一种深孔加工中钻杆的复合振动试验平台的制作方法

本实用新型涉及深孔加工技术测试领域，尤其涉及钻杆内外侧存在切削液的条件下，实现对钻杆振动进行测试的一种深孔加工中钻杆的复合振动试验平台。

背景技术：

在深孔加工系统中，由于切削过程的复杂性，钻杆在切削过程中受到切削液扰动、径向振动、轴向振动和扭转振动等因素的影响，使得钻杆的加工精度难以控制，为了提高钻杆的加工精度，确定影响钻杆敏感度的各因素顺序已成为必然，但是在实际加工中由于工件和钻杆的体积非常大，直接进行试验不仅会导致严重浪费，而且试验条件也很难实现，因此搭建一种在深孔加工过程中可动态模拟各种工况的实验平台已势在必行。

中国专利CN203858109U公开了一种给机床主轴混合加载的实验平台，通过固定在床身上的轴向、径向加载装置对加载棒进行加载，通过固定在床身上的磁粉振动器对主轴端部进行加载，实现对机床主轴的轴向、径向和周向加载，实现对主轴固定位置进行加载。

中国专利CN207066741U公开了一种模拟刀具切削力的加载实验装置，通过对安装在随动加载台上的加载杆施加三个方向上的加载，调整三向加载装置的推力螺栓以实现对加载杆的多级加载，进而实现对刀具切削力的模拟。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种深孔加工中钻杆的复合振动试验平台；为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种深孔加工中钻杆的复合振动试验平台，包括机床，在机床上自左向右依次安装有激振模块、中间模块和进给模块；

所述激振模块包括设置在机床上的左滑轨，所述左滑轨沿左右方向设置，在左滑轨上滑动连接有第一底座和第二底座，在第一底座上固定有扭转激振器, 扭转激振器的输出轴上连接有用于同轴连接钻杆的胀套联轴器，在第二底座上固定有第一模态激振器、第二模态激振器和第三模态激振器，所述第一模态激振器的顶杆沿左右方向设置，且第一模态激振器的顶杆指向胀套联轴器方向设置，所述第二模态激振器的顶杆和第三模态激振器的顶杆均垂直指向钻杆设置，且第二模态激振器的顶杆和第三模态激振器的顶杆相垂直；

所述中间模块包括固定在机床上的主轴箱，在主轴箱上转动连接有沿左右方向设置的主轴，在主轴的左端和右端均安装有卡盘，在主轴的中心设有沿左右方向设置的中心孔，工件横穿主轴的中心孔，通过左右卡盘进行固定，在工件的左端设有油封器，在工件的右端设有受油器，在主轴箱右侧的机床上固定有右滑轨，在右滑轨上滑动连接有第三底座，受油器固定在第三底座上；在主轴箱顶部转动连接有主动带轮、为主动带轮提供转动动力的电机，在主轴上固定有从动带轮，在主动带轮与从动带轮之间设有传输带；

所述进给模块滑动连接在右滑轨上，在进给模块上固定有用于带动钻杆转动的主轴电机。

优选的，在第二底座上设有第一燕尾导轨，第一燕尾导轨沿着第三模态激振器的顶杆方向设置，在第一燕尾导轨上滑动连接有第一燕尾滑座，第二模态激振器固定在第一燕尾滑座上；在第二底座上设有第二燕尾导轨，第二燕尾导轨沿着第二模态激振器的顶杆方向设置，在第二燕尾导轨上滑动连接有第二燕尾滑座，第三模态激振器固定在第二燕尾滑座上。

优选的，在左滑轨底部设有沿左右方向设置的齿条，在第一底座和第二底座上均转动连接有与齿条相啮合的齿轮，在第一底座和第二底座上均固定有用于带动齿轮转动的伺服电机。

优选的，所述主轴的两端通过滚动轴承与主轴箱转动连接，在主轴的左端或者右端通过一对推力轴承与主轴箱转动连接。

优选的，在主轴箱与第三底座之间的右滑轨上滑动连接有中心架，所述中心架包括第四底座，在第四底座顶部向上伸出有左臂和右臂，在左臂上转动连接有左滚轮，在右臂上转动连接有右滚轮，在第四底座顶部设有楔形座、调节杆，旋转调节杆以调节楔形座上下移动，在楔形座上转动连接有底滚轮，左滚轮、右滚轮和底滚轮相互作用对工件起支撑作用。

