，从而获得机床的可靠性指标。众所周知，在机床实际工作的过程中，刀具切削工件时会对工件产生多个方向的切削力、弯矩和扭矩，而这些载荷通过工件传递到主轴箱，而也正是因为这些载荷传递到主轴箱的主轴和传动部件上，使得主轴箱的主轴和传动部件发生各类损耗，从而影响主轴箱的精度。而上述的第二种测试方法得出的结果较为准确正是因为其真实地提供了机床实际工作时主轴箱所受到的各类载荷，但同时，其需要浪费大量材料和对刀具磨损较大的缺点也极为凸显。

综上，在机床可靠性测试领域迫切需要寻找一种能够真实模拟机床在实际加工过程中其主轴箱的负载情况，且尽量减少材料的消耗，在保证结果的准确性的同时还能大幅度降低测试的成本的机床主轴箱可靠性测试方式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种主轴箱疲劳试验机，该种主轴箱疲劳试验机能在几乎不消耗材料的情况下真实模拟机床的主轴箱在实际加工过程中所承受的各项载荷，从而进行可靠性测试；还提供了采用该种主轴箱疲劳试验机对主轴箱进行的主轴箱可靠性测试方法。

(二)技术方案

为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种主轴箱疲劳试验机，包括基座、运动及载荷调节机构和夹持机构；所述基座适于安装主轴箱和动力源，所述运动及载荷调节机构设置在所述基座上，所述夹持机构设置在所述运动及载荷调节机构上；所述运动及载荷调节机构用于带动所述夹持机构至少分别沿X方向和Y方向运动并用于至少分别向X方向和Y方向传递推力；所述夹持机构适于夹持一试件的外圆周表面，所述夹持机构至少能够沿所述X方向和Y方向运动、能够对所述试件施加沿所述X方向、Y方向和Z方向上的推力并能够对所述试件的外圆周表面施加摩擦力；所述X方向为平行于主轴箱主轴的方向，所述Y方向为在水平面上与所述X方向垂直的方向，所述Z方向为垂直于水平面的方向。

进一步的，所述运动及载荷调节机构至少包括X向运动及加载机构和Y向运动及加载机构；所述X向运动及加载机构包括第一固定部、第一活动部、以及用于驱动所述第一活动部沿所述X方向运动的X向驱动机构，所述第一固定部安装在所述基座；所述Y向运动及加载机构包括第二固定部、第二活动部、以及用于驱动所述第二活动部沿所述Y方向运动的Y向驱动机构，所述第二固定部安装在所述第一活动部并跟随所述第一活动部运动，所述夹持机构设置在所述第二活动部上。

进一步的，所述第一固定部包括X向导向座、所述第一活动部包括X向滑块、所述X向驱动机构包括X向丝杆，所述X向滑块相对于所述X向导向座沿所述X方向滑动，所述X向丝杆轴向固定地安装在所述X向导向座，所述X向丝杆能够绕其轴线转动，所述X向丝杆的轴线平行于所述X方向，所述X向滑块设置有第一螺纹孔，所述X向丝杆与所述第一螺纹孔螺纹传动连接；所述X向丝杆布置第一应变片，所述第一应变片布置在位于所述X向导向座与所述X向滑块之间的一段X向丝杆上。

进一步的，所述X向丝杆的一端伸出所述X向导向座之外并连接有第一旋转驱动装置。

进一步的，所述第二固定部包括Y向导向座、所述第二活动部包括Y向滑块、所述Y向驱动机构包括Y向丝杆，所述Y向滑块相对于所述Y向导向座沿所述Y方向滑动，所述Y向丝杆轴向固定地安装在所述Y向导向座，所述Y向丝杆能够绕其轴线转动，所述Y向丝杆的轴线平行于所述Y方向，所述Y向滑块设置有第二螺纹孔，所述Y向丝杆与所述第二螺纹孔螺纹传动连接；所述Y向丝杆布置第二应变片，所述第二应变片布置在位于所述Y向导向座与所述Y向滑块之间的一段Y向丝杆上。

