CN113155451A - 一种便携式数控车床主轴试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于机械试验设备技术领域，提供了一种便携式数控车床主轴试验装置，包括：主轴径向力模拟加载装置，主轴径向力模拟加载装置安装在数控车床刀架的刀座上，主轴加载单元装置，主轴加载单元装置通过模拟加载轴固定在数控车床的三爪卡盘上；防转动装置，的防转动装置固定在主轴轴向力模拟加载装置的尾座固定结构上。本发明设计了一种在不拆卸机床主轴的基础上，直接安装在车床主机上，可分别对主轴、刀架进行全工况模拟加载的便携式试验装置。利用该装置可以使数控车床主轴的模拟加载试验不局限于实验室环境，可用于任何场合的数控车床，并且调节方便、易于携带。

Description

一种便携式数控车床主轴试验装置

技术领域

本发明属于机械试验设备技术领域，尤其涉及一种便携式数控车床主轴试验装置。

背景技术

数控车床是装备制造业的最典型的一类“工作母机”，是发展各种高技术产业最有效的基础制造装备。目前我国数控车床最大的问题之一就是可靠性差、故障率高，严重影响了国产数控车床在国内外市场的竞争力和国内企业声誉。

可靠性试验和系能测试试验是获取产品可靠性数据的基础工作，也是提高产品可靠性的主要手段。纵观当前国内外数控车床的可靠性试验装置，大部分是在实验室环境中搭建特定的试验台架，通过电液伺服、气动加载的方式模拟主轴在实际切削加工过程中的切削力载荷。

现有技术的加载方式的缺点是加载装置成本高、体积大、环境污染严重，让行业技术人员望而却步；另外试验时需单独将主轴、刀架等被试件进行拆卸，并安装在特定的试验台上，脱离了车床本体，在一定程度上模拟载荷的精度降低，从而造成可靠性试验存在一定的误差，如发明专利CN111397891A，设计了一种非接触式全工况加载的电主轴可靠性试验装置，其使用环境为实验室，脱离了数控机床本体；发明专利CN109406125A为便携式实验装置，可用于现场跟踪试验，但其试验对象为加工中心主轴，该试验装置结构无法对量大面广型的数控车床主轴和刀架进行试验，适用性大打折扣。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种便携式数控车床主轴试验装置，旨在解决现有技术的加载方式的加载装置成本高、体积大、环境污染严重，让行业技术人员望而却步；另外试验时需单独将主轴、刀架等被试件进行拆卸，并安装在特定的试验台上，脱离了车床本体，在一定程度上模拟载荷的精度降低，从而造成可靠性试验存在一定的误差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种便携式数控车床主轴试验装置，包括：

