CN115096567B - 一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于机械产品试验设备技术领域，提供了一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法，所述摆角铣头可靠性试验装置主要由旋转底座模块、可调节安装模块、轴向力和径向力加载与回转精度测量模块、扭矩加载模块、重复定位精度检测模块组成；可调节安装模块安装在旋转底座模块上；摆角铣头安装在可调节安装模块的后支座上；轴向力和径向力加载与回转精度测量模块、扭矩加载模块安装在可调节安装模块的支撑箱体内部；本发明公开了一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法，为开展摆角铣头可靠性台架试验提供了试验装置与技术支撑，克服了对数控加工中心摆角铣头高频动态载荷模拟加载、关键性能测试以及运动跟踪加载的难题。
Description
技术领域
本发明属于机械产品试验设备技术领域，尤其涉及一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法。
背景技术
目前国内机床行业得到了飞速的发展，但高端机床与国外先进水平仍有较大的差距，其中可靠性水平低是一个重要因素。具有摆角铣头的高端数控机床是五轴加工中心的典型结构类型，用来加工大型复杂结构件，具有加工精度和效率高的特点。摆角铣头的可靠性水平是影响加工中心整机可靠性的关键，因此开发摆角铣头可靠性试验装置与方法，进而开展可靠性试验，对提升摆角铣头的可靠性水平具有重要的意义。
目前现有专利或者文献没有涉及到摆角铣头可靠性试验装置的研究，专利CN110936227A一种摆角铣头专用的静态特性检测装置及测量方法，该装置直接对安装在机床上的摆角铣头末端施加一个静态力，然后测量其变形量，没有对摆角铣头的回转精度及重复定位精度等关键性能指标进行测量，也不能进行高频动态载荷的加载，更无法进行随动载荷的加载，因此无法进行摆角铣头动态特性的检测；专利CN104476325A一种双摆角万能铣头旋转轴定位精度测量装置，是对摆角铣头旋转轴定位精度进行测量，没有涉及载荷的模拟加载及转轴的回转精度的测量，因此无法实现复杂工况条件下的旋转轴定位精度检测。
在摆角铣头机床的实际加工过程中，摆角铣头加工轴的回转精度及摆动轴重复定位精度的高低直接决定了加工质量，在不同的载荷条件下、一定运行时间后，其精度必然会发生变化。
为避免上述技术问题，确有必要提供一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试摆角铣头可靠性的试验装置及试验方法，旨在解决目前现有专利或者文献没有涉及到摆角铣头可靠性试验装置的研究。
本发明是这样实现的，一种测试摆角铣头可靠性的试验装置，包括旋转底座模块、可调节安装模块、轴向力和径向力加载与回转精度测量模块、扭矩加载模块、重复定位精度检测模块以及摆角铣头；
摆角铣头安装在所述可调节安装模块上，用于调节摆角铣头B摆轴体的转轴线L1与旋转底座模块的旋转轴线L2同轴；
所述旋转底座模块上安装有轴向力和径向力加载与回转精度测量模块以及扭矩加载模块，通过旋转底座模块旋转工作，实现对摆角铣头转动摆角位置的加载与回转精度测量；所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块通过压电陶瓷促动器结构实现轴向力、径向力的高频动态模拟载荷的加载，通过电涡流传感器和红外激光接近开关传感器实现加工轴回转精度的测量；
所述扭矩加载模块通过控制电磁比例阀开口大小调节叶轮内外密闭腔的压力差来实现对摆角铣头扭矩的加载；
所述重复定位精度检测模块通过激光位移传感器与45度棱镜配合实现摆轴重复定位精度的测试。
进一步的技术方案，所述的旋转底座模块包括底座、驱动件、减速器、转盘以及转动平台；
所述底座的上表面开有3/4圆弧导轨槽、两个相互平行的直线导轨槽以及滚珠丝杠副导轨槽，所述底座的下表面开有圆柱腔体、并在圆柱腔体内表面开有圆形轴孔和十六个一定深度的M8螺纹孔；
所述转盘为圆柱形结构，所述转盘的底部开有圆柱形连接槽，在轴线方向上均匀地分布五个一定深度的螺纹孔；所述转动平台的上部有连接底盘的五个螺纹孔、安装直线滑轨的螺纹孔及安装支撑箱滚珠丝杠副的直线导轨槽；
所述驱动件及减速器为标准件；
所述标准件减速器通过十六个规格为M8的螺栓安装在底座底部的圆柱腔体内；所述标准件驱动件通过四个规格为M6的螺栓与所述减速器连接，电机输出轴通过平键与减速器的输入端连接；所述转盘的输入端通过单键与所述减速器连接；所述转动平台的圆弧导轨与底座上表面的圆弧导轨配合，并通过五个长度规格为M10的螺栓与转盘连接。
进一步的技术方案，所述可调节安装模块包括：支座、支撑座滚珠丝杠副、支座直线导轨、支撑箱、支撑箱直线导轨以及支撑箱滚珠丝杠副；
所述支撑座滚珠丝杠副包括：支座丝杠支座、支座轴承、支座丝杠、支座丝杠螺母以及支座丝杠旋钮；
所述支座直线导轨包括：支座滑轨以及支座滑块，
所述支撑箱直线导轨包括：支撑箱滑轨以及支撑箱滑块；
所述支撑箱滚珠丝杠副包括：支撑箱丝杠、支撑箱丝杠支座、支撑箱丝杠旋钮、支撑箱丝杠轴承以及支撑箱丝杠螺母；
所述支撑箱外形为长方体，支撑箱内部分为上下两层，支撑箱的上顶面与侧面为打开状态，支撑箱的内部有加载、测试机构安装所需的平台，支撑箱底部开有半圆柱槽、半圆柱槽中间部位开有矩形槽，用于安装滚珠丝杠副的传动；底座两边分别具有外伸边缘，每边外伸边缘分别开有四个规格为M6的螺纹通孔；
支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形径向加载槽、两个对称的圆柱形轴向加载槽，加载测试孔两侧及侧壁上开设有半圆柱槽，半圆槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；
所述支座上部为圆柱型阶梯，在边缘台阶处具有三个螺栓通孔，下部支撑为三角形的结构，在底部两边各有两个螺丝孔，所述支座的底部中轴线处开有半圆柱形槽，在半圆柱形槽中部有矩形安装槽；
所述支座直线导轨通过沉头螺栓安装在底座的两个直线导轨槽内；所述支座滚珠丝杠副包含的零件按照滚珠丝杠副的标准装配流程装配，并且通过螺柱连接安装在底座上的滚珠丝杠副导轨槽内；
支撑箱滑轨与支撑箱滑轨相互平行，并且均通过沉头螺柱连接安装在转动平台上的螺纹孔处；
