一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置制造方法
【专利摘要】一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其结构是：试验的铣削主轴单元通过一个联结法兰固定在一个可在垂直平面内回转的大圆盘上，在棘轮机构的作用下，借助于钢丝绳的中间传递，大圆盘将沿自身轴线回转，其回转的角度控制取决于定位销轴与定位孔的配合，不同的回转角度就决定了主轴的不同工作姿态。为了减小大圆盘翻转过程中的阻力，设计了一个由多个滚轮、碟型弹簧组、调整垫等组成的卸荷结构；为了控制棘轮机构中两个棘爪相对于棘轮的工作状态，分别设计了一套操作结构对棘爪进行控制。该机械装置除了可模拟主轴单元的工作姿态，便于不同姿态下的主轴性能测试对比；也可作为主轴单元装配过程中的辅助工装。
【专利说明】一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置
【技术领域】
[0001] 本发明创造创造提供一种能够模拟铣削主轴单元工作姿态的机械装置，既可以作 为主轴性能测试的实验基础，也可作为主轴单元组装过程中的工装辅具。
【背景技术】
[0002] 铣削主轴单元通常应用于卧式加工中心、立式加工中心、以及多轴加工中心上的 角度头；与此相对应，铣削主轴单元的工作姿态可分为卧式--回转轴线平行于地面、立 式--回转轴线垂直于地面、角度倾斜--回转轴线与地面成任意角度或成固定间隔角度 的变化。铣削主轴单元的切削性能将很大程度上决定主机的切削性能，对高性能的主轴单 元部件开发越来越引起机床制造商的重视。
[0003] 主轴单元的性能一般通过切削试验的方法来评价，但是切削试验通常需要一台试 验机床以及牺牲一块试验材料，这种做法一方面会将试验机床的特性引入测试结果，造成 不准确；另一方面多规格的主轴很难在一款机床上完成试验，造成不必要的大量人力、物力 浪费。为此，使用气缸、液压缸模拟切削力加载的方法被越来越多的引入到主轴的性能测 试。通过气体、液体压力的控制很容易模拟切削力的大小，而对气缸、液压缸相对于主轴轴 线角度的控制，容易实现模拟切削力的方向。
[0004] 当主轴处于不同的工作姿态时，主轴自身旋转部件的重量将会对主轴支撑轴承的 受力造成不同的影响：当主轴处于立式应用时，旋转部件的重量全部作用于主轴支撑轴承 的轴向；当主轴处于卧式应用时，旋转部件的重量将全部作用于主轴支撑轴承的径向；当 处于其它工作角度时，旋转部件的重量将与角度成比例地在轴向、径向分布。这种轴承受 力分布的差异将引起主轴刚度、发热等产生微妙的变化，甚至会影响回转精度。对于采用 油雾、油气润滑的主轴来说，对于给定的供油角度、供油位置，不同的工作姿态也可能产生 不同的润滑效果。当然，主轴的工作姿态不同对主轴前端轴承的密封结构也提出了不同的 要求：立式主轴的前端切削液等脏物不容易进入，而进入的脏物在重力作用下也易于排出； 卧式主轴的状况则相反，脏物容易从前端密封间隙进入，而进入后又不容易排除。要对主轴 的这些性能差异进行比较测试，工作姿态的模拟就显得尤其重要。
【发明内容】
[0005] 为省却主轴性能评价测试中机床工时的占用及切削试验材料的浪费、提高试验效 率、改进试验效果，通过气缸、液压缸等模拟主轴实际工作状况的方法不断得到完善，本发 明创造创造提供一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置。
