基于差动机构的铣削力加载方法研究.pdf

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1、2014年7月机床与液压Ju1．2014第42卷第14期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．14．002基于差动机构的铣削力加载方法研究关晓勇，林剑峰，马晓波，刘迪，张晓明(沈阳机床(集团)设计研究院，辽宁沈阳110142)摘要：对铣削主轴单元进行切削力加载试验，是获得其加工精度、承载能力、可靠性、寿命等技术参数的一个重要手段。采用差动微进给结构可以在主轴承载范围内进行多试验点加载，加载力大小通过压力传感器读取，可以使测试精度得到保证；加载力通过

2、陶瓷轴承的传递作用到刀杆上，满足高转速的测试要求；而传动系中加载斜面与球的引入可以有效模拟主轴的实际工况。关键词：差动机构；铣削力；模拟中图分类号：TH113文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)14—004—2StudyonMillingForceLoadingMethodBasedonDifferentialMotionMechanismGUANXiaoyong，LINJianfeng，MAXiaobo，LIUDi，ZHANGXiaoming(ShenyangMachineTool(Group)Design&Researc

3、hInstitute，ShenyangLiaoning110142，China)Abstract：Cutting—forceloadingexperimentiscriticalforacquiringsomeimportanttechnicalparametersofamillingspindle，in—cludingaccuracy，loadcapacity，reliability，servicelife，etc．Micro—feed—incapacityofdifferentialmechanismmakessurethemulti—p

4、ointtestundertherangeofspindlebearingallowance．Theamplitudeofcuttingforcewasgottenfromafinepressuresensor，SOthere—suitsweredirectandpersuasive．Tomeetthehigh—speedrequirements，ceramicballbearingsetswerechosenasthetransmissionmediabetweenthediferentialmechanismandspindle’Stoo

5、lshank．Somebevelandballswerealsointroducedintoexperimentunit，whichmadetheactual—working-conditionsimulationofspindlerealize．Keywords：Differentialmotionmechanism；Millingforce；Simulation主轴单元是数控机床的关键功能部件，对机床的测试。性能具有重要的影响。主轴的载荷是指其在工作过程中出现的力和力矩。对主轴单元进行负载试验是控制产品质量、验证产品性能的重要手段。从主轴

6、自身构成的角度看，力矩负载试验与主轴电机的性能联系更加紧密，而切削力的加载则偏重于主轴支撑结构、支撑轴承性能的考量。在试验或测试过程中，模拟加载的力、力矩通常是分别实现的。国家机床质量监督检验中心对沈阳机床集团的某款数控产品进行性能检验时，分别采用制动器进行力矩加载，如图1所示；采用气压缸进行力的加载，如图2所示。图1力矩加载测试图2力加载测试采用上述的气缸加载方式时，由于气缸只能输出1差动丝杆微进给原理介绍单向的载荷且气缸杆不能承受弯矩，所以只能够模拟微量进给机构常用于精密机床、高精度磨床以及纯粹的轴向力或径向力；而铣削主轴在实际工作时所数

7、控机床中，以实现很小的进给量或切入量。差动丝负担的载荷往往是轴向力与径向力的叠加。为了使测杠微进给结构具有精度高、平稳性好、结构简单、调试效果更加符合主轴的实际工作状况，所开发的切削整方便、操作灵活等优点，因而得到较广的应用。如力加载装置采用了微进给机构的方法，并通过斜面与图3所示，将一根丝杠的两段加工成不同的螺距P、球的配合模拟切削力的加载方向，加载力的大小通过P，，分别与螺母1、螺母2配合工作。其中，螺母1压力传感器输出，陶瓷球轴承的选用则利于高转速的收稿日期：2013—05—21基金项目：国家科技重大专项课题(2011ZX04016-0

8、21)作者简介：关晓勇(1976一)，男，硕士，工程师，研究方向为数控机床功能部件。E—mail：xiaoyong—guan@smtc1．com。第14期关晓勇等：