所述支撑箱滚珠丝杠副包含的零件按照滚珠丝杠副的标准装配流程装配，并且通过螺柱连接安装在转动平台的滚珠丝杠副导轨槽内；
所述支座通过螺柱底的部两边的螺丝孔处与支座直线导轨的支座滑块、连接配合，并且所述支座底部的矩形安装槽与支座滚珠丝杠副上的支座丝杠螺母连接配合，通过旋转支撑箱丝杠旋钮调节支撑箱位置的作用；所述支撑箱的底座的外伸边缘的通孔通过螺栓与支撑箱直线导轨的支撑箱滑块固定连接，底部矩形通过一定深度的螺丝与支撑箱丝杠螺母固定配合。
进一步的技术方案，所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块包括刀柄、测试棒、加载支撑件、深沟球轴承、推力球轴承、轴向压电陶瓷加载棒组、轴向加载支撑件组、轴向压力传感器组、径向压电陶瓷加载棒组、径向压力传感器组、径向加载支撑件组、激光位移传感器传感器以及红外激光接近开关传感器；
所述支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形的径向压电陶瓷加载棒组的安装槽、两个对称的圆柱形的轴向压电陶瓷加载棒组的安装槽，侧壁开有三个半圆柱槽，三个半圆柱槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；
所述刀柄的头部锥形面能够与摆角铣头的末端锥形孔配合；所述加载支撑件靠近刀柄侧孔内通过过盈配合安装推力球轴承，靠近测试棒尾部侧通过过盈配合安装深沟球轴承；所述模拟刀具测试棒安装在刀柄上；两个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在前支撑箱前面开有的径向加载槽内；所述轴向加载件组通过底部螺纹安装在加载支撑件的圆柱侧面的两个螺纹孔内；两个相同型号的压力传感器分别通过螺纹连接安装在两个相同型号的压电陶瓷促动器和的螺纹孔端，另一端与两个球柱支撑件和接触；四个相同型号的压力传感器分别通过螺纹连接安装在四个相同型号的压电陶瓷促动器螺纹孔端；所述径向加载支撑件组通过螺纹连接安装在径向压力传感器组的末端螺纹孔内；四个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在支座侧间隔为九十度的四个矩形径向加载槽内，通过压电陶瓷促动器施加预紧力，从而实现在固定状态下进行准确的模拟加载。
进一步的技术方案，所述扭矩加载模块包括联轴器、扭矩测量仪、一级主动锥齿轮、一级从动锥齿轮、一级传动轴、一级支撑轴承、二级传动轴、二级主动锥齿轮、二级从动锥齿轮、二级支撑轴承、叶轮、箱体密封盖以及电磁比例阀；
所述二级传动轴支架为类三角形支架，顶部开有轴承安装孔，底部两边分别加工规格为M4的螺纹孔；
所述扭矩测量仪通过螺丝固定在支撑箱内的台阶上，输入轴通过联轴器与测试棒的末端进行连接；
所述一级主动锥齿轮通过键定位方式安装在扭矩测量仪的输出端；
所述一级支撑轴承通过过盈配合的方式安装在支撑箱上的一级轴孔内；
所述一级传动轴通过轴肩定位与一级支撑轴承过度配合；
所述一级从动锥齿轮通过平键定位方式安装在一级传动轴的输入端，并与一级主动锥齿轮齿合传动；
所述二级主动锥齿轮通过键定位和挡板固定的方式安装在一级传动轴的输出端；
所述二级支撑轴承安装在二级传动轴支架内；
所述二级传动轴通过轴肩固定方式与二级支撑轴承进行连接；
两个二级传动轴支架通过螺栓安装在支撑箱内的螺纹孔内；
所述二级从动锥齿轮通过平键定位及挡板固定方式安装在二级传动轴的输入端，二级从动锥齿轮与二级主动锥齿轮齿合；
所述叶轮通过平键定位及挡板固定方式安装在二级传动轴的输出端；
所述箱体密封盖通过螺栓安装在支撑箱侧面；
所述箱体密封盖上开有通气螺纹孔，电磁比例阀通过螺纹孔安装在箱体密封盖上。
进一步的技术方案，所述重复定位精度检测模块包括磁力支架、距离调节支架、激光位移传感器以及45度棱镜；
所述磁力支架外形为L形，尾端有一个磁力调节旋钮，通过转动旋钮调节磁力的有无和移动支架的位置，磁力支架顶端开有规格为M6的螺纹孔；
所述距离调节支架外形倒T形结构，中间开有U形槽，底部分别开有两个M4的螺纹孔用于固定传感器；
所述45度棱镜为五面体形状，该五面体形状底面与侧面为互相平行的平面，其中一个斜面为45度斜面；
所述磁力支架通过电磁吸力作用固定在摆角铣头的上部；
所述距离调节支架通过调节螺母安装在磁力支架上，可以通过调节螺母固定在U形槽的位置，调节上面固定传感器的上下位置；
所述激光位移传感器通过规格为M4的沉头螺丝连接在调节支架上；
所述45度棱镜通过强力胶水安装在摆角铣头的B摆轴体的上表面，45度斜面朝上。
一种测试摆角铣头可靠性的试验方法，包括以下步骤：
S1、试验前准备
（1）确定试验对象：
明确开展可靠性试验的摆角铣头的型号，摆角铣头为市场上常规类型的双摆角铣头，记录试验对象尺寸用于试验对象安装；
（2）试验对象安装：
①将试验对象摆角铣头的后端通过螺栓固定在支座上；
②旋转支座丝杠旋钮调整安装在支座上的摆角铣头相对于试验台底座位置，使B摆轴体轴线L1与旋转底座模块旋转轴线L2重合；
③旋转旋转支撑箱丝杠旋钮调整支撑箱相对于摆角铣头位置，使支撑箱上的刀柄配合安装在摆角铣头末端的刀槽内；
S2、确实试验工况
（1）首先分析试验对象的工况，明确试验对象的运转形况和受力情况,以及接下来开展转位试验还是加载试验；
（2）根据步骤（1）分析结果确定摆角铣头的转轴转速、摆轴的速度和角度范围；
（3）根据步骤（1）分析结果制定加载方案，其中包括加载力的类型、大小和周期，类型：径向力、轴向力、扭矩，动态(正弦、方波和三角波等规律)或静态；大小：各类型力的大小、幅值、频率；周期：试验对象在加载力运行多长时间测试一次性能指标；
S3、转位试验
（1）确定试验对象的初始性能状态；
根据首先对选定的试验对象进行初始性能指标测量，包括：动态和静态特性下的转轴回转轨迹测量和B摆轴体的重复定位精度，根据回转轨迹量化出回转精度，记录试验对象的初始性能状态；
（2）制定转位试验周期；
由于可靠性试验具有长时间、连续性，且转位试验=是针对试验对象在无载荷加载条件下运转试验后，其性能变化情况记录，因此需要确实运转的周期和综合性能测试的周期；
（3）运转试验对象；
根据步骤S2确定的试验对象摆角铣头的转轴转速和B摆轴体的摆动范围及速度运转试验对象，运转摆角铣头，并控制驱动件转动带动旋转平台，使旋转平台加载装置跟随摆角铣头摆轴同步转动；
S4、加载试验