[0006] 本发明创造创造的目的是通过下述技术方案实现的：一种用于铣削主轴单元工作 姿态模拟的机械装置，其特征在于：包括一个可在垂直面内回转的大圆盘，所述大圆盘的回 转中心固联一个空心轴，空心轴与固定在底座上的轴套组成回转副，其回转轴线平行于地 面，而垂直于通过法兰安装在大圆盘上的主轴的轴线；在大圆盘上设有主轴安装架，主轴单 元通过法兰安装在主轴安装架上；
[0007] 所述大圆盘与底座之间平面接触，在大圆盘的外边缘连接一个带有销轴孔的零 件，在底座的对应圆周上加工等角度分布的固定销孔，将定位销轴插入某一固定销孔内，实 现圆盘转角定位；在大圆盘上设置若干均布的条形孔，在底座贴合面上的相应位置开设螺 钉孔，通过内六角螺钉将大圆盘压紧在底座的贴合面上；
[0008] 所述的空心轴回转副上设有由多个滚轮、碟型弹簧组、调整垫组成的卸荷机构；
[0009] 所述的大圆盘通过钢丝绳与扭矩输入部件连接，钢丝绳一端固结在大圆盘的圆 周，另一端固结在扭矩输入部件中的绳轮上；
[0010] 所述的扭矩输入部件包括棘轮机构及棘爪控制结构，棘轮机构由一个棘轮与两个 棘爪组成，棘爪分为定位棘爪、动力棘爪，通过定位棘爪限制大圆盘发生反转，定位棘爪与 棘轮的紧密贴合，动力棘爪联于操作手柄，传递驱动力给棘轮，棘轮与绳轮固联在一起，并 共用绳轮的回转轴，绳轮的回转轴安装在底座上；
[0011] 定位棘爪的控制结构为：操作手柄为中空的钢管焊接件，操作手柄的回转轴与绳 轮、棘轮共用的回转轴同轴，定位棘爪的推拉杆在钢管中心穿过；推拉杆通过手动拉起时， 通过一个沿导轨移动的斜面将与其配合的滚轮升起，而滚轮与一个圆弧表面零件联动，圆 弧表面将顶起与棘爪固联的圆柱销，使定位棘爪与棘轮脱离，退出定位；当推拉杆松开时， 推拉杆将在其复位弹簧作用下复位，定位棘爪在其复位弹簧作用下恢复定位；
[0012] 动力棘爪的控制结构为：动力棘爪在弹簧的辅助下与棘轮保持贴合，动力棘爪与 杆连接，操作件与杆的末端配合并可沿支撑板上的导向槽自由滑动，在支撑板的导向槽底 部设有定位件，当操作件旋转时，其上的圆柱销部位卡在定位件之下时，动力棘爪在杆的带 动下与棘轮分离。
[0013] 所述定位棘爪的控制结构中，与滚轮联动的具圆弧表面零件移动方向受两个导向 销制约，其中一个导向销尾部设有挡板。
[0014] 所述棘轮机构的操作手柄与动力棘爪通过一个中间过渡件相联，过渡件一端与手 柄通过胀紧套连接，另一端与动力棘爪通过转动副连接。
[0015] 圆盘V型套与大圆盘过盈连接，其内孔加工成"V型铁"形式，前端法兰与空心轴固 联，并通过多个双头螺柱及螺母与大圆盘、圆盘V型套联接。
[0016] 在大圆盘的空心轴后端设有弹簧预紧结构，保证大圆盘与底座的定位面紧密贴 合；所述的弹簧预紧结构是：在尾端法兰圆周上均匀分布3个弹簧套筒，在弹簧套筒内安装 螺旋弹簧，弹簧芯轴穿过螺旋弹簧，并通过螺纹与尾端法兰联接，螺旋弹簧一端作用于钢球 及保持架，钢球与后端下支架上的耐磨垫点接触，后端下支架固定在底座上；螺旋弹簧的另 一端依次通过弹簧芯轴、尾端法兰、空心轴、前端法兰传递，向大圆盘施加向后的拉力。
[0017] 所述的卸荷机构由两部分组成，在靠近大圆盘一侧的空心轴圆周上均布三个支 点，作为前支撑；在空心轴后端圆周上布置两个支点，支撑力成120°夹角，作为后支撑；前 支撑三个支点相对独立，其中下端的两个支点结构相同，由滚轮、卸荷支架、卸荷芯轴、下卸 荷杆、碟型弹簧、锁紧螺母、塑料滑动轴承、限转结构件组成；前支撑的上端支点为固定支 点，与下端支点相比，不包含碟型弹簧；后支撑的两个滚轮固定在同一个支架上，支撑力由 同一组碟型弹簧提供。
[0018] 卸荷机构前支撑的限转结构件包括止动法兰、限转销、塑料滑动轴承、定位键，止 动法兰固定于卸荷支架上，其上开有销轴孔，与限转销的一端紧配合，限转销的另一端插入 塑料滑动轴承中，且可在滑动轴承内自由滑动，轴承套通过调整垫固定在端部法兰盘上，通 过定位键限制端部法兰盘与下卸荷杆之间的转动。
