一種主軸軸向力等靜壓加載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械裝置技術領域，特別是涉及一種主軸軸向力等靜壓加載裝置。
【背景技術】
[0002]機床是制造業中最重要的基礎機械裝備和工作母機，是工業現代化的基石，是國民經濟發展中不可或缺的支柱。主軸部件是機床的關鍵部件，其負載運行的可靠性和性能的優劣直接影響機床的最終加工功能，因此需要對其負載運行的可靠性以及性能進行實驗研宄。同時，在測試主軸動、靜剛度等性能時也往往需要對主軸施加一定的軸向拉壓載荷，這就對力加載裝置提出了更高的要求:不僅加載過程要穩定均勻，而且加載力的方向也要準確，同時還應具有對工作中的主軸實現動態加載的功能。這就要求力加載裝置既要有較好的控制性，又要有較高的精度和靈敏度。
[0003]在主軸的某些動態試驗中，為了模擬主軸的真實受力狀態，不僅要實現軸向力的動態加載，而且要保證加載軸向力大小和方向的準確性。通過對現有技術的文獻檢索發現，目前已有的大多加載試驗臺，鮮有施加軸向載荷的具體結構，而已有的主軸軸向力加載裝置也多是屬于剛性加載范疇，主要包括以下三種方式:機械加載，液壓加載，電磁力加載。如東方振動研宄所的單跨及雙跨柔性轉子試驗臺，力加載機構采用機械加載方式。機構雖然使用了柔性聯軸器，利用彈性元件的變形來補償加載機構與主軸的偏斜和位移，但即使在加載機構與主軸安裝完全同軸的情況，由于機床振動等因素，此種剛性加載的方法也會導致施加的軸向載荷產生偏斜，且聯軸器所能傳遞的軸向力非常有限；在發明103355565A中，東北大學發明的一種軸向力加載系統，利用液壓加載的原理，在液壓機構前端連接壓力傳感器實現軸向力的加載、卸載與測量，但沒能考慮加載力本身會發生偏斜因素，同時由于加載中作動液的可壓縮性非常低，加載過程近似于剛性加載，加載力的精度下降；在發明10581733A中，西安電子科技大學發明的利用電磁力進行主軸非接觸加載試驗臺，雖然具有非接觸加載的優點，但其加載結構復雜，占用空間大，電磁力控制困難，因此加載力范圍有限、操作復雜、加載平穩性也較差。
[0004]綜上所述，上述試驗臺只能在試驗條件完全理想的情況下才能準確完成對主軸軸向力的準確施加，適用范圍窄，結構復雜，加載精度低，同時試驗臺本身也不具有調整加載力發生偏斜的自適應性。隨著主軸向高速、高精度的方向發展，傳統的軸向加載裝置很難滿足準確測試主軸性能的要求。
[0005]因此，急需發明一種新型的主軸軸向動態加載裝置，要求結構簡單，操作方便，精度高，適用范圍廣，加載均勻，對軸向加載力方向發生偏斜具有一定的自適應性，實現軸向力大小和方向的準確加載。

【發明內容】

[0006]為了克服上述現有技術的缺陷，解決目前現有主軸軸向加載裝置結構復雜，控制難度大，軸向加載力方向不準確的問題，保證加載力穩定準確均勻的施加；本發明的目的在于提供一種主軸軸向力等靜壓加載裝置，適用范圍廣，結構簡單，操作便捷，控制難度低，測試精度高。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0008]一種主軸軸向力等靜壓加載裝置，包括固定基座模塊以及設置在固定基座模塊內的加載力施加及測量模塊和加載力傳遞及方向保持模塊；
[0009]所述的固定基座模塊包括箱體4，箱體4的左右兩端分別通過第一鎖緊螺母3固定有左外端蓋2和右外端蓋19，箱體4的內表面與滾珠導套11的外表面配合連接，滾珠導套11的內表面與加載力傳遞及方向保持模塊的內套筒10外表面配合連接；
[0010]所述的加載力施加及測量模塊包括力傳感器6，力傳感器6左端與進給螺桿導向元件5的右端配合連接，進給螺桿導向元件5的左端與進給螺桿I的右端連接，進給螺桿I的中間段與左外端蓋2上的螺紋配合連接；
[0011]所述的加載力傳遞及方向保持模塊包括力加載盤9，力加載盤9通過螺紋連接加載力施加及測量模塊的力傳感器6右端，力加載盤9兩端裝有等靜壓橡膠片8，力加載盤9和等靜壓橡膠片8 —起安裝在內套筒10內，且力加載盤9與左內端蓋7間隙配合連接，左內端蓋7通過鎖緊螺母固定在內套筒10上，內套筒10右端內裝有加力軸20，加力軸20上裝配有兩個背對背安裝的角接觸球軸承17，兩個角接觸球軸承17中間裝有與其配合的軸承內套筒16和軸承外套筒15，角接觸軸承17左端裝有套圈14，套圈14通過止動墊圈13和第二鎖緊螺母12固定在加力軸20上，加力軸20的右端伸出箱體4，加力軸20分別與右內端蓋18和右外端蓋19間隙配合連接，右內端蓋18通過鎖緊螺母固定在內套筒10上，
[0012]所述的等靜壓橡膠片8和內套筒10為間隙配合。
[0013]所述的進給螺桿I的左右兩端螺紋為螺距不同的同向螺紋。
[0014]所述的箱體4的內表面與滾珠導套11的外表面為間隙配合連接。
[0015]本發明等靜壓橡膠片8的配合使用，是實現柔性均布壓力加載和控制加載軸向力方向準確的關鍵，等靜壓橡膠片具有硬度低(柔軟)、易變形(超彈性)、能承受高壓等特性，同時橡膠材料的泊松比接近0.5，體積幾乎不可壓縮，類似液體加載囊，當加載力的方向由于振動、安裝誤差等原因發生微小偏斜時，也能將力均勻地方向準確地傳遞到模型的表面，并能隨模型表面變形而變形，因此可以保證加載力在傳遞過程中保持加載力軸向方向的準確(如圖6)，同時，等靜壓橡膠片8能吸收機構的部分振動，保證加載力的穩定施加，同時它還具有很高的拉伸強度、撕裂強度，彈性極好，且具有耐油性、耐磨性、耐老化性好的優點，因此，本機構可滿足對具有不平整及傾斜表面進行柔性加載的要求；配合開發的軟件測試模塊可以有效實現拉壓的均勻連續可控加載，并且可以實現拉壓力的實時曲線顯示，直觀清晰。
[0016]本發明能夠適應臥式和立式主軸測試環境(參照圖5)，安裝調試方便，使用時不管配立式或臥式固定支座，均能保證立式和臥式情況下機構重心始終在主軸中心線上，確保機構加力更加穩定準確。
[0017]本發明可以外接轉速、轉向可控的直流伺服減速電機，實現拉壓力的均勻、可控施加。
[0018]由于采用上述技術方案，本發明具有以下優點和效果:
[0019]1.結構簡單、體積小、操作方便、使用安全、實用性強。
[0020]2.能夠比較精確的施加軸向載荷，并且能夠保證施力方向的穩定性與準確性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的結構半剖視圖。
[0022]圖2為本發明的裝配圖。
[0023]圖3為加載力傳遞及方向保持模塊半剖示意圖。
[0024]圖4滾珠導套示意圖。
[0025]圖5為本發明裝置