（1）确定试验对象的初始性能状态；
根据首先对选定的试验对象进行初始性能指标测量，包括：动态和静态特性下的转轴回转轨迹测量和B摆轴体的重复定位精度，根据回转轨迹量化出回转精度，记录试验对象的初始性能状态；
（2）确定试验周期；
由于可靠性试验具有长时间、连续性，且加载试验是对试验对象在特性载荷条件下运转试验后，记录其性能变化情况，因此需要确实试验台在不同载荷下的运转周期和综合性能测试的周期；
（3）运转试验对象及转位同步；
根据步骤S2确定的试验对象摆角铣头的转轴转速和B摆轴体的摆动范围及速度运转试验对象，运转摆角铣头，并控制驱动件转动带动旋转平台，使旋转平台加载装置跟随摆角铣头摆轴同步转动；
（4）开启载荷加载；
根据步骤S2确定的载荷及步骤（2）制定的试验周期开启轴向力、径向力、扭矩的加载；
S5、指标性能测试
（1）静态性能测试；
主要对试验台在无试验载荷形况下，对试验对象转轴回转轨迹和B摆轴体的重复定位精度进行测量；下面两个测试过程均是在无载荷条件下进行；
①回转轨迹测量：在不同的速度条件下运转转轴，利用固定在支撑箱内两个互相垂直的电涡流位移传感器和红外激光接近开关传感器实时测量测试棒的圆跳动和转数并绘制运转轨迹，量化出回转精度；
②将摆角铣头调节到需要测量转角位置，将45度棱镜固定在加工轴外壳上，调节磁力支架及距离调节支架使激光位移传感器在45度棱镜正上方，转动摆角铣头B摆轴体后返回到需要测量角度位置，重复试验，记录测试数据，实现摆轴的重复定位精度的测量；
（2）动态性能测试；
主要对试验台在不同试验载荷形况下，对试验对象转轴回转轨迹和B摆轴体的重复定位精度进行测量；仅与上个步骤（1）静态性能测试不同在于，测试过程均在有载荷条件下进行，因此在加载载荷条件下重复步骤（1）静态性能测试，得出的测试数据为动态性能数据；
S6、数据处理及可靠性研究；
对步骤S5测量的误性能指标数据筛选，将筛选后的数据用于基于摆角铣头性能指标的退化模型建立、寿命模型建立、可靠性评估。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
1.扭矩加载方面的创新：相比现有的扭矩加载方式，本装置扭矩值和电磁比例阀开口形成闭环，运用PID控制电磁比例阀开口大小调节叶轮内外腔压力差，进而控制驱动叶轮转动过程中的扭矩，然后通过二级锥齿轮减速机构及联轴器等中间机构将扭矩加载到摆角铣头的转轴上，并利用扭矩仪实时测量扭矩值。该方案可提供范围大、精度高、稳定性强的扭矩载荷，且无需降温装置等优点。
2.旋转调节加载机构的创新：本装置旋转底座模块，通过控制驱动件运动带动旋转平台及其相应的加载装置，随摆角铣头的摆角铣头B摆轴实现同步旋转，因此实现加载装置对摆角铣头的运动的跟随加载。
3.高频动态载荷的加载及动态特性测量的创新：本装置能够满足可靠性试验过程中，采用压电陶瓷促动器对试验对象在运动过程中的轴向、径向的高频动态加载，结合扭矩加载部分能够满足对摆角铣头运转过程中所受高频动态载荷的模拟加载。利用两个形成垂直关系的电涡流传感器和一个红外激光接近开关传感器布置在支撑箱体内部随加载装置同步运动， 实现随摆角铣头B摆轴角度变化对转轴的回转轨迹的实时测量；利用安装位置可调激光位移传感器与45度棱镜组合，实现在载荷加载过程中对摆轴不同角度重复位置精度的测量；因此实现了对转轴和摆轴的动态特性测量，该装置具有功能全面和结构紧凑等优点。
本发明所述的摆角铣头可靠性试验方法系统地给出了针对于摆角铣头进行的可靠性试验方法的全套方案，包括确定试验前准备、确实试验工况、转位试验、加载试验、指标性能测试、数据处理及可靠性研究，使得摆角铣头的可靠性试验更加符合实际复杂工况，试验结果更真实、可靠。
附图说明
图1是本发明所述一种摆角铣头可靠性试验装置整体的轴测投影图；
图2a是本发明所述旋转底座模块的部分爆炸示意图1；
图2b是本发明所述旋转底座模块的部分爆炸示意图2；
图3a是本发明所述可调节安装模块的部分爆炸示意图；
图3b是本发明所述可调节安装模块的轴测投影图；
图4a是本发明所述轴向力和径向力加载与回转精度测试模块的轴的部分爆炸示意图；
图4b是本发明所述轴向力和径向力加载与回转精度测试模块的装配关系的俯视图；
图4c是本发明所述轴向力和径向力加载与回转精度测试模块的装配关系的侧视图；
图5a是本发明所述扭矩加载模块的轴测投影图；
图5b是本发明所述扭矩加载模块叶轮轴测投影视图；
图5c是本发明所述扭矩加载模块装配关系的轴测投影图；
图6a是本发明所述重重复定位精度检测模块的轴测投影图；
图6b是本发明所述重重复定位精度检测模块部分零件的侧视图；
图7是一种摆角铣头可靠性试验装置试验方法流程图。
附图中：旋转底座模块1，可调节安装模块2，轴向力和径向力加载与回转精度测量模块3，扭矩加载模块4，重复定位精度检测模块5，摆角铣头6；
底座101，驱动件102，减速器103，转盘104，转动平台105；
支座201，支撑座滚珠丝杠副202（包括：两个支座丝杠支座（202-1、202-7），两个支座轴承（202-2、202-5），支座丝杠202-3，支座丝杠螺母202-4，支座丝杠旋钮206），支座直线导轨203（包括：支座滑轨203-1，两个支座滑块（203-2、203-3）），支撑箱204，支撑箱直线导轨205（包括：两个支撑箱直线导轨（205-1、205-4），支撑箱滑块（205-2、205-3、205-5、205-6）），支撑箱滚珠丝杠副206（包括：支撑箱丝杠206-3，支撑箱丝杠支座（206-1、206-2），支撑箱丝杠旋钮206-7，两个支撑箱丝杠轴承（206-6、206-5），支撑箱丝杠螺母206-4）；
刀柄301，测试棒302，加载支撑件303，深沟球轴承304，推力球轴承305，轴向压电陶瓷加载棒组306（包括：两个相同型号的压电陶瓷促动器（306-1、306-2）），轴向加载支撑件组307（包括：两个球柱支撑件（307-1、307-2）），轴向压力传感器组308（包括：两个相同型号的压力传感器（308-1、308-2）），径向压电陶瓷加载棒组309（包括：四个相同型号的压电陶瓷促动器（309-1、309-2、309-3、309-4）），径向压力传感器组310（包括：四个相同型号的压力传感器（310-1、310-2、310-3、310-4）），径向加载支撑件组311（包括：四个球柱支撑件（311-1、311-2、311-3、311-4）），激光位移传感器传感器（312-1、312-2），红外激光接近开关传感器312-3；