[0019] 本发明创造的有益效果：为了通过模拟的方法得到主轴性能的准确的测试，本发 明创造创造设计了该铣削主轴单元工作姿态模拟机械装置，通过该装置将主轴单元加以固 定，使切削力的施加变得可能；能够模拟主轴的工作姿态，使得测试结果才更贴近实际、具 有说服力。在主轴单元组装的过程中，该铣削主轴单元工作姿态模拟机械装置可以多角度 变化，模仿主轴处于不同工作姿态。该机械装置除了可模拟主轴单元的工作姿态，便于不同 姿态下的主轴性能测试对比；也可作为主轴单元装配过程中的辅助工装。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明创造创造的主视图。
[0021] 图2是沿大圆盘回转轴线的局部剖视图。
[0022] 图3是主视方向体现卸荷机构前端支撑的局部剖视图。
[0023] 图4是图3中C处的局部详图。
[0024] 图5是图3中标示的剖视图B-B局部旋转。
[0025] 图6是主视方向体现卸荷机构后端支撑的剖视图。
[0026] 图7是扭矩输入部件立体图。
[0027] 图8是操作手柄立体图。
[0028] 图9是沿操作手柄管件中心剖开展示定位棘爪控制结构局部图。
[0029] 图10是图9中Α处的局部详图。
[0030] 图11是图9中B处的局部详图。
[0031] 图12是操作手柄端部装配剖视图。
[0032] 图13是动力棘爪控制结构立体图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图，具体说明本发明创造的实施方式。
[0034] 试验主轴单元3通过法兰安装在主轴安装架8上，为提高安装刚度，对于规格较大 的主轴单元，调整位于主轴单元上部的辅助支撑架10上的三个螺杆，使其顶紧主轴单元。 试验主轴的电、气、油等管线可以从空心轴11的中心引入试验装置，先固定在管线固定架4 上，然后再接入试验主轴单元3。由于上述的试验主轴单元3、主轴安装架8、辅助支撑架10、 管线固定架4都固定在大圆盘5上面，大圆盘5的中心固联一根空心轴11，与固定在底座1 上的轴套组成回转副。空心轴11作为大圆盘5的回转中心，这样在大圆盘翻转过程中，利于 避免管线的缠绕、折断等故障。出于安装的方便，最初的安装位置姿态使主轴的轴线垂直于 地面，即处于立式安装。大圆盘5的回转轴固定在装置底座1上面，与地面平行，与主轴轴 线垂直，大圆盘5的转动将会带动主轴单元3做工作姿态的转换。当大圆盘5转过90°时， 主轴的轴线恰好与地面平行，此时主轴处于卧式姿态。为了使主轴可以处于其它工作姿态， 在大圆盘5的外边缘连接一个带有销轴孔的零件2,在底座1的对应圆周上加工等角度分布 的固定销孔，当固定销插入底座1不同位置的固定销孔，就决定了圆盘转过的角度--即主 轴的倾斜角度。销轴只是将圆盘或主轴定位于某个角度，为了使主轴在承受模拟切削载荷 的过程中圆盘保持不动，必须通过内六角螺钉9将圆盘压紧在底座的贴合面上。考虑到螺 钉适应圆盘位置变化调整的需要，在圆盘上相应位置开有与螺钉数量相同的条形孔25,而 在底座贴合面上的相应位置开设多个螺钉孔，螺钉孔的数量取决于前述定位销轴孔位置间 的角度差，以及条形孔25的长度，必须全面考虑。最终的效果是无论定位销将圆盘定位于 哪个角度，螺钉都可以穿过条形孔25而旋进相应的螺钉孔，实现圆盘的夹紧。
[0035] 从附图1中主轴单元的安装位置可以看出，主轴单元的整体偏于大圆盘5的回转 中心以下，即重心位置也应处于回转中心的下方；从定位销孔的位置分布可以看出，当试验 主轴单元要成角度倾斜或变为卧式工作姿态时，大圆盘及其上固定件在驱动扭矩作用下要 做逆时针方向回转，而重心的位置偏移形成的回转力矩是扭矩输入部件7需要克服的主要 阻力矩。
