基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工制造裝置領(lǐng)域，具體是一種基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高速電主軸作為高速加工機(jī)床中的核心部件，其動(dòng)態(tài)性能一直是設(shè)計(jì)人員關(guān)心的重點(diǎn)，直接影響到機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率。但由于高速電主軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行在線測試一直都是難點(diǎn)，目前對(duì)電主軸的動(dòng)態(tài)性能的研宄主要以建仿真、有限元分析為主，動(dòng)態(tài)測試方法也多集中于空載運(yùn)行試驗(yàn)。工程上常用錘擊法、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀法、利用切削力作為負(fù)載和利用傳動(dòng)方式減速后進(jìn)行加載。但是這些加載方式均為接觸式加載，不穩(wěn)定，而且常常需要復(fù)雜的輔助器械，成本高，機(jī)器磨損嚴(yán)重。
[0003]因此，為解決以上問題，需要一種能夠?qū)Ω咚匐娭鬏S進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，從而更加準(zhǔn)確真實(shí)的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供能夠更加準(zhǔn)確真實(shí)的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置。
[0005]本發(fā)明的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，包括機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架的扭矩軸以及與扭矩軸固定連接的殼體；殼體內(nèi)設(shè)有磁流變液腔以及圍繞磁流變液腔設(shè)置的勵(lì)磁線圈，磁流變液腔內(nèi)設(shè)有用于與電主軸傳動(dòng)連接的加載圓盤；
[0006]進(jìn)一步，所述機(jī)架與扭矩軸之間設(shè)有間隙調(diào)整螺套；間隙調(diào)整螺套與機(jī)架通過螺紋配合連接并能進(jìn)行螺旋傳動(dòng)，且該間隙調(diào)整螺套以軸向固定的方式與扭矩軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合；
[0007]進(jìn)一步，所述扭矩軸傳動(dòng)連接有扭矩傳感器且該扭矩傳感器與間隙調(diào)整螺套同軸固定;
[0008]進(jìn)一步，所述殼體包括同軸固定連接的左殼體和右殼體；勵(lì)磁線圈以及磁流變液腔設(shè)置于左殼體內(nèi)，右殼體內(nèi)設(shè)有與磁流變液腔連通的進(jìn)液口、出液口以及與扭矩軸同軸設(shè)置的電主軸過孔；
[0009]進(jìn)一步，所述間隙調(diào)整螺套外通過螺紋連接有用于鎖定該間隙調(diào)整螺套相對(duì)于機(jī)架移動(dòng)的鎖緊螺母；
[0010]進(jìn)一步，所述進(jìn)液口設(shè)置于右殼體外圓柱面，出液口設(shè)置于右殼體外端面；
[0011]進(jìn)一步，所述扭矩軸與間隙調(diào)整螺套之間設(shè)有軸承并通過該軸承實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，該扭矩軸與扭矩傳感器之間設(shè)有平鍵并通過該平鍵與扭矩傳感器實(shí)現(xiàn)傳配合；
[0012]進(jìn)一步，所述扭矩軸設(shè)有定位軸肩以及軸擋圈，軸承內(nèi)圈設(shè)置于該定位軸肩與軸擋圈之間；間隙調(diào)整螺套內(nèi)孔設(shè)有定位凸環(huán)以及軸承端蓋，軸承外圈設(shè)置于該定位凸環(huán)以及軸承端蓋之間。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，將電主軸與磁流變液腔內(nèi)的加載圓盤傳動(dòng)連接后并向電磁變液腔內(nèi)注入磁流變液，通過磁流變液的流變特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速電主軸動(dòng)態(tài)加載，相對(duì)于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和空載試驗(yàn)，相比現(xiàn)有利用切削力加載等方式而言，本方案能夠更加準(zhǔn)確真實(shí)的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)，同時(shí)成本較低，試驗(yàn)效率較高，為電主軸的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提出建設(shè)性意見。