联轴器401，扭矩测量仪402，一级主动锥齿轮403，一级从动锥齿轮404，一级传动轴405，一级传动轴支撑轴承406，二级传动轴407，二级主动锥齿轮408，二级从动锥齿轮409，二级传动轴支架410，两个二级支撑轴承411，叶片轮412，箱体密封盖413，电磁比例阀414；
磁力支架501，距离调节支架502，激光位移传感器503， 45度棱镜504，主轴电机601，固定结构602，A摆轴体603，B摆轴体604。
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-图6所示，为本发明提供的一种测试摆角铣头可靠性的试验装置，包括
旋转底座模块1、可调节安装模块2、轴向力和径向力加载与回转精度测量模块3、扭矩加载模块4、重复定位精度检测模块5以及摆角铣头6；
摆角铣头6安装在所述可调节安装模块2上，用于调节摆角铣头B摆轴体转轴线L1与旋转底座模块1的旋转轴线L2同轴；
所述旋转底座模块1上安装有轴向力和径向力加载与回转精度测量模块3以及扭矩加载模块4，通过旋转底座模块1旋转工作，实现对摆角铣头转动摆角位置的加载与回转精度测量；所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块3通过压电陶瓷促动器结构实现轴向力、径向力的高频动态模拟载荷的加载，通过电涡流传感器和红外激光接近开关传感器实现加工轴回转精度的测量；
所述扭矩加载模块4通过控制电磁比例阀开口大小调节叶轮内外密闭腔的压力差来实现对摆角铣头扭矩的加载；
所述重复定位精度检测模块5通过激光位移传感器与45度棱镜配合实现摆轴重复定位精度的测试。
旋转底座模块1的主要功能：可根据摆角铣头6的摆轴运动情况同步控制驱动件102转动，经减速器103带动转动平台105上的加载和测试装置，实现加载和测试装置相对摆轴运动实现同步调节，从而保持相对位置不变。
可调节安装模块2的主要功能：安装摆角铣头6，通过支撑座滚珠丝杠副202传动调节摆角铣头6的支座，从而调节摆角铣头6与试验台相对位置，使转盘104的轴线L1与摆角铣头6摆轴的轴线L2的旋转轴线重合；通过支撑箱滚珠丝杠副206传动带动支撑箱204及内部布置的加载和测试装置，实现加载与测试装置相对摆角铣头6位置的调节，从而满足不同型号及尺寸的摆角铣头6在试验台上的安装。
轴向力和径向力加载与回转精度测量模块3的主要功能：利用多组压电陶瓷促加载棒联动加载，并经过相应的支撑结构传动，实现摆角铣头6轴向和径向力的高频动态载荷的模拟加载；利用了两个安装位置相互垂直的电涡流位移传感器312与红外激光接近开关传感器分别检测转轴转动过程中的圆周跳动和转数，通过圆周跳动和转数标定，对转轴回转轨迹进行绘制。
重复定位精度检测模块的主要功能：利用激光位移传感器与45度棱镜实现摆角铣头B摆轴体604的重复定位精度的测量。
在本发明实施例中，如图2a、2b所示，作为本发明的一种优选实施例，所述的旋转底座模块1包括底座101、驱动件102、减速器103、转盘104、转动平台105；所述驱动件102为伺服电机；
所述底座101的上表面开有3/4圆弧导轨槽、两个相互平行的直线导轨槽以及滚珠丝杠副导轨槽，所述底座101的下表面开有圆柱腔体、并在圆柱腔体内表面开有圆形轴孔和16个一定深度的M8螺纹孔；
所述转盘104为圆柱形结构，所述转盘104的底部开有圆柱形连接槽，在轴线方向上均匀地分布五个一定深度的螺纹孔；所述转动平台105的上部有连接底盘的五个螺纹孔、安装直线滑轨的螺纹孔、及安装支撑箱滚珠丝杠副的直线导轨槽；
所述驱动件102及减速器103为标准件；
所述标准件减速器103通过16个规格为M8的螺栓安装在底座101底部的圆柱腔体内；所述标准件驱动件102通过4个规格为M6的螺栓与所述减速器103连接，电机输出轴通过平键与减速器的输入端连接，从而实现扭矩与运动的传递；所述转盘104的输入端通过单键与所述减速器103连接，从而实现扭矩和运动的传递；所述转动平台105的圆弧导轨与底座101上表面的圆弧导轨配合，并通过五个长度规格为M10的螺栓与转盘104连接。
（1）所述驱动件102的输出端将扭矩及旋转运动传递给减速器103的输入端。
（2）减速器103的输出轴通过键连接带动转盘104进行旋转运动。
（3）转盘104与转动平台105通过螺栓连接，实现转盘105的旋转运动。
在本发明实施例中，如图3a、3b所示，作为本发明的一种优选实施例，所述可调节安装模块2包括：支座201、支撑座滚珠丝杠副202、支座直线导轨203、支撑箱204、支撑箱直线导轨205以及支撑箱滚珠丝杠副206；
所述支撑座滚珠丝杠副202包括：支座丝杠支座（202-1、202-7）；支座轴承（202-2、202-5）；支座丝杠202-3，支座丝杠螺母202-4以及支座丝杠旋钮202-6；
所述支座直线导轨203包括：支座滑轨203-1，支座滑块（203-2、203-3）；
所述支撑箱直线导轨205包括：支撑箱滑轨（205-1、205-4），支撑箱滑块（205-2、205-3、205-5、205-6）；
所述支撑箱滚珠丝杠副206包括：支撑箱丝杠206-3、支撑箱丝杠支座206-1、206-2，支撑箱丝杠旋钮206-7，支撑箱丝杠轴承（206-6、206-5）以及支撑箱丝杠螺母206-4；
所述支撑箱204外形为长方体，支撑箱204的内部分为上下两层，支撑箱204的上顶面与侧面为打开状态，支撑箱204的内部有加载、测试机构安装所需的平台，支撑箱204底部开有半圆柱槽、半圆柱槽中间部位开有矩形槽，用于安装滚珠丝杠副的传动；底座两边分别具有外伸边缘，每边外伸边缘分别开有四个规格为M6的螺纹通孔；
支撑箱204靠近摆角铣头支座201侧开有间隔为90度的四个矩形径向加载槽、两个对称的圆柱形轴向加载槽，加载测试孔两侧及侧壁上开设有半圆柱槽，半圆槽用于安装电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；
所述支座201上部为圆柱型阶梯，在边缘台阶处具有三个螺栓通孔，下部支撑为三角形的结构，在底部两边各有两个螺丝孔，所述支座201的底部中轴线处开有半圆柱形槽，在半圆柱形槽中部有矩形安装槽；
所述支座直线导轨203通过沉头螺栓安装在底座101的两个直线导轨槽内；所述支座滚珠丝杠副202包含的零件按照滚珠丝杠副的标准装配流程装配，并且通过螺柱连接安装在底座101上的滚珠丝杠副导轨槽内；