主轴径向力模拟加载装置，的主轴径向力模拟加载装置安装在数控车床刀架的刀座上，通过压电陶瓷加载结构对主轴加载单元进行径向加载；

主轴轴向力模拟加载装置，主轴轴向力模拟加载装置安装在数控车床尾座的侧面，并通过压电陶瓷加载棒对主轴加载单元装置进行轴向力的模拟加载；

主轴加载单元装置，主轴加载单元装置通过模拟加载轴固定在数控车床的三爪卡盘上；

防转动装置，的防转动装置固定在主轴轴向力模拟加载装置的尾座固定结构上。

进一步的技术方案，主轴径向力模拟加载装置由刀架固定结构、压电陶瓷加载结构组成，的刀架固定结构由刀座径向固定底板和转向块组成，的刀座径向固定底板的一侧固定有凸台，凸台上开设有第一螺纹孔，刀座径向固定底板上开设有第二螺纹孔，的转向块上固定安装有第二凸台，转向块上设置有第三螺纹孔，第二螺纹孔与第三螺纹孔相互对应，并且在凸台表面设置有第四螺纹孔，第四螺纹孔上安装有压电陶瓷加载装置，的压电陶瓷加载结构包括加载棒支架、压力传感器、压电陶瓷加载棒、线性轴承以及压电陶瓷加载头，加载棒支架上开设有上平板，上平板上开设有用于固定线性轴承和支撑压电陶瓷加载棒圆形洞口，上平板上开设有用于固定线性轴承第五螺纹孔，加载棒支架上安装有下平板，下平板的边缘位置开设有通孔，通孔的位置与第二凸台的位置相互对应，用于将加载棒支架固定在转向块上，下平板上设置有用于固定压力传感器第六螺纹孔，加载棒支架的侧面固定安装有长方形平板，加载棒支架的中间位置用于安装压力传感器和压电陶瓷加载棒，压力传感器通过螺栓固定在下平板上，压力传感器上开设有用于连接压电陶瓷加载棒第七螺纹孔，线性轴承上开设有螺纹通孔，线性轴承套在压电陶瓷加载棒上，并与压电陶瓷加载棒保持同轴，压电陶瓷加载头的一端设置有螺纹结构，压电陶瓷加载头的另外一端设置有球形凹槽，压电陶瓷加载头与主轴加载装置相契合，用于完成对数控车床主轴加载单元的径向加载。

进一步的技术方案，主轴轴向力模拟加载装置由尾座固定结构、压电陶瓷加载结构组成；尾座固定结构固定在数控车床尾座的表面，压电陶瓷加载结构安装在尾座固定结构的表面，尾座固定结构与数控车床尾座同轴，尾座固定结构与数控车床尾座连接部位设置有第八螺纹通孔，尾座固定结构的一侧开设有用于安装拆卸用于固定尾座固定结构的螺栓沟槽，尾座固定结构的内部开设有空腔，尾座固定结构的表面设置有第十螺纹孔，用于固定主轴轴向力模拟加载装置与防转动装置，尾座固定结构的一侧连接主轴轴向力模拟加载装置、防转动装置和数控车床尾座，尾座固定结构的一侧设置有长方形轮廓，用于对刀架进行动力加载。

进一步的技术方案，的主轴加载单元装置由加载单元壳体、模拟加载轴、锁紧螺母、角接触球轴承、角接触球轴承、轴承垫圈、径向承载头、轴向承载头和加载单元壳体盖组成，加载单元内部设置有空腔，用于安装模拟加载轴、锁紧螺母、角接触球轴承、角接触球轴承和轴承垫圈，加载单元壳体的表面设置有第十一螺纹孔，用于固定加载单元壳体盖，加载单元壳体上安装有轴向承载球头，加载单元壳体与数控车床刀架相对的表面上安装径向承载头。

进一步的技术方案，加载单元壳体盖为一长方形平板，加载单元上设置有第十二螺纹通孔，用于连接加载单元壳体盖与加载单元壳体，的加载单元壳体上开设有洞口，用于模拟加载轴从此洞口穿过并利用三爪卡盘固定。

进一步的技术方案，的模拟加载轴的一端安装在洞口内部，角接触球轴承的内圈与模拟加载轴相配合，角接触球球轴承的外圈与空腔相配合，的轴承垫圈安装在模拟加载轴上，轴承垫圈与模拟加载轴相配合，角接触球轴承内圈与模拟加载轴外圈相配合，轴向与轴承垫圈相接触，轴承垫圈安装在角接触轴承和角接触球轴承的中间位置；锁紧螺母安装在角接触球轴承的轴向外侧，锁紧螺母的内圈与模拟加载轴的外圈相配合，锁紧螺母的轴向内侧与模拟加载轴的轴肩相接触。

进一步的技术方案，防转动装置为防转动板结构，防转动板安装在主轴径向力模拟加载装置尾座的侧面，防转动板的结构与主轴加载单元装置相配合，防转动板的表面设置有缝隙，防转动板的侧面设置有弹簧装置，弹簧装置的另一端与加载单元壳体对应表面相接触。

