高速电主轴动态加载装置

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1、说明书摘要本发明公布了一种高速电主轴动态加载装置，模拟电主轴的实际工作状况，包括支撑部分，加载系统以及自动控制系统；加载系统包括径向加载系统、轴向加载系统、扭矩加载系统以及代替刀柄固定于高速电主轴上的加载棒；径向加载系统和轴向加载系统使用压电陶瓷驱动器，将加载力通过一对配合使用的陶瓷球轴承作用在加载棒上；扭矩加载系统使用电力测功机，通过一个高速弹簧管联轴器对加载棒加载扭矩；本发明采用压电陶瓷驱动器，可对电主轴加载动态、高频的作用力，通过压力传感器、扭矩传感器和转速传感器采集加载力和扭矩数值，自动控制系统根

2、据数值的变化进行调节，加载精度高。可实现高速电主轴连续、稳定的动态高频加载，模拟高速电主轴在高速切削时的实际工作状况。4摘要附图4权利要求　书1.一种高速电主轴动态加载装置，其特征在于：包括支撑部分、加载系统和自动控制系统；所述加载系统包括轴向加载系统、径向加载系统、扭矩加载系统和代替刀柄固定于高速电主轴上的加载棒，加载棒上安装有轴承单元；所述径向加载系统包括径向加载压电陶瓷驱动器、径向滑块、径向位置调整机构、底面支撑板和径向加载系统外壳；所述径向加载压电陶瓷驱动器上端输出头顶在加载棒的轴承单元上，下端通

3、过双头螺栓连接压力传感器Ⅰ，压力传感器Ⅰ下端有一径向滑块，被径向位置调整机构支撑；所述轴向加载系统包括摆臂结构、轴向加载压电陶瓷驱动器、轴向滑块、轴向位置调整机构、侧垫板和轴向加载系统外壳；所述轴向加载压电陶瓷驱动器输出头顶在摆臂结构的下端顶板上，摆臂结构另一端顶在加载棒的轴承单元上，轴向加载压电陶瓷驱动器另一端通过双头螺栓连接压力传感器Ⅱ，压力传感器Ⅱ另一端顶在轴向滑块上，一起被轴向位置调整机构支撑；所述扭矩加载系统包括电力测功机、高速弹簧管联轴器、安全防护罩、逆变器，所述电力测功机通过弹簧管联轴器与电

4、主轴加载棒的端部连接，电力测功机通过逆变器连接电网；所述自动控制系统包括控制柜、上位工控机、信号放大器、模/数转换器、数/模转换器，以及使用VB编写的控制系统；电力测功机内部设置扭矩传感器、转速传感器，所述压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、扭矩传感器、转速传感器采集的信号通过信号放大器、模/数转换传输至自动控制系统，所述自动控制系统的命令输出至轴向加载压电陶瓷驱动器、径向加载压电陶瓷驱动器、和电力测功机；2.按照权利要求1所述的高速电主轴动态加载装置，其特征在于：所述加载棒设置有轴肩，端部为阶梯轴，阶梯轴通过所

5、述高速弹簧管联轴器与电力测功机相连；所述轴承单元包括轴承套、左端盖、右端盖、挡圈、一对角接触球轴承、一对密封圈，两轴承中间有套筒和内隔圈，所述角接触球轴承为陶瓷球轴承；轴承单元一侧通过轴承内圈与加载棒轴肩定位，另一侧通过轴向加载系统的摆臂结构压紧；3.按照权利要求1所述的高速电主轴动态加载装置，其特征在于：所述轴承套底面有一定位圆头滑槽，一面积较小的浅圆槽，浅圆槽在加载棒轴线正下方；所述径向加载压电陶瓷驱动器的输出头从外壳伸出，顶在浅圆槽内；径向加载系统外壳顶面还有一短销，与所述定位圆头滑槽配合，可与轴承

6、套在轴向方向有相对运动，同时限制轴承套绕轴线的转动；44.按照权利要求1所述的高速电主轴动态加载装置，其特征在于：所述径向位置调整机构包括无螺纹滑块、有螺纹滑块、弹簧、螺栓、螺母和防松螺母；所述无螺纹滑块和有螺纹滑块套在螺栓上，两滑块顶面类似V形块的两个V形面，紧贴在所述径向滑块底面；所述径向位置调整机构紧固在径向加载系统外壳上；所述轴向位置调整机构与径向调整机构结构完全相同，安装方式不同；5.按照权利要求1所述的高速电主轴动态加载装置，其特征在于：所述轴向加载系统与径向加载系统均设置冷却装置，两驱动器外

7、设置散热片和散热套，另外，两驱动器所对应的外壳上均设置散热风扇与通风口。4说明　书高速电主轴动态加载装置技术领域本发明涉及一种加载装置，特别涉及一种高速电主轴动态加载装置。背景技术高速电主轴是高速数控机床的关键功能部件，是当代高速加工技术飞速发展的产物，它省去了传动机构，同时控制也更精确，从而提高了机床的响应速度和加工精度。目前，国产高速电主轴的静、动态性能以及可靠性水平与国外相比存在显著差异，因此，作为高速数控机床的关键功能部件，高速电主轴性能及可靠性水平的提高对于整机性能的提高起着关键作用。研究高速电

8、主轴，需要一种可以模拟高速电主轴真实工作状况的动态加载装置，在此基础上对电主轴进行测试、试验。国内有一些功能简单的高速电主轴试验台，这种试验台只能对电主轴进行空载情况下的试验，或者是使用液压系统或电机对电主轴进行静态加载，模拟电主轴的受力状况，但即便是这样，与高速电主轴的真实受力情况也有很大差距。真实工况下，刀具受到的动态切削力间接作用在电主轴上，切削力还有一定频率，同时主轴还受扭矩作用，这对高速电主轴的性能和可靠性有很大影响