CN103308337B - 一种基于平面二直线力机构的机床加载装置及加载试验方法 - Google Patents

Abstract

一种基于平面二直线力机构的机床加载装置，该装置是由机械加载平台和加载控制系统两大部分组成；机械加载平台的直线导轨基座固定在数控机床的工作台上，机械加载平台通过专用加载单元与机床主轴连接，实现机械加载平台向机床主轴加载，控制系统用于操控机械加载平台；一种基于平面二直线力机构的机床加载试验方法，它有三大步骤：步骤一：机械加载平台的装夹；步骤二：初始化机械加载平台；步骤三：实际加载。本发明具备一定的通用性，可广泛应用于各种类型的立式数控机床共面二维力和力矩的加载试验，得到机床在模拟工作状况下的性能参数，为进一步改进数控机床的性能提供试验依据。

Description

一种基于平面二直线力机构的机床加载装置及加载试验方法

技术领域

本发明涉及一种基于平面二直线力机构的机床加载装置及加载试验方法，尤其是涉及一种能够应用于数控机床主轴加载的基于平面二直线力机构的多轴加载装置及加载试验方法。属于模拟加载设备技术领域。

背景技术

数控机床是装备制造业的重要设备，目前中国已成为世界第一大机床消费国，然而国外进口产品却主导了国内的中高端机床市场。造成这种现象的重要因素之一就是国产机床的可靠性和国外的产品存在较大的差距。目前，我国国产高档数控机床的可靠性不高，除关键零部件、制造工艺等基础环节外，影响数控机床可靠性的另一关键因素，就是缺乏必要的整机试验手段。

加载实验是进行机床整机测试的一个重要组成部分。即在模拟机床工作状态下，对机床主轴施加至少超过正常使用的载荷，以此来考察机床的可靠性。当前的技术条件下只能进行单轴加载，对多轴机床进行多向加载尚未实现，对于多轴机床在多轴联动时加载更是难上加难，在国内外均未见报到。机床在工作时总是承受多向力，单轴加载实际上无法复现机床的实际载荷状态，使得可靠性试验的效果大打折扣。国内外一些机床制造厂在生产实践中只好采用对样机进行“经时试验”来考查其可靠性，即机床在出厂前进行长时间（几周甚至几个月）的连续切削试验，这种方法时间和材料的消耗很大，试验成本很高。

目前国内外对于模拟机床实际载荷针对机床实现多轴随动加载的设备还很少。尽管现有的单轴加载理论和方法，可实现对机床主轴加载。然而由于机床在切削过程中通常要承受多向力和扭矩，简单进行单轴恒速恒力随动加载，其加载试验数据的真实性和可信度都不高。

为了克服以上缺点，本发明采用基于平面二直线力机构的加载装置来模拟机床主轴在变速和变加速的情况下承受的共面力或共面力加扭矩载荷，极大的提高试验数据的可信度，为机床加载测试提供了可靠的加载装置。本发明具有结构紧凑，模块化设计，制造安装简便等优点，适用于针对机床主轴的共面力或共面力加扭矩随动加载。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种基于平面二直线力机构的机床加载装置及加载试验方法，用于对小型立式数控机床进行共面二维力或共面二维力加Z向扭矩的加载实验。可实现在对数控机床主轴施加指定的变化载荷的同时跟随机床的主轴进行平面运动。该装置结构简单，安装及调试方便，整体机构质量较小，且能保证较高的加载精度。该装置及加载实验方法为进行数控机床加载试验时施加多维载荷提供了一种高精度且高效的解决方案。

2、技术方案：

（1）本发明一种基于平面二直线力机构的机床加载装置，它是由机械加载平台及加载控制系统组成；该机械加载平台一端通过直线电机组件中的直线电机导轨基座固定在数控机床的工作台上，另一端通过与数控机床主轴相连的机械接口对数控机床主轴加载；该加载控制系统操控机械加载平台。

所述机械加载平台包括：直线电机组件、驱动单元连接组件，加载支链和专用加载单元。其位置连接关系为：直线电机组件中的直线电机导轨基座通过螺栓固定在机床工作台上，直线电机组件的直线电机滑块通过螺栓与驱动单元连接组件相连接，驱动单元连接组件的驱动单元连接轴通过螺栓与加载支链下端相连接，加载支链上端通过专用加载单元与机床主轴相连接，加载控制系统通过信号线和电源线连接各传感器和各电机组件。

该直线电机组件包括永磁同步直线电机动子和静子、直线导轨、直线电机导轨基座和直线电机滑块，其位置连接关系为：永磁同步直线电机静子通过螺栓固定在直线电机导轨基座上，永磁同步直线电机静子与直线导轨通过螺栓固连，且两者方向平行，永磁同步直线电机动子通过直线电机滑块在永磁同步直线电机静子中滑移，直线电机组件为加载机构力控制提供动力。该永磁同步直线电机动子为片状钢板，上面覆盖导磁材料；该永磁同步直线电机静子中间开有凹槽，凹槽两内表面分别沿动子运动方向均布永磁体。该直线导轨是长条状型板状结构；该直线电机导轨基座是板状结构；该直线电机滑块是方块形结构。