本发明实施例提供的一种便携式数控车床主轴试验装置，包括：主轴径向力模拟加载装置，的主轴径向力模拟加载装置安装在数控车床刀架的刀座上，通过压电陶瓷加载结构对主轴加载单元进行径向加载；主轴轴向力模拟加载装置，主轴轴向力模拟加载装置安装在数控车床尾座的侧面，并通过压电陶瓷加载棒对主轴加载单元装置进行轴向力的模拟加载；主轴加载单元装置，主轴加载单元装置通过模拟加载轴固定在数控车床的三爪卡盘上；防转动装置，的防转动装置固定在主轴轴向力模拟加载装置的尾座固定结构上。本发明设计了一种在不拆卸机床主轴的基础上，直接安装在车床主机上，可分别对主轴、刀架进行全工况模拟加载的便携式试验装置。利用该装置可以使数控车床主轴的模拟加载试验不局限于实验室环境，可用于任何场合的数控车床，并且调节方便、易于携带。该发明为数控车床主轴、刀架的可靠性研究，特别是可靠性试验和性能试验提供了有力支持，具有广泛的应用价值。

附图说明

图1为本发明的加载方案图；

图2为本发明的主轴径向力模拟加载装置的轴测投影图；

图3为本发明的刀座径向固定底板的轴测投影图；

图4为本发明的压电陶瓷加载装置的轴测投影图；

图5为本发明的加载棒支架的轴测投影图；

图6为本发明的刀架加载装置的轴测投影图；

图7为本发明的主轴轴向力模拟加载装置的轴测投影图；

图8为本发明的尾座固定结构的侧视图及剖面图；

图9为本发明的主轴加载单元装置的侧视图及剖面图；

图10为本发明的主轴加载单元装置的轴测投影图；

图11为本发明的主轴加载单元壳体的轴测投影图；

图12为本发明的防转动板的轴测投影图；

图13为本发明的防转动板的弹簧装置局部放大图。

附图中：1主轴径向力模拟加载装置、2数控车床三爪卡盘、3主轴加载单元装置、4防转动装置、5主轴轴向力模拟加载装置、6数控车床尾座、7数控车床刀架、8刀座径向固定底板、9转向块、10加载棒支架、11压力传感器、12压电陶瓷加载棒、13线性轴承、14压电陶瓷加载头、15尾座固定结构、16模拟加载轴、17加载单元壳体、18锁紧螺母、19轴向承载球头、20径向承载球头、21角接触球轴承二、22轴承垫圈、23角接触球轴承一、24加载单元壳体盖、25防转动板、26刀架承载头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种便携式数控车床主轴试验装置，包括：

主轴径向力模拟加载装置，的主轴径向力模拟加载装置安装在数控车床刀架的刀座上，通过压电陶瓷加载结构对主轴加载单元进行径向加载；

主轴轴向力模拟加载装置，主轴轴向力模拟加载装置安装在数控车床尾座的侧面，并通过压电陶瓷加载棒对主轴加载单元装置进行轴向力的模拟加载；

主轴加载单元装置，主轴加载单元装置通过模拟加载轴固定在数控车床的三爪卡盘上；

防转动装置，的防转动装置固定在主轴轴向力模拟加载装置的尾座固定结构上。

在本发明实施例中，本文发明的轴向、径向均相对于数控车床主轴来说，的X，Y，Z轴正负方向与斜床身数控车床坐标系方向保持一致。

主轴径向力模拟加载装置1安装在数控车床刀架7的刀座上，通过压电陶瓷加载结构对主轴加载单元装置3进行径向加载；主轴轴向力模拟加载装置5安装在数控车床尾座6侧面位置上，并通过压电陶瓷加载结构对主轴加载单元装置3进行轴向加载；主轴加载单元装置3利用数控车床三爪卡盘2自身的功能结构与数控车床进行连接；的防转动装置4固定在主轴轴向力模拟加载装置5的尾座固定结构上。