[0036] 由于大圆盘5与装置底座1间结合面之间的摩擦、空心轴11与空心轴套19之间 的摩擦，也是要克服的阻力。在回转过程中，大圆盘5与装置底座1之间要保持紧密贴合才 不会前后窜动，工作才会安全、可靠。在大圆盘5的空心轴11后端架设弹簧预紧结构，以保 证大圆盘5与底座1的定位面紧密贴合。弹簧预紧结构如下：在尾端法兰16圆周上均匀分 布3个弹簧套筒14,在弹簧套筒14内安装螺旋弹簧13,弹簧芯轴12穿过螺旋弹簧13,并通 过螺纹与尾端法兰16联接，螺旋弹簧13 -端作用于钢球及保持架15、最终受阻于耐磨垫 17,而后端下支架18固定在本装置的底座1上；螺旋弹簧13总体受压，其另一端通过弹簧 芯轴12、尾端法兰16、空心轴11、前端法兰23的传递，使大圆盘5始终受向后的拉力，拉力 的大小通过调整弹簧芯轴12旋入长度来调节。
[0037] 大圆盘5与空心轴11的连接方式主要从装配工艺的适用性来考虑。圆盘V型套 20与大圆盘5过盈连接，其内孔加工成"V型铁"形式，在顶紧螺杆21的辅助作用下，形成 "三点支撑"，大圆盘5的重量将通过支撑点作用在空心轴11上。为防止大圆盘的倾覆，将 前端法兰23与空心轴11固联，并通过多个双头螺柱22及螺母与大圆盘5、圆盘V型套20 联接。前端法兰23与圆盘V型套20相应安装平面之间难免存在平行度误差，为消除该误 差对装配的影响，应该逐一测量调整垫24应磨削厚度，待双头螺柱及螺母22拧紧后，打圆 柱销。
[0038] 为减小空心轴11与空心轴套19之间的摩擦阻力及提高装置的使用寿命，采用了 一套卸荷机构变滑动摩擦为滚动摩擦，其前支撑部分如图3所示，后支撑部分在图6、图2中 进行表达。
[0039] 前支撑共有三个支撑点，每个支撑点可作为一个独立的支撑模块，支撑模块安装 在装置底座1上加工出的凹槽中。下部两个支撑模块的结构完全相同，由卸荷支架32、下 卸荷杆39、碟型弹簧40、垫圈41、锁紧螺母34、防松螺母35、滚轮37、塑料滑动轴承38等组 成。碟型弹簧40的作用力通过下卸荷杆39、滚轮37作用于空心轴11，作用力的大小可通 过螺母进行调节；滑动轴承38可以保证杆的轴向自由移动并消除配合零件间的间隙。上 部支撑模块的主要不同之处在于省去了碟型弹簧，并由此导致两个螺母的作用位置发生变 化；下卸荷杆39与上卸荷杆33的差别仅仅是螺纹的加工位置不同。为了便于几个模块的 安装及重复安装时位置精度控制，调整螺钉36可以起到定位的作用。
[0040] 滚轮37的轴心与空心轴11的轴心保持平行才能最大程度上发挥卸荷的作用，为 此需要一套限制支撑杆发生转动的限转结构件，如图4及图5的表达。止动法兰42固定于 卸荷支架32上，其上开有销轴孔，与限转销43的一端紧配合，限转销43的另一端插入塑料 滑动轴承44中。轴承套45通过调整垫48的高度调整固定在端部法兰49上，而定位键47 限制端部法兰49与下卸荷杆39之间的转动。由于限转销43可以在轴承44内自由滑动， 所以，这样的一套结构将限制滚轮37及其支撑件发生位置转动，即滚轮37与空心轴11的 相对位置调定后将保持不变。
[0041] 卸荷机构的后支撑部分包含两个支撑点，包含在一个整体的模块之中，如图6、图 2中的表达。在空心轴11后端的卸荷支架31上布置两个滚轮37 (与前支撑相同)，两个滚 轮37固定在后端上形成两个作用点，作用力方向成120°夹角。碟型弹簧29的作用力通过 后端卸荷芯轴28传递给后端卸荷支架31，后端上支架26固定于装置底座1，碟型弹簧29 力大小可通过调整垫27的厚度调整。弹簧力的大小以前端大圆盘5及固定其上的主轴等 零部件的重量为参考依据。