进一步的，所述Y向丝杆的一端伸出所述Y向导向座之外并连接有第二旋转驱动装置。

进一步的，所述夹持机构包括Z向导向座、上轴瓦、下轴瓦、上丝杆和下丝杆，所述上丝杆与所述Z向导向座的上端螺纹传动连接，所述上丝杆的轴向平行于所述Z方向，所述上丝杆的下端与所述上轴瓦可转动连接并能够带动所述上轴瓦沿所述Z方向滑动，所述下丝杆与所述Z向导向座的下端螺纹传动连接，所述下丝杆的轴向平行于所述Z方向，所述下丝杆的上端与所述下轴瓦可转动连接并能够带动所述下轴瓦沿所述Z方向滑动，所述下丝杆布置第三应变片，所述第三应变片布置在位于所述Z向导向座与所述下轴瓦之间的一段下丝杆上；所述上丝杆布置第四应变片，所述第四应变片布置在位于所述Z向导向座与所述上轴瓦之间的一段上丝杆上。

进一步的，所述上轴瓦的下表面设置有阻尼片，所述下轴瓦的上表面设置有阻尼片。

进一步的，所述下丝杆的下端连接有第三旋转驱动装置，所述上丝杆的上端连接有第四旋转驱动装置。

本发明还提供了一种采用上述的主轴箱疲劳试验机对主轴箱进行的主轴箱可靠性测试方法，包括以下步骤：A、取一待测主轴箱并安装在基座上；B、取一关于中轴线中心对称的试件，使所述试件与所述主轴箱的主轴连接，所述主轴的轴线与所述试件的中轴线共线；C、根据可靠性测试要求计算出机床真实工作时其刀具相对于工件的切削点、刀具对工件在各个方向上施加的切削力和刀具对工件施加的扭矩；D、调整所述夹持机构在所述X方向上的位置，以模拟刀具相对于工件的切削点，之后使所述夹持机构夹持所述试件的外圆周表；调整所述夹持机构对所述试件在所述X方向、Y方向和Z方向上施加的推力，使用上述推力来模拟刀具对工件在各个方向上施加的切削力；调整所述夹持机构的夹持力以调整所述夹持机构对所述试件的外圆周表面施加的摩擦力，使用上述摩擦力对所述试件施加的扭矩来模拟刀具对工件施加的扭矩；E、为所述主轴箱提供动力源，运行主轴箱，对主轴箱进行可靠性测试，并得到可靠性测试数据。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明所提供的主轴箱疲劳试验机及采用该种主轴箱疲劳试验机进行的主轴箱可靠性测试方法，其通过对试件施加推力来模拟机床真实工作时工件受到的切削力，通过使用摩擦力对试件施加扭矩来模拟机床真实工作时工件受到的扭矩，把该试件与主轴箱连接，让主轴箱带动试件转动，进行可靠性测试，这样便能够较为真实地模拟出机床在真实工作的过程中主轴箱所受到的载荷，且几乎不用消耗材料和磨损刀具，在能够准确得出可靠性测试数据的同时大大降低了可靠性测试的成本，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明的主轴箱疲劳试验机的结构示意图；

图2为本发明的主轴箱疲劳试验机在另一角度的结构示意图；

图3为X向运动及加载机构的结构示意图；

图4为Y向运动及加载机构的结构示意图；

图5为夹持机构的结构示意图。

【附图标记说明】

1-基座；11-动力源；

2-X向运动及加载机构；21-X向导向座；22-X向滑块；221-第一螺纹孔；23-X向丝杆；24-前板；241-第一闷盖；25-后板；251-第一透盖；26-第一手轮；27-轴承；28-X向导杆；

3-Y向运动及加载机构；31-Y向导向座；32-Y向滑块；321-第二螺纹孔；33-Y向丝杆；34-左板；341-第二闷盖；35-右板；351-第二透盖；36-第二手轮；37-轴承；38-Y向导杆；