如图2~5所示，作为本发明的一种优选实施例，主轴径向力模拟加载装置由刀架固定结构、压电陶瓷加载结构组成，的刀架固定结构由刀座径向固定底板和转向块组成，的刀座径向固定底板的一侧固定有凸台，凸台上开设有第一螺纹孔，刀座径向固定底板上开设有第二螺纹孔，的转向块上固定安装有第二凸台，转向块上设置有第三螺纹孔，第二螺纹孔与第三螺纹孔相互对应，并且在凸台表面设置有第四螺纹孔，第四螺纹孔上安装有压电陶瓷加载装置，的压电陶瓷加载结构包括加载棒支架、压力传感器、压电陶瓷加载棒、线性轴承以及压电陶瓷加载头，加载棒支架上开设有上平板，上平板上开设有用于固定线性轴承和支撑压电陶瓷加载棒圆形洞口，上平板上开设有用于固定线性轴承第五螺纹孔，加载棒支架上安装有下平板，下平板的边缘位置开设有通孔，通孔的位置与第二凸台的位置相互对应，用于将加载棒支架固定在转向块上，下平板上设置有用于固定压力传感器第六螺纹孔，加载棒支架的侧面固定安装有长方形平板，加载棒支架的中间位置用于安装压力传感器和压电陶瓷加载棒，压力传感器通过螺栓固定在下平板上，压力传感器上开设有用于连接压电陶瓷加载棒第七螺纹孔，线性轴承上开设有螺纹通孔，线性轴承套在压电陶瓷加载棒上，并与压电陶瓷加载棒保持同轴，压电陶瓷加载头的一端设置有螺纹结构，压电陶瓷加载头的另外一端设置有球形凹槽，压电陶瓷加载头与主轴加载装置相契合，用于完成对数控车床主轴加载单元的径向加载；刀架固定结构由刀座径向固定底板8和转向块9组成。刀座径向固定底板8为带有凸台的长方体结构，刀座径向固定底板的凸台方向指向数控刀架7刀座的Z轴负方向的表面，且形状与数控刀架7刀座形状紧密契合，凸台处有四个螺纹孔用于将刀座径向固定底板8固定在刀座上，刀座径向固定底板8上方的长方体平板表面有六个螺纹孔用于连接转向块9。转向块9为带有凸台的长方体结构，转向块9下方的长方体平板设有六个通孔与刀座径向固定底板8上方长方体平板表面的螺纹孔位置一一对应，转向块9的长方体形状凸台指向Y轴正方向，并且在凸台垂直于车床主轴径向的表面上设有四个螺纹孔用于固定压电陶瓷加载装置。

参阅图2、图4所示，在本发明实施例中，压电陶瓷加载装置包括加载棒支架10，压力传感器11、压电陶瓷加载棒12、线性轴承13以及压电陶瓷加载头14。

参阅图2、图5所示，加载棒支架10上侧为一长方体平板（以下称为上平板）并在其对角线位置开出一个圆形洞口，用于固定线性轴承13和支撑压电陶瓷加载棒12，上平板还以圆形洞口圆心作为圆心设有四个圆周排列的螺纹孔，用于固定线性轴承13；加载棒支架10下侧为长方形平板（以下称下平板），下平板的两侧边缘位置各有两个通孔，孔的位置与转向块9凸台表面四个螺纹孔位置一一对应，用于将加载棒支架10固定在转向块9上，下平板的上表面以对角线交点为圆心有四个呈圆周排列的螺纹孔，用于固定压力传感器11；加载棒支架10侧面由两长方形平板支撑，中间位置为空腔结构用于安装压力传感器11和压电陶瓷加载棒12。