[0042] 大圆盘5的旋转动力通过钢丝绳6来传递，大圆盘5通过钢丝绳6与扭矩输入部 件7连接，钢丝绳6 -端固结在大圆盘5的圆周，另一端固结在绳轮98上；轮槽宽度比钢丝 绳直径略大，保证钢丝绳在绳轮上多圈缠绕而轴向位置相对不变。绳轮98的回转轴固定在 装置底座1上，当钢丝绳6向绳轮98上缠绕时，试验主轴单元3在大圆盘5的带动下逆时 针旋转，开始升起；反之，当钢丝绳6向大圆盘5上缠绕时，大圆盘5顺时针旋转，主轴单元 3开始落下。
[0043] 扭矩输入部件7包括棘轮机构及其控制结构，棘轮机构由一个棘轮与两个棘爪组 成，棘轮97与绳轮98固联在一起，即二者共用同一个回转轴。棘爪分为定位棘爪57、动力 棘爪56。定位棘爪57通过转轴固联于底座1，动作受控于一套控制结构。定位棘爪57的 作用是限制大圆盘5、绳轮98发生反转，即保证主轴单元3可以停在某一个升起的高度，便 于操作者的再次操作直至将主轴单元3升起到更高的位置。
[0044]为保证定位棘爪57与棘轮97的紧密贴合，压杆59与套61配合，在弹簧60的作 用下将定位棘爪57始终下压。压力的调整可通过杆件62的适度旋转来控制，压杆59的端 部磨成球头形状，利于减小摩擦。动力棘爪56的作用是将操作者作用在操作手柄63上的 动力通过棘轮97传递给绳轮98。动力棘爪56与中间过渡件55通过回转副联接，中间过渡 件55与操作手柄63上的安装轴通过胀紧套联接。操作手柄63的回转轴应调整到与绳轮 98、棘轮97的回转轴同轴，才能降低棘轮棘爪啮合过程中的磨损。为此，支架51、轴承座52 的安装位置要根据绳轮98、棘轮97的安装状况进行调整。
[0045] 定位棘爪57与动力棘爪56需要配合动作，交替发生作用。定位棘爪57退出定位 时，操作手柄通过动力棘爪传递扭矩给棘轮，带动圆盘转动；定位棘爪限制棘轮的转动时， 操作手柄才能控制动力棘爪，调整动力棘爪与棘轮的相对位置，为下一步的旋转做好准备。
[0046] 在工作过程中，操作者要根据需要控制动力棘爪56、定位棘爪57与棘轮97的啮 合、脱开关系；为此，本棘轮机构的两个棘爪分别有一套控制结构进行控制。
[0047] 定位棘爪57的控制结构由推拉杆64、斜面、滚轮69、圆弧表面顶起件73等部件构 成。定位棘爪57的脱开通过圆弧面顶起件73顶起棘爪上的圆柱销来实现。圆弧表面顶起 件73上固联一个长导向销71、短导向销75,二者相互平行并与长导套70、短导套74配合， 起导向的作用。长导套70、短导套74固定在安装板53上，而安装板53通过螺钉54压紧在 操作手柄63上的相应安装位置。考虑到结构的紧凑性，推拉杆64通过支撑圆环76安装在 操作手柄63的钢管之中。推拉杆64由一根钢管在两端焊接两段圆柱构成，圆柱段加工后 与支撑圆环76配合。当操作者的手掌托住操作手柄63的A、B区域，见图12,通过手指部 分拉动操作杆85、皮拉手90时，联结杆86将带动推拉杆64,通过螺钉65、中间件66、过渡 板67的传递，斜槽块68上的斜槽将顶起滚轮69,进而带动滚轮固定轴72、圆弧顶起件73 动作，最终定位棘爪57被顶起。定位棘爪57被顶起以后，棘轮97就可在动力棘爪56的配 合下做转动，转动的角度则受到圆弧表面顶起件73弧长的制约。为防止滚轮69从斜槽块 68的槽中脱落，套80固定在长导套70的尾端，挡板83固定在套80上，通过控制内六角螺 钉84的旋入深度及调整垫82厚度，滚轮69的允许极限行程即可限定。当操作者放开操作 杆85时，整套控制构件在弹簧91的作用下复位，而定位棘爪57也在弹簧60作用下复位。
[0048] 动力棘爪56的控制结构如图13所示，操作件与杆的末端配合并可沿