4-夹持机构；41-Z向导向座；42-下轴瓦；43-下丝杆；44-第三手轮；45-上轴瓦；46-上丝杆；47-第四手轮；48-Z向导杆。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，在图3和图4中，为了能更清楚地说明结构，在X向滑块与X向丝杆之间作了局部放大的剖视图，在Y向滑块与Y向丝杆之间也作了局部放大的剖视图。

本发明中所使用的方向性指示(如X方向、Y方向、Z方向、上、下、前、后、左、右等)是为用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应随之改变。

主轴箱疲劳试验机

在机床实际工作的过程中，刀具切削工件时会对工件产生多个方向的切削力、弯矩和扭矩，而这些载荷通过工件传递到主轴箱，而也正是因为这些载荷传递到主轴箱的主轴和传动部件上，使得主轴箱的主轴和传动部件发生各类损耗，从而影响主轴箱的精度。因此，如果能模拟出上述的切削力、弯矩和扭矩，即可模拟出机床实际工作的过程中主轴箱所受的载荷，在该种模拟环境下进行的可靠性测试会比较准确。

为此，本发明提供了一种主轴箱疲劳试验机，如图1和图2所示，其包括基座1、运动及载荷调节机构和夹持机构4；基座1适于安装主轴箱(图中未示出)和动力源11。运动及载荷调节机构包括固定部和活动部，固定部固定在基座1，活动部与夹持机构4连接，使得夹持机构4能够相对于基座1运动，而同时由于主轴箱固定安装在基座1，因此运动及加载机构能够带动夹持机构4作相对于主轴箱的运动。运动及载荷调节机构适于带动夹持机构4沿X方向、Y方向和适于对夹持机构4施加沿X方向、Y方向上的推力；夹持机构4适于夹持关于中轴线中心对称的试件并对试件的外圆周表面施加压力(在试件转动后将转化为沿试件的外圆周表面的摩擦力)，即夹持机构4能够调节夹持力，夹持机构4还适于对试件施加沿Z方向上的推力；其中，X方向为平行于主轴箱的主轴的轴线的方向，Y方向为在水平面上与X方向垂直的方向，Z方向为垂直于水平面的方向。

基于上述结构，本发明中的运动及载荷调节机构具有两个功能：1、实现调节夹持机构4的位置的功能；2、实现调节对夹持机构4施加沿X方向和Y方向的推力的功能。夹持机构4也是具有两个功能：1、实现调节对试件施加沿Y方向的推力的功能；2、实现调节对试件的外圆周表面施加的压力(在试件转动后将转化为沿试件的外圆周表面的摩擦力)的功能。

在测试前先把主轴箱与试件连接，然后利用运动及载荷调节机构把夹持机构4的位置调节到适于夹持试件，并利用夹持机构4夹持试件。通过运动及载荷调节机构对夹持机构4施加沿X方向和Y方向的推力，即对试件施加了沿X方向和Y方向的推力；通过夹持机构4对试件施加沿Z方向的推力和对试件的外圆周表面施加压力(在试件转动后将转化为沿试件的外圆周表面的摩擦力，通过该摩擦力对试件产生扭矩)；采用上述的对试件沿X方向、Y方向和Z方向的推力来模拟机床真实工作过程中刀具对工件所施加的切削力，采用上述的摩擦力对试件产生的扭矩来模拟机床真实工作过程中刀具对工件所施加的扭矩，以及通过改变夹持机构4在X方向上相对于试件的位置来模拟机床真实工作过程中刀具对工件产生弯矩的位置点，即可模拟出机床真实工作过程中主轴箱所受的各类载荷，在该种模拟环境下进行的可靠性测试结果比较贴近实际。该种主轴箱疲劳试验机对主轴箱的加载并非在主轴箱上直接加载而是通过夹持试件，对试件进行加载，因此这种加载形式更加符合实际情况，达到真实模拟的目的。在测试的过程中由于只有试件与夹持机构4之间的摩擦，因此对主轴箱的磨损小。