参阅图2、图4所示，压力传感器11选用圆柱形压力传感器，通过四个圆周排列的螺栓固定在加载棒支架10下平板的上表面，并且在压力传感器11上表面的圆心处有一螺纹孔用于连接压电陶瓷加载棒12；压电陶瓷加载棒12选用圆柱形压电陶瓷，此圆柱长度约18cm，通过压力传感器11上表面圆心处的螺纹孔将压电陶瓷加载棒12的下表面与压力传感器的上表面进行连接，压电陶瓷加载棒12具有一定长度，其中间偏上位置穿过加载棒支架10的上平板圆形洞口和线性轴承13。压电陶瓷加载棒12可利用其材料自身压电特性对主轴加载装置3进行加载；线性轴承13为圆法兰直线轴承，线性轴承下表面有四个圆周排列的直径为5.5mm的螺纹通孔，线性轴承13套在压电陶瓷加载棒12穿过加载棒支架上表面圆形洞口所漏出的部分，并且与压电陶瓷加载棒12保持同轴，将线性轴承13下表面螺纹孔与加载棒支架上平板表面四个圆周排列的螺纹孔一一对应，利用螺栓将线性轴承13固定到加载棒支架10上，用于防止压电陶瓷加载棒模拟加载力过大时发生弯曲；压电陶瓷加载头14整体呈圆柱形，在其与压电陶瓷加载棒13接触的一端有伸出的螺纹结构，在另外一端成半球形向内凹，与主轴加载装置上的轴向受力球头19和径向受力球头20形状契合，用于完成对数控车床主轴加载装置3的径向加载。

如图6和7所示，作为本发明的一种优选实施例，主轴轴向力模拟加载装置由尾座固定结构、压电陶瓷加载结构组成；尾座固定结构固定在数控车床尾座的表面，压电陶瓷加载结构安装在尾座固定结构的表面，尾座固定结构与数控车床尾座同轴，尾座固定结构与数控车床尾座连接部位设置有第八螺纹通孔，尾座固定结构的一侧开设有用于安装拆卸用于固定尾座固定结构的螺栓沟槽，尾座固定结构的内部开设有空腔，尾座固定结构的表面设置有第十螺纹孔，用于固定主轴轴向力模拟加载装置与防转动装置，尾座固定结构的一侧连接主轴轴向力模拟加载装置、防转动装置和数控车床尾座，尾座固定结构的一侧设置有长方形轮廓，用于对刀架进行动力加载。

在本发明实施例中，参阅图7所示，主轴轴向力模拟加载装置由尾座固定结构15、压电陶瓷加载结构组成；尾座固定结构15固定在数控车床尾座6顶尖处的表面上，压电陶瓷加载结构安装在尾座固定结构15的Z轴负方向的表面。

参阅图1、图7，尾座固定结构15呈圆柱形，尾座固定结构15与数控车床尾座6同轴并且Z轴正方向的表面圆周大小与数控车床尾座6的六边形结构外切圆相同。尾座固定结构15与数控车床尾座6连接部分有六个圆周排列的螺纹通孔，螺纹通孔位置与数控车床尾座6在Z轴正方向的侧面的六个螺栓位置相同，尾座固定结构15距离其自身Z轴正方向表面20cm设有一深40mm的沟槽，便于安装拆卸用于固定尾座固定结构15的螺栓；参阅图7所示，尾座固定结构15的内部为空腔结构，空腔结构的形状能够完整容纳数控车床尾座6的顶尖结构，这种设计一方面可以保证尾座固定结构15的刚度，另一方面可以充分利用数控车床尾座6的结构特征以及数控车床尾座6的Z轴位置移动系统；尾座固定结构15在Z轴负方向的圆柱表面上有七个螺纹孔，其中在表面中心位置处的四个螺纹孔用来固定主轴轴向力模拟加载装置5，边缘处分布的三个螺纹孔用来固定防转动装置4；尾座固定结构15连接主轴轴向力模拟加载装置5、防转动装置4和数控车床尾座6。在距尾座固定结构15圆柱体Z轴负方向的表面15mm处以长9cm，宽5cm的长方形为轮廓切除圆柱体部分结构，并且在切除的表面上面由四个螺纹孔，用于固定加载压电陶瓷加载装置，后续可用来对刀架进行动力加载。

参阅图6所示，将尾座固定结构15安装在数控车床尾座6的Z轴负表面，将刀架承载头26安装在数控车床刀架7的刀座位置，模拟数控车床刀架7的刀具受力情况，压电陶瓷加载装置的结构包括加载棒支架10，压力传感器11、压电陶瓷加载棒12、线性轴承13以及压电陶瓷加载头14安装在尾座固定结构15的切除表面，调整尾座固定结构的方向，使得压电陶瓷加载装置中的压电陶瓷加载头正对刀架承载头26，以达到模拟数控车床刀架7工作时的加载受力情况。