[0049] 动力棘爪56在弹簧96的辅助下保持与棘轮97的贴合。动力棘爪56与杆92连 接，操作件94与杆92的末端配合并可沿支撑板93上的导向槽自由滑动，在支撑板93的导 向槽底部设有定位件95,当操作者握住操作件94旋转，将其上的圆柱销部位卡在定位件95 之下时，动力棘爪56在杆92的带动下与棘轮97分离；此时，操作者可调整动力棘爪56相 对于棘轮97的周向位置，为后续工作做好准备。
[0050] 以上详细说明了本发明创造创造的具体结构构成和关键零部件的功用，接下来， 具体描述操作者根据不同工作状况的操作步骤。
[0051] 工作状况一：大圆盘5逆时针旋转
[0052] 当大圆盘5逆时针方向旋转时，操作者的动作表现为将操作手柄63由下向上的 "抬起"，将钢丝绳6向绳轮98上缠绕。当操作手柄63抬高到一定程度时，因操作者身高的 制约，操作手柄63必须反向降低到一个适当的高度才能进行再一次的"抬起"动作。在操 作手柄63、动力棘爪56反转的过程中，定位棘爪57将棘轮97的位置固定。如此反复多次， 直至大圆盘5转至预期的位置。通过销轴定位件将大圆盘5定位，将内六角螺钉9全部锁 紧，便可以进行后续的试验工作。
[0053] 工作状况二：大圆盘5顺时针旋转
[0054] 操作者的双手手掌作用在操作手柄的A、B区域，用手指部分拉动皮拉手90、操作 杆85,定位棘爪57将被圆弧表面顶起件73顶起。此时，大圆盘5可以进行转动，并且操作 者要平衡大圆盘5、试验主轴单元3产生的重力力矩。当大圆盘5顺时针旋转时，操作者的 动作表现为将操作手柄63由上向下"缓缓放下"，此时，钢丝绳6向大圆盘5上缠绕。当操 作手柄63向下旋转到一定位置时，将不再适宜操作者操作，此时需将皮拉手90、操作杆85 松开，使定位棘爪57复位工作。定位棘爪57复位后，大圆盘5、试验主轴单元3的重力力矩 改由定位棘爪57承担。操作者此时拉动操作件94,并将其卡在定位件95之下，动力棘爪 56将与棘轮97分离，分离之后将操作手柄63抬高到适度位置，再将动力棘爪56复位。
[0055] 动力棘爪56复位之后，即可再次顶起定位棘爪57,并将操作手柄63 "缓缓放下"。 操作者如此反复，直至将大圆盘5调整到预期的试验位置。
【权利要求】
1. 一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其特征在于：包括一个可在垂直 面内回转的大圆盘，所述大圆盘的回转中心固联一个空心轴，空心轴与固定在底座上的轴 套组成回转副，其回转轴线平行于地面，而垂直于通过法兰安装在大圆盘上的主轴的轴线； 在大圆盘上设有主轴安装架，主轴单元通过法兰安装在主轴安装架上； 所述大圆盘与底座之间平面接触，在大圆盘的外边缘连接一个带有销轴孔的零件，在 底座的对应圆周上加工等角度分布的固定销孔，将定位销轴插入某一固定销孔内，实现圆 盘转角定位；在大圆盘上设置若干均布的条形孔，在底座贴合面上的相应位置开设螺钉孔， 通过内六角螺钉将大圆盘压紧在底座的贴合面上； 所述的空心轴回转副上设有由多个滚轮、碟型弹簧组、调整垫组成的卸荷机构； 所述的大圆盘通过钢丝绳与扭矩输入部件连接，钢丝绳一端固结在大圆盘的圆周，另 一端固结在扭矩输入部件中的绳轮上； 所述的扭矩输入部件包括棘轮机构及棘爪控制结构，棘轮机构由一个棘轮与两个棘爪 组成，棘爪分为定位棘爪、动力棘爪，通过定位棘爪限制大圆盘发生反转，定位棘爪与棘轮 的紧密贴合，动力棘爪联于操作手柄，传递驱动力给棘轮，棘轮与绳轮固联在一起，并共用 绳轮的回转轴，绳轮的回转轴安装在底座上； 定位棘爪的控制结构为：操作手柄为中空的钢管焊接件，操作手柄的回转轴与绳轮、棘 轮共用的回转轴同轴，定位棘爪的推拉杆在钢管中心穿过；推拉杆通过手动拉起时，通过一 