在加载时，三个方向的推力与摩擦力的加载互不影响，分别可以调整所加载的大小。另外，改变夹持机构4的不同位置，模拟刀具相对于主轴箱的不同位置，还可改变主轴箱所受弯矩。

在本实施例中，运动及载荷调节机构能够拆分为两部分，分别为X向运动及加载机构2、Y向运动及加载机构3。X向运动及加载机构2包括第一固定部、第一活动部、以及设置在第一固定部与第一活动部之间的用于驱动第一活动部沿X方向运动的X向驱动机构，第一固定部安装在基座1。Y向运动及加载机构3包括第二固定部、第二活动部、以及设置在第二固定部与第二活动部之间的用于驱动第二活动部沿Y方向运动的Y向驱动机构，第二固定部安装在第一活动部并跟随第一活动部运动。夹持机构4设置在第二活动部。

X向运动及加载机构

优选地，如图3所示，第一固定部包括X向导向座21、第一活动部包括X向滑块22、X向驱动机构包括X向丝杆23，X向滑块22相对于X向导向座21沿X方向滑动，X向丝杆23轴向固定地安装在X向导向座21，X向丝杆23能够绕其轴线转动，X向丝杆23的轴线平行于X方向，X向滑块22设置有第一螺纹孔221，X向丝杆23与第一螺纹孔221螺纹传动连接。X向导向座21安装在基座1，使X向滑块22能够相对于基座1进行沿X方向的运动。在为X向滑块22导向的方式上，本实施方式采用X向导杆28，在X向滑块22上设置导向孔，导向孔与X向导杆28配合为X滑块导向；当然，也可采用滑轨等结构进行导向，上述替换均落入本发明的保护范围之内。

而为了得出X方向的推力，在X向丝杆23布置第一应变片，第一应变片布置在位于X向导向座21与X向滑块22之间的一段X向丝杆23上，当通过转动X向丝杆23对试件施加推力时，由于试件的位置固定，这使得X向导向座21与X向滑块22之间的相对距离也固定，这就使得位于X向导向座21与X向滑块22之间的一段X向丝杆23发生形变，X向丝杆23也会使得第一应变片发生形变，把第一应变片接入电桥，通过X向丝杆23的应变变化，导致第一应变片组织发生变化，从而使电桥输出的电压发生变化，通过检测这种变化得出X方向的推力。

进一步优选地，如图3所示，X向导向座21包括前板24和后板25，前板24和后板25均设置有轴承27，X向丝杆23通过轴承27支撑在前板24和后板25，前板24的轴承27处采用第一闷盖241封闭，后板25的轴承27处设置第一透盖251，X向丝杆23的一端从第一透盖251伸出X向导向座21之外并连接有第一手轮26。通过转动第一手轮26来调节夹持机构4沿X方向的运动和调节对夹持机构4在X方向上所施加的推力。当然，除了采用第一手轮26以外，也可采用其他旋转驱动装置如电机对X向丝杆23进行驱动。

Y向运动及加载机构

优选地，如图4所示，第二固定部包括Y向导向座31、第二活动部包括Y向滑块32、Y向驱动机构包括Y向丝杆33，Y向滑块32相对于Y向导向座31沿Y方向滑动，Y向丝杆33轴向固定地安装在Y向导向座31，Y向丝杆33能够绕其轴线转动，Y向丝杆33的轴线平行于Y方向，Y向滑块32设置有第二螺纹孔321，Y向丝杆33与第二螺纹孔321螺纹传动连接。Y向导向座31安装在X向滑块22，使得Y向导向座31能够跟随X向滑块22沿X方向运动，同时Y向滑块32能够相对于Y向导向座31沿Y方向运动，上述的结合使得Y向滑块32能够相对于基座1沿X方向和Y方向的运动。在为Y向滑块32导向的方式上，本实施方式采用Y向导杆38，在Y向滑块32上设置导向孔，导向孔与Y向导杆38配合为Y滑块导向；当然，也可采用滑轨等结构进行导向，上述替换均落入本发明的保护范围之内。