参阅图7所示，述的压电陶瓷加载装置与主轴径向力模拟加载装置1的压电陶瓷加载装置属于同一装置；在主轴轴向力模拟加载装置5压电陶瓷加载结构的加载棒支架10安装在尾座固定结构15的Z轴正方向的表面，加载棒支架10下平板两侧边缘的通孔与尾座固定结构15的Z轴正方向表面中心位置处的四个螺纹孔一一对应，通过螺栓连接加载棒支架10和尾座固定结构15；压电陶瓷加载结构中压力传感器11、压电陶瓷加载棒12以及压电陶瓷加载头14的安装方法与主轴径向力模拟加载装置相同。

如图9~11所示，作为本发明的一种优选实施例，主轴加载单元装置由加载单元壳体、模拟加载轴、锁紧螺母、角接触球轴承1、角接触球轴承2、轴承垫圈、径向承载头、轴向承载头和加载单元壳体盖组成，加载单元内部设置有空腔，用于安装模拟加载轴、锁紧螺母、角接触球轴承1、角接触球轴承2和轴承垫圈，加载单元壳体的表面设置有第十一螺纹孔，用于固定加载单元壳体盖，加载单元壳体上安装有轴向承载球头，加载单元壳体与数控车床刀架相对的表面上安装径向承载头。

在本发明实施例中，参阅图9所示，主轴加载单元装置由加载单元壳体17、模拟加载轴16、锁紧螺母18、角接触球轴承21、角接触球轴承23、轴承垫圈22、径向承载球头20、轴向承载球头19和加载单元壳体盖24组成。

参阅图9，图10和图11所示，加载单元壳体17的主体为长方体，内部为圆柱形空腔，用于安装模拟加载轴16、锁紧螺母18、角接触球轴承二21、角接触球轴承一23和轴承垫圈22；加载单元壳体16在未封闭端的表面四个角的位置分别有一螺纹孔，共有四个螺纹孔，用于固定加载单元壳体盖24；加载单元壳体17与未封闭端相对的表面中心位置有一螺纹孔用于安装轴向承载球头19，在加载单元壳体17与数控车床刀架相对的表面中心的位置有一螺纹孔，用于安装径向承载头19。

如图1和9所示，作为本发明的一种优选实施例，加载单元壳体盖为一长方形平板，加载单元上设置有第十二螺纹通孔，用于连接加载单元壳体盖与加载单元壳体，的加载单元壳体上开设有洞口，用于模拟加载轴从此洞口穿过并利用三爪卡盘固定。

在本发明实施例中，参阅图1、图9所示，加载单元壳体盖24为一长方形平板，加载单元壳体盖24的四个角分别有一个与加载单元壳体17对应位置上大小相同的螺纹通孔，用于连接加载单元壳体盖24与加载单元壳体17；加载单元壳体盖24在长方形对角线位置开有一圆形洞口，模拟加载轴16从此洞口穿过并利用数控车床三爪卡盘2固定。

如图1~5所示，作为本发明的一种优选实施例，的模拟加载轴的一端安装在洞口内部，角接触球轴承1的内圈与模拟加载轴相配合，角接触球球轴承1的外圈与空腔相配合，的轴承垫圈安装在模拟加载轴上，轴承垫圈与模拟加载轴相配合，角接触球轴承2内圈与模拟加载轴外圈相配合，轴向与轴承垫圈相接触，轴承垫圈安装在角接触轴承1和角接触球轴承2的中间位置；锁紧螺母安装在角接触球轴承2的轴向外侧，锁紧螺母的内圈与模拟加载轴的外圈相配合，锁紧螺母的轴向内侧与模拟加载轴的轴肩相接触。