所述支撑箱直线导轨205包括的支撑箱滑轨（205-1、205-4），支撑箱滑轨（205-1、205-4）相互平行，并且均通过沉头螺柱连接安装在转动平台105上的螺纹孔处；
所述支撑箱滚珠丝杠副206包含的零件按照滚珠丝杠副的标准装配流程装配，并且通过螺柱连接安装在转动平台105的滚珠丝杠副导轨槽内；
所述支座201通过螺柱底的部两边的螺丝孔处与支座直线导轨203的支座滑块（203-2、203-3）连接配合，并且所述支座201底部的矩形安装槽与支座滚珠丝杠副202上的支座丝杠螺母202-4连接配合，通过旋转支撑箱丝杠旋钮206-7调节支撑箱位置的作用；所述支撑箱204的底座的外伸边缘的通孔通过螺栓与支撑箱直线导轨205的支撑箱滑块（205-2、205-3、205-5、205-6）固定连接，底部矩形通过一定深度的螺丝与支撑箱丝杠螺母206-4固定配合，实现通过旋转支座丝杠旋钮202-6调节支座的位置的作用。
（1）摆角铣头6的主轴电机601穿过上部支座201上部的圆柱孔，通过螺柱将摆角铣头安装在支座201上。
（2）旋转支座丝杠旋钮202-6可实现安装在支座201上的摆角铣头6相对于试验台底座位置的调整。
（3）旋转支撑箱丝杠旋钮206-7实现支撑箱204相对于摆角铣头位置的调整。
在本发明实施例中，如图4a、4b、4c所示，作为本发明的一种优选实施例，所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块3包括刀柄301、测试棒302、加载支撑件303、深沟球轴承304、推力球轴承305、轴向压电陶瓷加载棒组306（包括：两个相同型号的压电陶瓷促动器（306-1、306-2））、轴向加载支撑件组307（包括：两个球柱支撑件（307-1和307-2））、轴向压力传感器组308（包括：两个相同型号的压力传感器（308-1和308-2））、径向压电陶瓷加载棒组309（包括：四个相同型号的压电陶瓷促动器（309-1、309-2、309-3、309-4））、径向压力传感器组310（包括：四个相同型号的压力传感器（310-1、310-2、310-3、310-4））、径向加载支撑件组311（包括：四个球柱支撑件（311-1、311-2、311-3和311-4））、激光位移传感器传感器（312-1、312-2）以及红外激光接近开关传感器312-3；
所述刀柄301为BT40-ER32-70刀柄，所述测试棒302为表面高精度的圆柱形金属棒；所述加载支撑件303外部为圆柱筒型，内部中间处的圆环轴肩将圆柱孔分为：靠近刀柄301侧和靠近测试棒尾部侧，所述深沟球轴承304为：GB／T276-94深沟球轴承61910-RZ；所述推力球轴承305为：GB／T301-1995推力球轴承51210；两个相同型号的压电陶瓷促动器306-1和306-2，外形尺寸为直径30mm，长度200mm的圆柱体，其下端有规格为M3的螺纹孔，单个的加载量程为-4kN到14kN；两个球柱支撑件307-1和307-2结构相同，外形为一个球形和圆柱形组合体，靠近圆柱底端具有长20mm、M12的螺杆，通过螺纹连接在加载支撑件303上；两个相同型号的压力传感器308-1和308-2为相同型号的量程为0-1000N的压力传感器；四个相同型号的压电陶瓷促动器309-1、309-2、309-3、309-4，外形尺寸为直径20mm，长度100mm的圆柱体，其下端有规格为M3的螺纹孔，每个促动器的加载量程为-2kN到8kN；所述四个相同型号的压力传感器（310-1、310-2、310-3、310-4）为相同型号的量程为0-1000N的压力传感器；
所述支撑箱204靠近摆角铣头支座201侧开有间隔为90度的四个矩形的径向压电陶瓷加载棒组309的安装槽、两个对称的圆柱形的轴向压电陶瓷加载棒组的安装槽，侧壁开有三个半圆柱槽用于安装电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；
所述刀柄301的头部锥形面能够与摆角铣头6的末端锥形孔配合；所述加载支撑件303靠近刀柄301侧孔内通过过盈配合安装推力球轴承305，靠近测试棒尾部侧通过过盈配合安装深沟球轴承304；所述模拟刀具测试棒302安装在刀柄301上；两个相同型号的压电陶瓷促动器（306-1和306-2）分别安装在前支撑箱204前面开有的径向加载槽内；所述轴向加载件组307通过底部螺纹安装在加载支撑件303的圆柱侧面的两个螺纹孔内；两个相同型号的压力传感器（308-1和308-2）分别通过螺纹连接安装在两个相同型号的压电陶瓷促动器（306-1和306-2）的螺纹孔端，另一端与两个球柱支撑件（307-1和307-2）接触，从而实现轴向力的传递；四个相同型号的压力传感器（310-1、310-2、310-3、310-4）分别通过螺纹连接安装在四个相同型号的压电陶瓷促动器（309-1、309-2、309-3、309-4）螺纹孔端；所述径向加载支撑件组311通过螺纹连接安装在径向压力传感器组310的末端螺纹孔内；四个相同型号的压电陶瓷促动器（309-1、309-2、309-3、309-4）分别安装在支座201侧间隔为90度的四个矩形径向加载槽内，通过压电陶瓷促动器施加预紧力，从而实现在固定状态下进行准确的模拟加载。
（1）摆角铣头带动刀柄301转动及测试棒302旋转。
（2）上位机界面基于PID控制轴向压电陶瓷加载棒组306与通过与轴向压力传感器组308测量值形成闭环回路，实现轴向的高频动态载荷的精确加载。
（3）上位机界面基于PID控制径向压电陶瓷加载棒组309与通过与径向压力传感器组310测量值形成闭环回路，实现径向的高频动态载荷的精确加载。
通过安装在支撑箱204内两个互相垂直的电涡流位移传感器312和红外激光接近开关传感器实时测量转轴的转速度、圆周跳动量及B摆轴体604的重复定位，通过测量转轴的转速度、圆周跳动量量化出回转精度和绘制回转轨迹。在本发明实施例中，如图5a、5b、5c所示，作为本发明的一种优选实施例，所述扭矩加载模块4包括联轴器401、扭矩测量仪402、一级主动锥齿轮403、一级从动锥齿轮404、一级传动轴405、一级支撑轴承406、二级传动轴407、二级主动锥齿轮408、二级从动锥齿轮409、二级支撑轴承411、叶轮412、箱体密封盖413以及电磁比例阀414；
扭矩测量仪402为标准件；