该驱动单元连接组件包含L型卧式连接转接板、驱动单元连接轴承座、轴承和驱动单元连接轴。其位置连接关系为：在立式安装时，驱动单元连接轴承座通过螺栓固定在直线电机滑块上，驱动单元连接轴通过轴承与驱动单元连接轴承座相连接，驱动单元连接轴承座与轴承之间为过盈连接，轴承与驱动单元连接轴之间为过盈连接，驱动单元连接轴中间开有通孔，通过螺栓与加载支链下端相连接；在卧式安装时，驱动单元连接轴承座不直接安装在直线电机滑块上，而是通过螺栓与L型卧式连接转接板固连，L型卧式连接转接板通过螺栓与直线电机滑块固连。该轴承为市购件，该驱动单元连接轴承座呈L型板状件，该驱动单元连接轴是圆柱形件；该L型卧式连接转接板是L型钢板件。

该加载支链由上铰链连接杆、下铰链连接杆、拉压力传感器组成。其位置连接关系为：加载支链的一端通过驱动单元连接组件与直线电机滑块相连接，另一端通过专用加载单元与机床主轴相连接，加载支链中间串联安装有拉压力传感器。该上铰链连接杆、下铰链连接杆是圆柱形杆状件，该拉压力传感器为单轴力传感器，市购产品。

该专用加载单元，包含用于实现XY共面二维力加载的卧式加载单元和用于实现XZ、YZ共面二维力加Z向扭矩加载的立式加载单元两种。所述卧式加载单元由卧式加载支链连接件、卧式加载单元连接轴、卧式加载单元连接轴承、与数控机床主轴相连的卧式机械接口组成。其位置连接关系为：卧式加载支链连接件一端通过卧式加载单元连接轴、轴承相连接，卧式单元连接轴与卧式加载单元连接轴承之间为过盈配合，卧式加载单元连接轴承通过过盈配合与卧式加载支链连接件连接，卧式加载支链连接件的另一端通过螺栓与加载支链上端连接，卧式机械接口的底部通过螺栓与卧式加载单元连接轴相连接。该卧式加载支链连接件是是C型板状结构，该卧式加载单元连接轴是圆柱形状，该卧式加载单元连接轴承为市购产品。该与数控机床主轴相连的卧式机械接口包括：结构框架、联轴器、减速装置、轴承和刀具夹持接口；其间关系是：刀具夹持接口一端与数控机床主轴相连接,另一端通过联轴器与减速装置的一端相连接,减速装置的另一端通过轴承固定在结构框架上,结构框架固定在卧式加载单元连接轴上。该联轴器和轴承为市购件，该刀具夹持接口是圆柱形件；该结构框架是中空的方形框架结构;该减速装置是小型齿轮减速装置,市购件。所述立式加载单元由立式加载支链连接件、立式加载单元连接轴、立式加载单元连接轴承、与数控机床主轴相连的立式机械接口、扭矩电机组成。其位置连接关系为：立式加载支链连接件一端通过立式加载单元连接轴、轴承相连接，立式加载单元连接轴与立式单元连接轴承之间为过盈配合，立式加载单元连接轴承通过过盈配合与立式加载支链连接件连接，立式加载支链连接件的另一端通过螺栓与加载支链上端连接，立式机械接口的底部通过螺栓与立式加载单元连接轴相连接，扭矩电机通过机械接口的联轴器与机床主轴相连接。该立式加载支链连接件是C型板状结构；该立式加载单元连接轴是圆柱形状，该立式加载单元连接轴承为市购件。该与数控机床主轴相连的立式机械接口包括：结构框架、联轴器和刀具夹持接口，其间关系是：刀具夹持接口一端与数控机床主轴相连接,另一端通过联轴器与减速装置的一端相连接,减速装置的另一端通过联轴器与扭矩电机轴相连接，扭矩电机和减速装置的外壳固定在结构框架上,结构框架固定在卧式加载单元连接轴上。该联轴器为市购件，该刀具夹持接口是圆柱形件。该结构框架是中空的方形框架结构件；

所述加载控制系统包括运动控制器、直线电机、驱动器、拉压力传感器和位移传感器，均为市购产品。其位置连接关系为运动控制器和驱动器安装在控制柜中，直线电机本身具有位移传感器，拉压力传感器安装在运动支链中；该运动控制器包括工业控制计算机、运动控制卡及其附带的控制软件，运动控制器通过输入的控制指令和反馈信号进行计算，向各运动支链发送加载控制指令；该驱动器为与直线电机配套的驱动器，主要的功能是将运动控制器的控制信号进行功率放大，驱动直线电机实施加载；该位移传感器为市购的直线电机自带的光栅尺，用来测量直线电机的位移，并向运动控制器反馈信息。