在本发明实施例中，模拟加载轴16为圆柱体，并且为阶梯轴，模拟加载轴16直径较大的一端穿过加载单元壳体盖24上的圆形洞口；角接触球轴承一23的内圈与模拟加载轴16相配合并且利用模拟加载轴16的轴肩进行轴向定位，角接触球球轴承一23的外圈与加载单元壳体17的圆柱形空腔相配合；轴承垫圈22安装在角接触求轴承一23和角接触球轴承二21之间的模拟加载轴16上，轴承垫圈22的内圈与模拟加载轴16相配合，轴承垫圈22用于防止角接触球轴承一23和角接触球轴承二21的轴向窜动；角接触球轴承二21与和角接触球轴承一23为同一型号的角接触球轴承，角接触球轴承二21内圈与模拟加载轴16外圈相配合，轴向与轴承垫圈22相接触，并且与角接触球轴承一23按照“背靠背”的安装方式成对安装使用；锁紧螺母18安装在角接触球轴承二21的轴向外侧，锁紧螺母18的内圈与模拟加载轴16的外圈相配合，并且锁紧螺母18的轴向内侧表面与模拟加载轴16的轴肩相接触，防止主轴加载单元内部结构角接触球轴承一23、角接触球轴承二21和轴承垫圈22的轴向位置移动。主轴加载单元装置3由数控车床的三爪卡盘2固定住加载单元中的模拟加载轴16并令其与数控车床主轴保持同轴的位置。

如图12和13所示，作为本发明的一种优选实施例，防转动装置为防转动板结构，防转动板安装在主轴径向力模拟加载装置尾座的侧面，防转动板的结构与主轴加载单元装置相配合，防转动板的表面设置有缝隙，防转动板的侧面设置有弹簧装置，弹簧装置的另一端与加载单元壳体对应表面相接触。

在本发明实施例中，参阅图12、图13所示，技术方案中防转动装置4为防转动板25，防转动板25安装在主轴径向力模拟加载装置1的尾座固定结构15侧面，防转动板25的结构与主轴加载单元装置3相配合，防转动板25三面环绕加载单元并且与加载单元之间留有5mm缝隙，在防转动板25的两侧面结构的中心位置均有小型弹簧装置，弹簧装置的另一端分别与加载单元壳体17对应表面相接触，用来防止主轴径向力模拟加载装置1所加应力过大时主轴加载单元装置3发生转动。

本发明上述实施例中提供了一种便携式数控车床主轴试验装置，并基于该便携式数控车床主轴试验装置装置提供了转动设备、主轴加载单元系统，通过主轴径向力模拟加载装置的加装，获得了脱离实验室进行便携式加载实验的技术效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，包括：

主轴径向力模拟加载装置，所述主轴径向力模拟加载装置安装在数控车床刀架的刀座上，通过压电陶瓷加载结构对主轴加载单元进行径向加载；

主轴轴向力模拟加载装置，所述主轴轴向力模拟加载装置安装在数控车床尾座的侧面，并通过压电陶瓷加载棒对主轴加载单元装置进行轴向力的模拟加载；

主轴加载单元装置，所述主轴加载单元装置通过模拟加载轴固定在数控车床的三爪卡盘上；

防转动装置，所述的防转动装置固定在主轴轴向力模拟加载装置的尾座固定结构上。

2.根据权利要求1所述的便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，所述主轴径向力模拟加载装置由刀架固定结构、压电陶瓷加载结构组成，所述的刀架固定结构由刀座径向固定底板和转向块组成，所述的刀座径向固定底板的一侧固定有凸台，所述凸台上开设有第一螺纹孔，所述刀座径向固定底板上开设有第二螺纹孔，所述的转向块上固定安装有第二凸台，所述转向块上设置有第三螺纹孔，所述第二螺纹孔与第三螺纹孔相互对应，并且在凸台表面设置有第四螺纹孔，所述第四螺纹孔上安装有压电陶瓷加载装置，所述的压电陶瓷加载结构包括加载棒支架、压力传感器、压电陶瓷加载棒、线性轴承以及压电陶瓷加载头，所述加载棒支架上开设有上平板，所述上平板上开设有用于固定线性轴承和支撑压电陶瓷加载棒圆形洞口，所述上平板上开设有用于固定线性轴承第五螺纹孔，所述加载棒支架上安装有下平板，所述下平板的边缘位置开设有通孔，所述通孔的位置与所述第二凸台的位置相互对应，用于将所述加载棒支架固定在转向块上，所述下平板上设置有用于固定压力传感器第六螺纹孔，所述加载棒支架的侧面固定安装有长方形平板，所述加载棒支架的中间位置用于安装压力传感器和压电陶瓷加载棒，所述压力传感器通过螺栓固定在下平板上，所述压力传感器上开设有用于连接压电陶瓷加载棒第七螺纹孔，所述线性轴承上开设有螺纹通孔，所述线性轴承套在压电陶瓷加载棒上，并与所述压电陶瓷加载棒保持同轴，所述压电陶瓷加载头的一端设置有螺纹结构，所述压电陶瓷加载头的另外一端设置有球形凹槽，所述压电陶瓷加载头与主轴加载装置相契合，用于完成对数控车床主轴加载单元的径向加载。