而为了得出Y方向的推力，在Y向丝杆33布置第二应变片，第二应变片布置在位于Y向导向座31与Y向滑块32之间的一段Y向丝杆33上，当通过转动Y向丝杆33对试件施加推力时，由于试件的位置固定，这使得Y向导向座31与Y向滑块32之间的相对距离也固定，这就使得位于Y向导向座31与Y向滑块32之间的一段Y向丝杆33发生形变，Y向丝杆也会使得第二应变片发生形变，把第二应变片接入电桥，通过Y向丝杆33的应变变化，导致第二应变片组织发生变化，从而使电桥输出的电压发生变化，通过检测这种变化得出Y方向的推力。

进一步优选地，如图4所示，Y向导向座31包括左板34和右板35，左板34和右板35均设置有轴承37，Y向丝杆33通过轴承37支撑在左板34和右板35，左板34的轴承37处采用第二闷盖341封闭，右板35的轴承37处设置第二透盖351，Y向丝杆33的一端从第二透盖351伸出Y向导向座31之外并连接有第二手轮36。通过转动第二手轮36来调节夹持机构4沿Y方向的运动和调节对夹持机构4在Y方向上所施加的推力。当然，除了采用第二手轮36以外，也可采用其他旋转驱动装置如电机对Y向丝杆33进行驱动。

夹持机构

优选地，如图5所示，夹持机构44包括Z向导向座41、上轴瓦45、下轴瓦42、上丝杆46和下丝杆43。上丝杆46与Z向导向座41的上端螺纹传动连接，可通过在Z向导向座的上端设置螺纹孔的方式实现，上丝杆46的轴向平行于所述Z方向，所述上丝杆46的下端与上轴瓦45可转动连接并能够带动上轴瓦45沿Z方向滑动。下丝杆43与Z向导向座41的下端螺纹传动连接，可通过在Z向导向座的下端设置螺纹孔的方式实现，下丝杆43的轴向平行于Z方向，下丝杆43的上端与下轴瓦42可转动连接并能够带动下轴瓦42沿Z方向滑动。Z向导向座41安装在Y向滑块32，使得Z向导向座41能够跟随Y向滑块32沿X方向和Y方向运动，同时上轴瓦45和下轴瓦42能够相对于Z向导向座41沿Z方向运动，上述的结合使得上轴瓦45和下轴瓦42能够相对于基座1进行沿X方向、Y方向和Z方向的运动，即夹持机构4能够相对于基座1进行沿X方向、Y方向和Z方向的运动。在为上轴瓦45和下轴瓦42导向的方式上，本实施方式采用两条Z向导杆48，在上轴瓦45和下轴瓦42上设置导向孔，导向孔与Z向导杆48配合为上轴瓦45和下轴瓦42导向。

该夹持机构44的使用方式如下：试件与主轴箱的主轴连接后，首先通过转动下丝杆43使下轴瓦42给予试件向上的推力，使用该推力模拟刀具的切削力，然后通过算出的扭矩，根据试件的直径，通过转动上丝杆46使下轴瓦42对试件施加压力，而在试件连接主轴箱并被主轴箱带动转动后，压力会转变成沿试件外圆周表面的摩擦力，摩擦力对试件产生扭矩，使用该扭矩模拟刀具对工件产生的扭矩。

而为了得出Y方向的推力和上轴瓦45与下轴瓦42对试件施加的夹持力，在下丝杆43布置第三应变片，第三应变片布置在位于Z向导向座41与所述下轴瓦42之间的一段下丝杆上，在上丝杆46布置第四应变片，第四应变片布置在位于Z向导向座41与所述上轴瓦45之间的一段上丝杆上。第三应变片和第四应变片接入电桥，通过下丝杆43的应变变化，导致第三应变片组织发生变化，通过上丝杆46的应变变化，导致第四应变片组织发生变化，从而使电桥输出的电压发生变化，通过检测这种变化得出所加载Y方向的推力大小和夹持力的大小。

进一步的优选地，上轴瓦45的下表面设置有阻尼片，下轴瓦42的上表面设置有阻尼片。增加阻尼片能够增加上轴瓦45和下轴瓦42对试件的最大摩擦系数，为测试提供较宽的数据范围。