所述一级主动锥齿轮403为圆锥齿轮34×4，所述一级从动锥齿轮404、二级主动锥齿轮408以及二级从动锥齿轮409为相同型号的圆锥齿轮17×40；
所述一级支撑轴承406、二级支撑轴承411为相同型号的轴承，型号为GB／T276-94深沟球轴承61804-RZ；
所述二级传动轴支架410为类三角形支架，顶部开有轴承安装孔，底部两边分别加工规格为M4的螺纹孔；
所述叶轮412为径向叶轮，叶轮外直径为150mm，中间开有规格为M12的轴孔和键槽；
所述扭矩测量仪402通过螺丝固定在支撑箱204内的台阶上，输入轴通过联轴器401与测试棒302的末端进行连接；
所述一级主动锥齿轮403通过键定位方式安装在扭矩测量仪402的输出端；
所述一级支撑轴承406通过过盈配合的方式安装在支撑箱204上的一级轴孔内；
所述一级传动轴405通过轴肩定位与一级支撑轴承406过度配合；
所述一级从动锥齿轮404通过平键定位方式安装在一级传动轴407的输入端，并与一级主动锥齿轮齿合传动；
所述二级主动锥齿轮408通过键定位和挡板固定的方式安装在一级传动轴405的输出端；
所述二级支撑轴承411安装在二级传动轴支架410内；
所述二级传动轴通过轴肩固定方式与二级支撑轴承411进行连接；
两个二级传动轴支架410通过螺栓安装在支撑箱内的螺纹孔内；
所述二级从动锥齿轮409通过平键定位及挡板固定方式安装在二级传动轴407的输入端与二级主动锥齿轮408齿合；
所述叶轮412通过平键定位及挡板固定方式安装在二级传动轴407的输出端；
所述箱体密封盖413通过螺栓安装在支撑箱204侧面，用于密封支撑箱；
所述箱体密封盖413上开有通气螺纹孔，电磁比例阀414通过螺纹孔安装在箱体密封盖413上。
（1）摆角铣头摆轴带动测试棒302旋转，通过联轴器401将扭矩传递给扭矩测量仪402的输入端，扭矩测量仪402输出端将扭矩传递给锥齿轮传动机构，最后将扭矩及转动传递给叶轮412。
（2）叶轮在高速转动过程中密闭腔内外产生压力差现象，通过电磁比例阀调节密闭腔内外的压力差，从而实现叶轮扭矩的调节。
（3）通过电磁比例阀414开口大小与扭矩测量仪403形成闭环回路，通过PID控制实现加载扭矩大小的控制。
在本发明实施例中，如图6a、6b所示，作为本发明的一种优选实施例，所述重复定位精度检测模块5包括磁力支架501、距离调节支架502、激光位移传感器503以及45度棱镜504；
所述磁力支架501外形为L形，尾端有一个磁力调节旋钮，通过转动旋钮调节磁力的有无和移动支架的位置，磁力支架501顶端开有规格为M6的螺纹孔；
所述距离调节支架502外形倒T形结构，中间开有U形槽，底部分别开有两个M4的螺纹孔用于固定传感器；
所述503激光位移传感器的量程为50mm；
所述45度棱镜为五面体形状，该五面体形状底面与侧面为互相平行的平面，其中一个斜面为45度斜面；
所述磁力支架501通过电磁吸力作用固定在摆角铣头6的上部；
所述距离调节支架502通过调节螺母安装在磁力支架501上，可以通过调节螺母固定在U形槽的位置，调节上面固定传感器的上下位置；
所述激光位移传感器503通过规格为M4的沉头螺丝连接在调节支架502上；
所述45度棱镜通过强力胶水安装在摆角铣头6上B摆轴体604的上表面，45度斜面朝上。
（1）45度棱镜安装在摆角铣头6摆轴末端固定位置，45度斜面向上。
（2）选定需要测量的B摆轴体604的角度位置，并调节B摆轴体604处于该角度位置，通过调节磁力支架201、距离调节支架502，调节将激光位移传感器503处于在该测量角度下45度棱镜斜面正上方，记录激光位移传感器503的初始读数。
（3）多次运转摆角铣头6的B摆轴体604，然后运转B摆轴体604恢复到初始读数位置，记录测试读数。
（4）重复步骤（3）多次记录测试读数，平均多次记录的测试读数，计算与初始读数的差值。
（5）激光位移传感器503距离摆轴轴线L1的距离作为半径r，由于使用45度棱镜，激光位移传感器503的纵向测量差值即为摆轴旋转半径为r的圆弧重复定位误差值，量化为重复定位误差值。
如图7所示，一种测试摆角铣头可靠性的试验方法，包括以下步骤：
S1、试验前准备
（1）确定试验对象：
明确开展可靠性试验的摆角铣头6的型号，摆角铣头6为市场上常规类型的双摆角铣头6，记录试验对象尺寸用于试验对象安装；
（2）试验对象安装：
①将试验对象摆角铣头6的后端通过螺栓固定在支座201上；
②旋转支座丝杠旋钮202-6调整安装在支座201上的摆角铣头6相对于试验台底座位置，使B摆轴体轴线L1与旋转底座模块旋转轴线L2重合；
③旋转旋转支撑箱丝杠旋钮206-7调整支撑箱204相对于摆角铣头6位置，使支撑箱204上的刀柄301配合安装在摆角铣头6末端的刀槽内；
S2、确实试验工况
（1）首先分析试验对象的工况，明确试验对象的运转形况和受力情况,以及接下来开展转位试验还是加载试验；
（2）根据步骤（1）分析结果确定摆角铣头6的转轴转速、摆轴的速度和角度范围；
（3）根据步骤（1）分析结果制定加载方案，其中包括加载力的类型、大小和周期，类型：径向力、轴向力、扭矩，动态(正弦、方波和三角波等规律)或静态；大小：各类型力的大小、幅值、频率；周期：试验对象在加载力运行多长时间测试一次性能指标；
S3、转位试验
（1）确定试验对象的初始性能状态；
根据首先对选定的试验对象进行初始性能指标测量，包括：动态和静态特性下的转轴回转轨迹测量和B摆轴体604的重复定位精度，根据回转轨迹量化出回转精度，记录试验对象的初始性能状态；
（2）制定转位试验周期；
由于可靠性试验具有长时间、连续性，且转位试验主要是针对试验对象在无载荷加载条件下运转一定试验后，其性能变化情况记录，因此需要确实运转的周期和综合性能测试的周期；
（3）运转试验对象；
根据步骤S2确定的试验对象摆角铣头6的转轴转速和B摆轴体604的摆动范围及速度运转试验对象，运转摆角铣头，并控制驱动件102转动带动旋转平台，使旋转平台加载装置跟随摆角铣头摆轴同步转动；
S4、加载试验
（1）确定试验对象的初始性能状态；
根据首先对选定的试验对象进行初始性能指标测量，包括：动态和静态特性下的转轴回转轨迹测量和B摆轴体604的重复定位精度，根据回转轨迹量化出回转精度，记录试验对象的初始性能状态；
（2）确定试验周期；
由于可靠性试验具有长时间、连续性，且加载试验主要是对试验对象在特性载荷条件下运转一定试验后，记录其性能变化情况，因此需要确实试验台在不同载荷下的运转周期和综合性能测试的周期；