3.根据权利要求2所述的便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，所述主轴轴向力模拟加载装置由尾座固定结构、压电陶瓷加载结构组成；所述尾座固定结构固定在数控车床尾座的表面，所述压电陶瓷加载结构安装在尾座固定结构的表面，所述尾座固定结构与数控车床尾座同轴，所述尾座固定结构与数控车床尾座连接部位设置有第八螺纹通孔，所述尾座固定结构的一侧开设有用于安装拆卸用于固定尾座固定结构的螺栓沟槽，所述尾座固定结构的内部开设有空腔，所述尾座固定结构的表面设置有第十螺纹孔，用于固定主轴轴向力模拟加载装置与防转动装置，所述尾座固定结构的一侧连接主轴轴向力模拟加载装置、防转动装置和数控车床尾座，所述尾座固定结构的一侧设置有长方形轮廓，用于对刀架进行动力加载。

4.根据权利要求3所述的便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，所述的主轴加载单元装置由加载单元壳体、模拟加载轴、锁紧螺母、角接触球轴承、角接触球轴承、轴承垫圈、径向承载头、轴向承载头和加载单元壳体盖组成，所述加载单元内部设置有空腔，用于安装所述模拟加载轴、锁紧螺母、角接触球轴承、角接触球轴承和轴承垫圈，所述加载单元壳体的表面设置有第十一螺纹孔，用于固定所述加载单元壳体盖，所述加载单元壳体上安装有轴向承载球头，所述加载单元壳体与所述数控车床刀架相对的表面上安装径向承载头。

5.根据权利要求4所述的便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，所述加载单元壳体盖为一长方形平板，所述加载单元上设置有第十二螺纹通孔，用于连接加载单元壳体盖与加载单元壳体，所述的加载单元壳体上开设有洞口，用于所述模拟加载轴从此洞口穿过并利用所述三爪卡盘固定。

6.根据权利要求5所述的便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，所述的模拟加载轴的一端安装在洞口内部，所述角接触球轴承的内圈与所述模拟加载轴相配合，所述角接触球球轴承的外圈与所述空腔相配合，所述的轴承垫圈安装在模拟加载轴上，所述轴承垫圈与模拟加载轴相配合，所述角接触球轴承内圈与所述模拟加载轴外圈相配合，轴向与所述轴承垫圈相接触，所述轴承垫圈安装在所述角接触轴承和所述角接触球轴承的中间位置；所述锁紧螺母安装在角接触球轴承的轴向外侧，所述锁紧螺母的内圈与所述模拟加载轴的外圈相配合，所述锁紧螺母的轴向内侧与所述模拟加载轴的轴肩相接触。

7.根据权利要求6所述的便携式数控车床主轴试验装置，其特征在于，所述防转动装置为防转动板结构，所述防转动板安装在所述主轴径向力模拟加载装置尾座的侧面，所述防转动板的结构与所述主轴加载单元装置相配合，所述防转动板的表面设置有缝隙，所述防转动板的侧面设置有弹簧装置，所述弹簧装置的另一端与所述加载单元壳体对应表面相接触。

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