同時(shí)可對(duì)加載性能進(jìn)行測量評(píng)估，為該加載方式應(yīng)用于實(shí)際提供了理論基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的間隙調(diào)整螺套的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖所示，本實(shí)施例的基于磁流變液的高速電主軸4動(dòng)態(tài)加載裝置，包括機(jī)架9、設(shè)置于機(jī)架9的扭矩軸7以及與扭矩軸7固定連接的殼體；殼體內(nèi)設(shè)有磁流變液腔以及圍繞磁流變液腔設(shè)置的勵(lì)磁線圈5，，磁流變液腔內(nèi)設(shè)有用于與電主軸4傳動(dòng)連接的加載圓盤3，對(duì)勵(lì)磁線圈5通電時(shí)，通過磁流變液的流變特性對(duì)加載圓盤3加載，將電主軸4與磁流變液腔內(nèi)的加載圓盤3傳動(dòng)連接后并向電磁變液腔內(nèi)注入磁流變液，通過磁流變液的流變特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速電主軸4動(dòng)態(tài)加載，相對(duì)于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和空載試驗(yàn)，本方案能夠更加準(zhǔn)確真實(shí)的模擬電主軸4的實(shí)際工作狀態(tài)，為電主軸4的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提出建設(shè)性意見。同時(shí)可對(duì)加載性能進(jìn)行測量評(píng)估，為該加載方式應(yīng)用于實(shí)際提供了理論基礎(chǔ)。
[0019]本實(shí)施例中，所述機(jī)架9與扭矩軸7之間設(shè)有間隙調(diào)整螺套11 ;間隙調(diào)整螺套11與機(jī)架9通過螺紋配合連接并能進(jìn)行螺旋傳動(dòng)，且該間隙調(diào)整螺套11以軸向固定的方式與扭矩軸7轉(zhuǎn)動(dòng)配合；加載圓盤3與磁流變液腔兩端面之間存在一定間隙，對(duì)電主軸4加載時(shí)，該間隙內(nèi)填充有磁流變液，對(duì)勵(lì)磁線圈5通電后，間隙內(nèi)的磁流變液粘度升高呈現(xiàn)膠狀特性，并利用此時(shí)高粘度的磁流變液與加載圓盤3之間的相互作用實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸4進(jìn)行加載，因此，加載圓盤3與磁流變液端面之間的間隙需要保持在一定距離范圍內(nèi)，當(dāng)間隙調(diào)整螺套11在基座中螺旋滑動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)殼體沿軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磁流變液腔端面與加載圓盤3之間間隙調(diào)整。
[0020]本實(shí)施例中，所述扭矩軸7傳動(dòng)連接有扭矩傳感器12且該扭矩傳感器12與間隙調(diào)整螺套11同軸固定，因此，電主軸4的扭矩將通過扭矩軸7傳遞到扭矩傳感器12，根據(jù)牛頓第三定律，加載圓盤3和扭矩軸7之間形成作用力和反作用力，通過測量扭矩軸7的扭矩可得到加載圓盤3的扭矩，從而得到對(duì)電主軸4加載的扭矩。
[0021]本實(shí)施例中，所述殼體包括同軸固定連接的左殼體6和右殼體I ;如圖2所示，勵(lì)磁線圈5以及磁流變液腔設(shè)置于左殼體6內(nèi)，右殼體I內(nèi)設(shè)有與磁流變液腔連通的進(jìn)液口、出液口 14以及與扭矩軸7同軸設(shè)置的電主軸4過孔，左殼體6與右殼體I通過螺栓固定連接并形成磁流變液腔；加載圓盤3位于磁流變液腔內(nèi)，同時(shí)，電主軸4穿過電主軸4過孔與加載圓盤3固結(jié)，勵(lì)磁線圈5環(huán)繞在磁流變液腔外部，對(duì)勵(lì)磁線圈5通電時(shí)，通過磁流變液的流變特性對(duì)加載圓盤3加載，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載；磁流變液通過進(jìn)液孔16進(jìn)入磁流變液腔內(nèi)，通過出液孔流出磁流變液腔；通過密封圈17對(duì)磁流變液腔形成密封；加工進(jìn)液孔16時(shí)，需要先在右殼體I端面鉆出工藝孔15，該工藝孔15通過螺釘密封。
[0022]本實(shí)施例中，所述間隙調(diào)整螺套11外通過螺紋連接有用于鎖定該間隙調(diào)整螺套11相對(duì)于機(jī)架9移動(dòng)的鎖緊螺母10，通過旋轉(zhuǎn)間隙調(diào)整螺套11可以調(diào)節(jié)加載圓盤3與磁流變液腔之間的間隙，當(dāng)調(diào)整完畢使加載圓盤3兩端的間隙相等后，可旋緊鎖緊螺母10將間隙調(diào)整螺套11與機(jī)架9固定。
[0023]本實(shí)施例中，所述進(jìn)液口設(shè)置于右殼體I外圓柱面，出液口 14設(shè)置于右殼體I外端面，因此，采用這種布置形式，注入磁流變液時(shí)，可以依靠重力使磁流變液通過進(jìn)液口流入磁流變液腔內(nèi)。