（3）运转试验对象及转位同步；
根据步骤S2确定的试验对象摆角铣头的转轴转速和B摆轴体604的摆动范围及速度运转试验对象，运转摆角铣头，并控制驱动件转动带动旋转平台，使旋转平台加载装置跟随摆角铣头摆轴同步转动；
（4）开启载荷加载；
根据步骤S2确定的载荷及步骤（2）制定的试验周期开启轴向力、径向力、扭矩的加载；
S5、指标性能测试
（1）静态性能测试；
主要对试验台在无试验载荷形况下，对试验对象转轴回转轨迹和B摆轴体604的重复定位精度进行测量；下面两个测试过程均是在无载荷条件下进行；
①回转轨迹测量：在不同的速度条件下运转转轴，利用固定在支撑箱204内两个互相垂直的电涡流位移传感器312和红外激光接近开关传感器实时测量测试棒的圆跳动和转数并绘制运转轨迹，量化出回转精度；
②将摆角铣头调节到需要测量转角位置，将45度棱镜504固定在加工轴外壳上，调节磁力支架501及距离调节支架502使激光位移传感器503在45度棱镜正上方，多次转动摆角铣头B摆轴体604后返回到需要测量角度位置，记录测试数据，实现摆轴的重复定位精度的测量；
（2）动态性能测试；
主要对试验台在不同试验载荷形况下，对试验对象转轴回转轨迹和B摆轴体604的重复定位精度进行测量；仅与上个步骤（1）静态性能测试不同在于，测试过程均在有载荷条件下进行，因此在加载载荷条件下重复步骤（1）静态性能测试，得出的测试数据为动态性能数据；
S6、数据处理及可靠性研究；
对步骤S5测量的误差较大的性能指标数据筛选剔除，将筛选后的数据用于基于摆角铣头性能指标的退化模型建立、寿命模型建立、可靠性评估。
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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于，包括
旋转底座模块、可调节安装模块、轴向力和径向力加载与回转精度测量模块、扭矩加载模块、重复定位精度检测模块以及摆角铣头；
摆角铣头安装在所述可调节安装模块上，用于调节摆角铣头B摆轴体的转轴线L1与旋转底座模块的旋转轴线L2同轴；
所述旋转底座模块上安装有轴向力和径向力加载与回转精度测量模块以及扭矩加载模块；所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块通过压电陶瓷促动器结构实现轴向力、径向力的高频动态模拟载荷的加载，通过电涡流传感器和红外激光接近开关传感器实现加工轴回转精度的测量；
所述扭矩加载模块通过控制电磁比例阀开口大小调节叶轮内外密闭腔的压力差来实现对摆角铣头扭矩的加载；
所述重复定位精度检测模块通过激光位移传感器与45度棱镜配合实现摆轴重复定位精度的测试。
2.根据权利要求1所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：
所述的旋转底座模块包括底座、驱动件、减速器、转盘以及转动平台；
所述底座的上表面开有3/4圆弧导轨槽、两个相互平行的直线导轨槽以及滚珠丝杠副导轨槽，所述底座的下表面开有圆柱腔体；
所述转盘为圆柱形结构，所述转盘的底部开有圆柱形连接槽，在轴线方向上分布有螺纹孔；所述转动平台的上部有连接底盘的螺纹孔、安装直线滑轨的螺纹孔、及安装支撑箱滚珠丝杠副的直线导轨槽；
所述减速器安装在底座底部的圆柱腔体内；所述驱动件与所述减速器连接，电机输出轴与减速器的输入端连接；所述转盘的输入端与所述减速器连接；所述转动平台的圆弧导轨与底座上表面的圆弧导轨配合，转动平台与转盘连接。
3.根据权利要求2所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述可调节安装模块包括：支座、支撑座滚珠丝杠副、支座直线导轨、支撑箱、支撑箱直线导轨以及支撑箱滚珠丝杠副；
所述支撑座滚珠丝杠副包括：支座丝杠支座、支座轴承、支座丝杠、支座丝杠螺母以及支座丝杠旋钮；
所述支座直线导轨包括：支座滑轨以及支座滑块，
所述支撑箱直线导轨包括：支撑箱滑轨以及支撑箱滑块；
所述支撑箱滚珠丝杠副包括：支撑箱丝杠、支撑箱丝杠支座、支撑箱丝杠旋钮、支撑箱丝杠轴承以及支撑箱丝杠螺母；
所述支撑箱外形为长方体，支撑箱内部分为上下两层，支撑箱的上顶面与侧面为打开状态，支撑箱的内部有加载、测试机构安装所需的平台，支撑箱底部开有半圆柱槽、半圆柱槽中间部位开有矩形槽；底座两边分别具有外伸边缘，每边外伸边缘分别开有螺纹通孔；
支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形径向加载槽、两个对称的圆柱形轴向加载槽，加载测试孔两侧及侧壁上开设有半圆柱槽，半圆槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；
所述支座直线导轨安装在底座的两个直线导轨槽内；所述支座滚珠丝杠副连接安装在底座上的滚珠丝杠副导轨槽内；
所述支撑箱滑轨与支撑箱滑轨相互平行，并且均通连接安装在转动平台上的螺纹孔处；
所述支撑箱滚珠丝杠副通过螺柱连接安装在转动平台的滚珠丝杠副导轨槽内；
所述支座通过螺柱底的部两边的螺丝孔处与支座直线导轨的支座滑块、连接配合，并且所述支座底部的矩形安装槽与支座滚珠丝杠副上的支座丝杠螺母连接配合；所述支撑箱与支撑箱直线导轨的支撑箱滑块固定连接，底部矩形与支撑箱丝杠螺母固定配合。
4.根据权利要求3所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述轴向力和径向力加载与回转精度测量模块包括刀柄、测试棒、加载支撑件、深沟球轴承、推力球轴承、轴向压电陶瓷加载棒组、轴向加载支撑件组、轴向压力传感器组、径向压电陶瓷加载棒组、径向压力传感器组、径向加载支撑件组、激光位移传感器传感器以及红外激光接近开关传感器；
所述支撑箱靠近摆角铣头支座侧开有间隔为九十度的四个矩形的径向压电陶瓷加载棒组的安装槽、两个对称的圆柱形的轴向压电陶瓷加载棒组的安装槽，侧壁开有三个半圆柱槽，三个半圆柱槽安装有电涡流传感器和红外激光接近开关传感器；