优选的，电机与主动带轮之间依次通过液力偶合器、减速器和联轴器传动连接。

本实用新型所具有的有益效果为：通过激振模块、中间模块和进给模块的相互配合作用实现了在钻杆和工件不同转动状态组合工况下，进行扭转振动加载试验、轴向振动加载试验、径向振动、双径向振动四项试验中的任单项、任两项、任三项或者任四项进行组合试验，从而扩大了试验平台的的参数可调整范围，增加了试验平台的功能性。

整体结构紧凑、与现有的深孔加工机床相比尺寸大大减小，不仅节约了空间，同时还降低了试验成本。

伺服电机对齿轮齿条的控制，确保对钻杆的固定截面进行实时动态检测，提高了试验的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中沿A向视图；

图3为图1中沿B-B线剖视图；

图4为图1中沿C-C线剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1至图4所示，本实用新型包括机床1，在机床1上自左向右依次安装有激振模块、中间模块和进给模块302；

所述激振模块包括设置在机床1上的左滑轨112，所述左滑轨1012沿左右方向设置，在左滑轨1012上滑动连接有第一底座111和第二底座110，在第一底座111上固定有扭转激振器101, 扭转激振器101的输出轴上连接有用于同轴连接钻杆104的胀套联轴器102，在第二底座109上固定有第一模态激振器103、第二模态激振器108和第三模态激振器105，所述第一模态激振器103的顶杆沿左右方向设置，且第一模态激振器103的顶杆指向胀套联轴器102方向设置，所述第二模态激振器108的顶杆和第三模态激振器105的顶杆均垂直指向钻杆104设置，且第二模态激振器108的顶杆和第三模态激振器105的顶杆相垂直；

所述中间模块包括固定在机床1上的主轴箱212，在主轴箱212上转动连接有沿左右方向设置的主轴214，在主轴214的左端和右端均安装有卡盘215，在主轴214的中心设有沿左右方向设置的中心孔，需要进行深孔加工的工件208横穿主轴214的中心孔，且通过左右卡盘215进行固定，在工件208的左端设有油封器216，在工件208的右端设有受油器209，在主轴箱212右侧的机床1上固定有右滑轨303，在右滑轨303上滑动连接有第三底座210，受油器209固定在第三底座210上；在主轴箱212顶部转动连接有主动带轮205、为主动带轮205提供转动动力的电机201，在主轴214上固定有从动带轮213，在主动带轮205与从动带轮213之间设有传输带；所述电机201与主动带轮205之间依次通过液力偶合器202、减速器203和联轴器204传动连接。

所述进给模块302滑动连接在右滑轨303上，在进给模块302上固定有用于带动钻杆104转动的主轴电机301。

如图1所示，为了实现第二模态激振器108和第三模态激振器105的对钻杆的对中调节，在第二底座109上设有第一燕尾导轨107，第一燕尾导轨107沿着第三模态激振器105的顶杆方向设置，即为沿着垂直纸面方向设置，在第一燕尾导轨107上滑动连接有第一燕尾滑座106，第二模态激振器105固定在第一燕尾滑座106上；在第二底座109上设有第二燕尾导轨，第二燕尾导轨沿着第二模态激振器108的顶杆方向设置，即为沿着竖直方向设置，在第二燕尾导轨上滑动连接有第二燕尾滑座，第三模态激振器105固定在第二燕尾滑座上。

在左滑轨112底部设有沿左右方向设置的齿条，在第一底座111和第二底座109上均转动连接有与齿条相啮合的齿轮110，在第一底座111和第二底座109上均固定有用于带动齿轮转动的伺服电机113。