进一步优选地，如图5所示，下丝杆43的下端连接有第三手轮44，上丝杆46的上端连接有第四手轮47。通过转动第三手轮44来调节试件沿Z方向的运动和调节对夹持机构4在Z方向上施加的推力，之后再通过转动第四手轮47来调节夹持机构4对试件施加的压力，也即对外圆周表面施加的摩擦力。当然，除了采用第三手轮44和第四手轮47以外，也可采用其他旋转驱动装置如电机对下丝杆43和上丝杆46进行驱动。

主轴箱可靠性测试方法

本发明提供一种采用上述的主轴箱疲劳试验机来对主轴箱进行的主轴箱可靠性测试方法，其包括以下步骤：

A、取一待测主轴箱并安装在基座上；

B、取一关于中轴线中心对称的试件，使试件与主轴箱的主轴连接，主轴的轴线与试件的中轴线共线；

C、根据可靠性测试要求计算出机床真实工作时其刀具相对于工件的切削点、刀具对工件在各个方向上施加的切削力和刀具对工件施加的扭矩；

D、调整夹持机构在X方向上的位置，以模拟刀具相对于工件的切削点，之后使夹持机构夹持试件的外圆周表；调整夹持机构对试件在X方向、Y方向和Z方向上施加的推力，使用上述推力来模拟刀具对工件在各个方向上施加的切削力；调整夹持机构的夹持力以调整夹持机构对试件的外圆周表面施加的摩擦力，使用上述摩擦力对试件施加的扭矩来模拟刀具对工件施加的扭矩；

E、为主轴箱提供动力源，运行主轴箱，对主轴箱进行可靠性测试，并得到可靠性测试数据。

之后，重新设定可靠性测试的要求，重复上述步骤C、D和E，完成在不同测试要求下的主轴箱可靠性测试。

该种测试方法通过对试件施加推力来模拟机床真实工作时工件受到的切削力，通过使用摩擦力对试件施加扭矩来模拟机床真实工作时工件受到的扭矩，再把该试件与主轴箱连接，让主轴箱带动试件转动，进行可靠性测试，这样便能够较为真实地模拟出机床在真实工作的过程中主轴箱所受到的载荷，且几乎不会消耗材料和磨损刀具，在能够准确得出可靠性测试数据的同时大大降低了可靠性测试的成本，适于推广应用。

在不冲突的情况下，上述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种主轴箱疲劳试验机，其特征在于：包括基座、运动及载荷调节机构和夹持机构；

所述基座适于安装主轴箱和动力源，所述运动及载荷调节机构设置在所述基座上，所述夹持机构设置在所述运动及载荷调节机构上；

所述运动及载荷调节机构用于带动所述夹持机构至少分别沿X方向和Y方向运动并用于至少分别向X方向和Y方向传递推力；

所述运动及载荷调节机构至少包括X向运动及加载机构和Y向运动及加载机构；

所述X向运动及加载机构包括第一固定部、第一活动部、以及用于驱动所述第一活动部沿所述X方向运动的X向驱动机构，所述第一固定部安装在所述基座；

所述第一固定部包括X向导向座，所述第一活动部包括X向滑块，所述X向驱动机构包括X向丝杆；

所述X向滑块相对于所述X向导向座沿所述X方向滑动；

所述夹持机构适于夹持一试件的外圆周表面，所述夹持机构至少能够沿所述X方向和Y方向运动、能够对所述试件施加沿所述X方向、Y方向和Z方向上的推力并能够对所述试件的外圆周表面施加摩擦力；

所述夹持机构包括Z向导向座、上轴瓦、下轴瓦、上丝杆和下丝杆；

所述X方向为平行于主轴箱主轴的方向，所述Y方向为在水平面上与所述X方向垂直的方向，所述Z方向为垂直于水平面的方向。

2.根据权利要求1所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：

所述Y向运动及加载机构包括第二固定部、第二活动部、以及用于驱动所述第二活动部沿所述Y方向运动的Y向驱动机构，所述第二固定部安装在所述第一活动部并跟随所述第一活动部运动，所述夹持机构设置在所述第二活动部上。