个沿导轨移动的斜面将与其配合的滚轮升起，而滚轮与一个圆弧表面零件联动，圆弧表面 将顶起与棘爪固联的圆柱销，使定位棘爪与棘轮脱离，退出定位；当推拉杆松开时，推拉杆 将在其复位弹簧作用下复位，定位棘爪在其复位弹簧作用下恢复定位； 动力棘爪的控制结构为：动力棘爪在弹簧的辅助下与棘轮保持贴合，动力棘爪与杆连 接，操作件与杆的末端配合并可沿支撑板上的导向槽自由滑动，在支撑板的导向槽底部设 有定位件，当操作件旋转时，其上的圆柱销部位卡在定位件之下时，动力棘爪在杆的带动下 与棘轮分离。
2. 如权利要求1所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其特征在 于：所述定位棘爪的控制结构中，与滚轮联动的具圆弧表面零件移动方向受两个导向销制 约，其中一个导向销尾部设有挡板。
3. 如权利要求1所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其特征在 于：所述棘轮机构的操作手柄与动力棘爪通过一个中间过渡件相联，过渡件一端与手柄通 过胀紧套连接，另一端与动力棘爪通过转动副连接。
4. 如权利要求1所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其特征在 于：圆盘V型套与大圆盘过盈连接，其内孔加工成"V型铁"形式，前端法兰与空心轴固联， 并通过多个双头螺柱及螺母与大圆盘、圆盘V型套联接。
5. 如权利要求1所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其特征在 于：在大圆盘的空心轴后端设有弹簧预紧结构，保证大圆盘与底座的定位面紧密贴合；所 述的弹簧预紧结构是：在尾端法兰圆周上均匀分布3个弹簧套筒，在弹簧套筒内安装螺旋 弹簧，弹簧芯轴穿过螺旋弹簧，并通过螺纹与尾端法兰联接，螺旋弹簧一端作用于钢球及保 持架，钢球与后端下支架上的耐磨垫点接触，后端下支架固定在底座上；螺旋弹簧的另一端 依次通过弹簧芯轴、尾端法兰、空心轴、前端法兰传递，向大圆盘施加向后的拉力。
6. 如权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械 装置，其特征在于：所述的卸荷机构由两部分组成，在靠近大圆盘一侧的空心轴圆周上均布 三个支点，作为前支撑；在空心轴后端圆周上布置两个支点，支撑力成120°夹角，作为后 支撑；前支撑三个支点相对独立，其中下端的两个支点结构相同，由滚轮、卸荷支架、卸荷芯 轴、下卸荷杆、碟型弹簧、锁紧螺母、塑料滑动轴承、限转结构件组成；前支撑的上端支点为 固定支点，与下端支点相比，不包含碟型弹簧；后支撑的两个滚轮固定在同一个支架上，支 撑力由同一组碟型弹簧提供。
7. 如权利要求6所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置，其特征在 于：卸荷机构前支撑的限转结构件包括止动法兰、限转销、塑料滑动轴承、定位键，止动法兰 固定于卸荷支架上，其上开有销轴孔，与限转销的一端紧配合，限转销的另一端插入塑料滑 动轴承中，且可在滑动轴承内自由滑动，轴承套通过调整垫固定在端部法兰盘上，通过定位 键限制端部法兰盘与下卸荷杆之间的转动。
【文档编号】G01M13/02GK203863338SQ201320874701
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年12月28日 优先权日:2013年12月28日
【发明者】刘春时, 林剑峰, 马晓波, 关晓勇, 仝建, 张晓明, 刘迪, 陈经伟, 张磊 申请人:沈阳机床(集团)有限责任公司