进一步，所述主轴214的两端通过滚动轴承207与主轴箱212转动连接，在主轴的右端通过一对推力轴承206与主轴212箱实现转动连接，以防止主轴214轴向窜动。

如图4所示，在主轴箱212与第三底座210之间的右滑轨303上滑动连接有中心架211，所述中心架211包括第四底座225，在第四底座225顶部向上伸出有左臂219和右臂222，在左臂219上转动连接有左滚轮220，在右臂222上转动连接有右滚轮221，在第四底座225顶部设有楔形座217、楔形块223、调节杆224，旋转调节杆224以调节楔形座217上下移动，在楔形座217上转动连接有底滚轮218，左滚轮220、右滚轮221和底滚轮218相互作用对工件208起支撑作用。

本实用新型中，（1）扭转激振器101即为磁粉制动器通过中心胀套联轴器102带动钻杆104产生扭转振动，实现钻杆104的扭转振动加载试验。（2）第一模态激振器103的顶杆作用在中心胀套联轴器102上，中心胀套联轴器102与钻杆104连接，使钻杆104产生轴向振动，从而实现钻杆104的轴向振动加载试验。（3）第二模态激振器108和第三模态激振器105的顶杆作用在钻杆104上，使钻杆104产生径向振动，从而实现钻杆104的径向振动加载试验。（4）电机201通过主动带轮205、从动带轮213之间的传动作用带动主轴214和工件208转动。（5）主轴电机301带动钻杆104转动。（6）进给模块302、第一底座111、第二底座110、第三底座210和中心架211同步左右移动。

在工作时分以下几种情况进行试验：

1、钻杆104转动而工件208不转动，将切削液通入授油器209的入口进入工件深孔与钻杆外侧之间的间隙而形成外切削液环境，通过钻杆内切削液的注入而形成内切削液环境，以保证钻杆104内、外侧同时含有切削液的作用，最后打开主轴电机301使钻杆104产生转动速度，通过进给模块302设定好钻杆104的进给速度，同时打开伺服电机113，给出电控制信号，使齿轮110在齿条上的转速与钻杆104的进给速度保持一致，开始进行深孔加工振动试验。

然后进行扭转振动加载试验、轴向振动加载试验、径向振动、双径向振动四项试验中的任单项、任两项、任三项或者任四项进行组合试验。

2、钻杆104不转动而工件208转动，将切削液通入授油器209的入口进入工件深孔与钻杆外侧之间的间隙而形成外切削液环境，通过钻杆内切削液的注入而形成内切削液环境，以保证钻杆104内、外侧同时含有切削液的作用，最后打开电机201使工件208产生转动速度，通过进给模块302设定好钻杆104的进给速度，同时打开伺服电机113，给出电控制信号，使齿轮110在齿条上的转速与钻杆104的进给速度保持一致，开始进行深孔加工振动试验。

然后进行扭转振动加载试验、轴向振动加载试验、径向振动、双径向振动四项试验中的任单项、任两项、任三项或者任四项进行组合试验。

3、钻杆104和工件208同时转动，将切削液通入授油器209的入口进入工件深孔与钻杆外侧之间的间隙而形成外切削液环境，通过钻杆内切削液的注入而形成内切削液环境，以保证钻杆104内、外侧同时含有切削液的作用，最后打开主轴电机301使钻杆104产生转动速度，打开电机201使工件208产生转动速度，通过进给模块302设定好钻杆104的进给速度，同时打开伺服电机113，给出电控制信号，使齿轮110在齿条上的转速与钻杆104的进给速度保持一致，开始进行深孔加工振动试验。

然后进行扭转振动加载试验、轴向振动加载试验、径向振动、双径向振动四项试验中的任单项、任两项、任三项或者任四项进行组合试验。

通过激振模块、中间模块和进给模块302的相互配合作用实现了在钻杆104和工件208不同转动状态组合工况下，进行扭转振动加载试验、轴向振动加载试验、径向振动、双径向振动四项试验中的任单项、任两项、任三项或者任四项进行组合试验，从而扩大了试验平台的的参数可调整范围，增加了试验平台的功能性。

整体结构紧凑、与现有的深孔加工机床相比尺寸大大减小，不仅节约了空间，同时还降低了试验成本。

伺服电机113对齿轮110齿条的控制，确保对钻杆104的固定截面进行实时动态检测，提高了试验的准确性。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。