3.根据权利要求2所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：

所述X向丝杆轴向固定地安装在所述X向导向座，所述X向丝杆能够绕其轴线转动，所述X向丝杆的轴线平行于所述X方向，所述X向滑块设置有第一螺纹孔，所述X向丝杆与所述第一螺纹孔螺纹传动连接；

所述X向丝杆布置第一应变片，所述第一应变片布置在位于所述X向导向座与所述X向滑块之间的一段X向丝杆上。

4.根据权利要求3所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：所述X向丝杆的一端伸出所述X向导向座之外并连接有第一旋转驱动装置。

5.根据权利要求2所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：所述第二固定部包括Y向导向座，所述第二活动部包括Y向滑块，所述Y向驱动机构包括Y向丝杆；

所述Y向滑块相对于所述Y向导向座沿所述Y方向滑动；

所述Y向丝杆轴向固定地安装在所述Y向导向座，所述Y向丝杆能够绕其轴线转动，所述Y向丝杆的轴线平行于所述Y方向，所述Y向滑块设置有第二螺纹孔，所述Y向丝杆与所述第二螺纹孔螺纹传动连接；

所述Y向丝杆布置第二应变片，所述第二应变片布置在位于所述Y向导向座与所述Y向滑块之间的一段Y向丝杆上。

6.根据权利要求5所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：所述Y向丝杆的一端伸出所述Y向导向座之外并连接有第二旋转驱动装置。

7.根据权利要求2所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：

所述上丝杆与所述Z向导向座的上端螺纹传动连接，所述上丝杆的轴向平行于所述Z方向，所述上丝杆的下端与所述上轴瓦可转动连接并能够带动所述上轴瓦沿所述Z方向滑动；

所述下丝杆与所述Z向导向座的下端螺纹传动连接，所述下丝杆的轴向平行于所述Z方向，所述下丝杆的上端与所述下轴瓦可转动连接并能够带动所述下轴瓦沿所述Z方向滑动；

所述下丝杆布置第三应变片，所述第三应变片布置在位于所述Z向导向座与所述下轴瓦之间的一段下丝杆上；所述上丝杆布置第四应变片，所述第四应变片布置在位于所述Z向导向座与所述上轴瓦之间的一段上丝杆上。

8.根据权利要求7所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：所述上轴瓦的下表面设置有阻尼片，所述下轴瓦的上表面设置有阻尼片。

9.根据权利要求7所述的主轴箱疲劳试验机，其特征在于：所述下丝杆的下端连接有第三旋转驱动装置，所述上丝杆的上端连接有第四旋转驱动装置。

10.一种采用前述权利要求1-9任一项所述的主轴箱疲劳试验机对主轴箱进行的主轴箱可靠性测试方法，其特征在于包括以下步骤：

A、取一待测主轴箱并安装在基座上；

B、取一关于中轴线中心对称的试件，使所述试件与所述主轴箱的主轴连接，所述主轴的轴线与所述试件的中轴线共线；

C、根据可靠性测试要求计算出机床真实工作时其刀具相对于工件的切削点、刀具对工件在各个方向上施加的切削力和刀具对工件施加的扭矩；

D、调整所述夹持机构在所述X方向上的位置，以模拟刀具相对于工件的切削点，之后使所述夹持机构夹持所述试件的外圆周表面；调整所述夹持机构对所述试件在所述X方向、Y方向和Z方向上施加的推力，使用上述推力来模拟刀具对工件在各个方向上施加的切削力；调整所述夹持机构的夹持力以调整所述夹持机构对所述试件的外圆周表面施加的摩擦力，使用上述摩擦力对所述试件施加的扭矩来模拟刀具对工件施加的扭矩；

E、为所述主轴箱提供动力源，运行主轴箱，对主轴箱进行可靠性测试，并得到可靠性测试数据。

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