所述刀柄的头部锥形面能够与摆角铣头的末端锥形孔配合；所述加载支撑件靠近刀柄侧孔内安装推力球轴承，靠近测试棒尾部侧安装深沟球轴承；所述刀柄上安装有模拟刀具测试棒；两个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在前支撑箱前面开有的径向加载槽内；所述轴向加载件组通过底部螺纹安装在加载支撑件的圆柱侧面的两个螺纹孔内；两个相同型号的压力传感器的一端分别连接安装在两个相同型号的压电陶瓷促动器和的螺纹孔端，另一端与两个球柱支撑件和接触；四个相同型号的压力传感器分别连接安装在四个相同型号的压电陶瓷促动器螺纹孔端；所述径向加载支撑件组连接安装在径向压力传感器组的末端螺纹孔内；四个相同型号的压电陶瓷促动器分别安装在支座侧间隔为九十度的四个矩形径向加载槽内。
5.根据权利要求1所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述扭矩加载模块包括联轴器、扭矩测量仪、一级主动锥齿轮、一级从动锥齿轮、一级传动轴、一级支撑轴承、二级传动轴、二级主动锥齿轮、二级从动锥齿轮、二级支撑轴承、叶轮、箱体密封盖以及电磁比例阀；
所述扭矩测量仪固定在支撑箱内的台阶上，输入轴通过联轴器与测试棒的末端进行连接；
所述一级主动锥齿轮安装在扭矩测量仪的输出端；
所述一级支撑轴承安装在支撑箱上的一级轴孔内；
所述一级传动轴通过轴肩定位与一级支撑轴承配合；
所述一级从动锥齿轮安装在一级传动轴的输入端，并与一级主动锥齿轮齿合传动；
所述二级主动锥齿轮安装在一级传动轴的输出端；
所述二级支撑轴承安装在二级传动轴支架内；
所述二级传动轴与二级支撑轴承进行连接；
两个二级传动轴支架安装在支撑箱内的螺纹孔内；
所述二级从动锥齿轮安装在二级传动轴的输入端了，且同时二级从动锥齿轮与二级主动锥齿轮齿合；
所述叶轮通安装在二级传动轴的输出端；
所述箱体密封盖通过螺栓安装在支撑箱侧面；
电磁比例阀安装在箱体密封盖上。
6.根据权利要求1所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，其特征在于：所述重复定位精度检测模块包括磁力支架、距离调节支架、激光位移传感器以及45度棱镜；
所述磁力支架外形为L形，尾端有一个磁力调节旋钮，通过转动旋钮调节磁力的有无和移动支架的位置，磁力支架顶端开有螺纹孔；
所述距离调节支架外形倒T形结构，中间开有U形槽，底部开有螺纹孔用于固定传感器；
所述45度棱镜为五面体形状，该五面体形状底面与侧面为互相平行的平面，其中一个斜面为45度斜面；
所述磁力支架通过电磁吸力作用固定在摆角铣头的上部；
所述距离调节支架通过调节螺母安装在磁力支架上；
所述激光位移传感器连接在调节支架上；
所述45度棱镜通过强力胶水安装在摆角铣头的B摆轴体的上表面，45度斜面朝上。
7.一种测试摆角铣头可靠性的试验方法，其特征在于，建立于权利要求1-6任一所述的测试摆角铣头可靠性的试验装置，包括以下步骤：
S1、试验前准备
S1.1确定试验对象：
明确开展可靠性试验的摆角铣头的型号，摆角铣头为市场上常规类型的双摆角铣头，记录试验对象尺寸用于试验对象安装；
S1.2试验对象安装：
①将试验对象摆角铣头的后端通过螺栓固定在支座上；
②旋转支座丝杠旋钮调整安装在支座上的摆角铣头相对于试验台底座位置，使B摆轴体轴线L1与旋转底座模块旋转轴线L2重合；
③旋转旋转支撑箱丝杠旋钮调整支撑箱相对于摆角铣头位置，使支撑箱上的刀柄配合安装在摆角铣头末端的刀槽内；
S2、确实试验工况
S2.1首先分析试验对象的工况，明确试验对象的运转形况和受力情况,以及接下来开展转位试验还是加载试验；
S2.2根据步骤S2.1分析结果确定摆角铣头的转轴转速、摆轴的速度和角度范围；
S2.3根据步骤S2.1分析结果制定加载方案，其中包括加载力的类型、大小和周期;
S3、转位试验
S3.1确定试验对象的初始性能状态；
根据首先对选定的试验对象进行初始性能指标测量，包括：动态和静态特性下的转轴回转轨迹测量和B摆轴体的重复定位精度，根据回转轨迹量化出回转精度，记录试验对象的初始性能状态；
S3.2制定转位试验周期；
由于可靠性试验具有长时间、连续性，且转位试验=是针对试验对象在无载荷加载条件下运转试验后，其性能变化情况记录，因此需要确实运转的周期和综合性能测试的周期；
S3.3运转试验对象；
根据步骤S3.2确定的试验对象摆角铣头的转轴转速和B摆轴体的摆动范围及速度运转试验对象，运转摆角铣头，并控制驱动件转动带动旋转平台，使旋转平台加载装置跟随摆角铣头摆轴同步转动；
S4、加载试验
S4.1确定试验对象的初始性能状态；
根据首先对选定的试验对象进行初始性能指标测量，包括：动态和静态特性下的转轴回转轨迹测量和B摆轴体的重复定位精度，根据回转轨迹量化出回转精度，记录试验对象的初始性能状态；
S4.2确定试验周期；
由于可靠性试验具有长时间、连续性，且加载试验是对试验对象在特性载荷条件下运转试验后，记录其性能变化情况，因此需要确实试验台在不同载荷下的运转周期和综合性能测试的周期；
S4.3运转试验对象及转位同步；
根据步骤S2确定的试验对象摆角铣头的转轴转速和B摆轴体的摆动范围及速度运转试验对象，运转摆角铣头，并控制驱动件转动带动旋转平台，使旋转平台加载装置跟随摆角铣头摆轴同步转动；
S4.4开启载荷加载；
根据步骤S2确定的载荷及S4.2制定的试验周期开启轴向力、径向力、扭矩的加载；
S5、指标性能测试
S5.1静态性能测试；
主要对试验台在无试验载荷形况下，对试验对象转轴回转轨迹和B摆轴体的重复定位精度进行测量；下面两个测试过程均是在无载荷条件下进行；
①回转轨迹测量：在不同的速度条件下运转转轴，利用固定在支撑箱内两个互相垂直的电涡流位移传感器和红外激光接近开关传感器实时测量测试棒的圆跳动和转数并绘制运转轨迹，量化出回转精度；
②将摆角铣头调节到需要测量转角位置，将45度棱镜固定在加工轴外壳上，调节磁力支架及距离调节支架使激光位移传感器在45度棱镜正上方，转动摆角铣头B摆轴体后返回到需要测量角度位置，重复试验，记录测试数据，实现摆轴的重复定位精度的测量；
S5.2动态性能测试；
主要对试验台在不同试验载荷形况下，对试验对象转轴回转轨迹和B摆轴体的重复定位精度进行测量；仅与上个步骤S5.1静态性能测试不同在于，测试过程均在有载荷条件下进行，因此在加载载荷条件下重复步骤S5.1静态性能测试，得出的测试数据为动态性能数据；
S6、数据处理及可靠性研究；
对步骤S5测量的误性能指标数据筛选，将筛选后的数据用于基于摆角铣头性能指标的退化模型建立、寿命模型建立、可靠性评估。
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