[0024]本實(shí)施例中，所述扭矩軸7與間隙調(diào)整螺套11之間設(shè)有軸承8并通過該軸承8實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，如圖3所示，該扭矩軸7與扭矩傳感器12之間設(shè)有平鍵13并通過該平鍵13與扭矩傳感器12實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)配合，使電主軸4的扭矩能夠通過扭矩軸7傳遞至扭矩傳感器12，保證扭矩測量的準(zhǔn)確性。
[0025]本實(shí)施例中，所述扭矩軸7設(shè)有定位軸肩以及軸擋圈19，軸承8內(nèi)圈設(shè)置于該定位軸肩與軸擋圈19之間；間隙調(diào)整螺套11內(nèi)孔設(shè)有定位凸環(huán)以及軸承8端蓋18，軸承8外圈設(shè)置于該定位凸環(huán)以及軸承8端蓋18之間，因此，扭矩軸7通過軸承8與間隙調(diào)整螺套11之間實(shí)現(xiàn)軸向固定。
[0026]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:包括機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架的扭矩軸以及與所述扭矩軸固定連接的殼體；所述殼體內(nèi)設(shè)有磁流變液腔以及圍繞磁流變液腔設(shè)置的勵(lì)磁線圈，所述磁流變液腔內(nèi)設(shè)有用于與電主軸傳動(dòng)連接的加載圓盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述機(jī)架與扭矩軸之間設(shè)有間隙調(diào)整螺套；所述間隙調(diào)整螺套與所述機(jī)架通過螺紋配合連接并能進(jìn)行螺旋傳動(dòng)，且該間隙調(diào)整螺套以軸向固定的方式與扭矩軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述扭矩軸傳動(dòng)連接有扭矩傳感器且該扭矩傳感器與間隙調(diào)整螺套同軸固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述殼體包括同軸固定連接的左殼體和右殼體；所述勵(lì)磁線圈以及磁流變液腔設(shè)置于所述左殼體內(nèi)，所述右殼體內(nèi)設(shè)有與所述磁流變液腔連通的進(jìn)液口、出液口以及與扭矩軸同軸設(shè)置的電主軸過孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述間隙調(diào)整螺套外通過螺紋連接有用于鎖定該間隙調(diào)整螺套相對(duì)于機(jī)架移動(dòng)的鎖緊螺母。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述進(jìn)液口設(shè)置于右殼體外圓柱面，所述出液口設(shè)置于右殼體外端面。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述扭矩軸與間隙調(diào)整螺套之間設(shè)有軸承并通過該軸承實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，該扭矩軸與扭矩傳感器之間設(shè)有平鍵并通過該平鍵與扭矩傳感器實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征在于:所述扭矩軸設(shè)有定位軸肩以及軸擋圈，所述軸承內(nèi)圈設(shè)置于該定位軸肩與軸擋圈之間；所述間隙調(diào)整螺套內(nèi)孔設(shè)有定位凸環(huán)以及軸承端蓋，所述軸承外圈設(shè)置于該定位凸環(huán)以及軸承端蓋之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于磁流變液的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，包括機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架的扭矩軸以及與扭矩軸固定連接的殼體；殼體內(nèi)設(shè)有磁流變液腔以及圍繞磁流變液腔設(shè)置的勵(lì)磁線圈，磁流變液腔內(nèi)設(shè)有用于與電主軸傳動(dòng)連接的加載圓盤，本發(fā)明能夠?qū)Ω咚匐娭鬏S進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，從而更加準(zhǔn)確真實(shí)的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)。
【IPC分類】G09B25-02
【公開號(hào)】CN104715670
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510071848
【發(fā)明人】合燁, 田勝利, 李培明, 陳小安
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日