其中，该机械加载平台中的直线电机组件的数量是2套；驱动单元连接组件的数量是2套；加载支链的数量是2套；专用加载单元的数量是2套。

其中，该驱动单元连接组件中的L型卧式连接转接板的数量是2套；驱动单元连接轴承座的数量是2套；轴承的数量是4套；驱动单元连接轴的数量是2套。

其中，该专用加载单元中的卧式加载单元，其卧式加载支链连接件的数量是2套；卧式加载单元连接轴的数量是1套；卧式加载单元连接轴承的数量是2套；与数控机床主轴相连的卧式机械接口的数量是1套。

其中，该专用加载单元中的立式加载单元，其立式加载支链连接件的数量是2套；立式加载单元连接轴的数量是1套；立式加载单元连接轴承的数量是2套；与数控机床主轴相连的立式机械接口的数量是1套；扭矩电机的数量是1套。

（2）本发明一种基于平面二直线力机构的机床加载试验方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：机械加载平台的装夹：将机械加载平台固定在试验机床的工作台上，完成机械加载平台与机床主轴的连接。

步骤二：初始化机械加载平台：由工业控制计算机发出机构初始化指令，初始化运动控制器、直线电机和伺服驱动器，检验并确认机械加载平台的状态，为实际加载做准备。

步骤三：实际加载：启动机床，同时使机床主轴沿指定轨迹运动，在加载控制系统作用下，采集力传感器反馈力信号与力指令载荷谱信号在运动控制器中进行运算，得出力值的偏差信号并输出给伺服驱动器，保证机械加载平台按照已有的载荷谱数据库要求对被测机床进行加载试验。在加载过程中工业计算机中安装有加载装置状态监控程序，对机构当前的运动状态进行检测。加载过程为有限次数的循环过程，具体的加载循环次数需要根据被测机床的性能指标来确定。

机床加载试验实施过程需要按照上述步骤进行。

3、优点及功效：

本发明一种基于平面二直线力机构的机床加载装置及加载实验方法，与现有技术相比，其优势在于：

1)该加载装置可以在跟随数控机床主轴运动的同时，实现共面二维力或共面二维力加扭矩加载，得到机床在模拟工作状况下的性能参数，为进一步改进数控机床的性能提供试验依据；

2)本发明结构形式简单，模块化柔性设计，采用一套设备通过不同的安装方式可实现对机床主轴的多种加载功能。

3)本发明进行机床可靠性加载实验避免了实际材料的切削，节约成本，具有绿色制造的特色；加载实验方法可靠、先进。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图

图2为本发明实施例2的结构示意图

图3为机械加载平台卧式安装图

图4为机械加载平台立式安装图

图5为卧式加载单元结构图

图6为立式加载单元结构图

图7为直线电机组件示意图

图8为驱动单元连接组件卧式安装时结构图

图9为驱动单元连接组件立式安装时结构图

图10为加载装置的卧式安装加载示意图

图11为加载装置的立式安装加载示意图

图中具体标号说明如下：

1、直线电机组件          2、L型卧式连接转接板     3、驱动单元连接轴承座

4、驱动单元连接轴        5、下铰链连接杆          6、拉压力传感器

7、上铰链连接杆          8、卧式加载支链连接件    9、机床主轴

10、卧式机械接口         11、卧式加载支链连接件   12、卧式加载单元连接轴

13、上铰链连接杆         14、拉压力传感器         15、下铰链连接杆

16、立式加载支链连接件   17、立式机械接口         18、立式加载单元连接轴

19、力矩电机             20、立式加载支链连接件   21、机床工作台

22、卧式安装机械加载平台 23、数控机床             24、立式安装机械加载平台

25、控制柜               26、直线电机滑块         27、永磁同步直线电机静子

28、直线导轨             29、永磁同步直线电机动子 30、直线电机导轨基座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式进行阐述：

（1）本发明涉及一种基于平面二直线力机构的加载装置，该加载装置在卧式安装的情况下可实现对数控机床主轴的XY共面二维力加载。该加载装置由卧式安装机械加载平台22及加载控制系统组成，安装结构示意图如图3所示。其中，卧式安装机械加载平台22一端通过直线电机导轨基座30固定在数控机床23的机床工作台21上，另一端通过卧式加载单元对数控机床主轴9加载，结合附图对本发明实施例1详细说明如下：

如图1所示，机械加载平台包括2套直线电机组件1，2套驱动单元连接组件，2套加载支链，卧式加载单元组成。

如图7所示，直线电机组件1包括永磁同步直线电机动子29、永磁同步直线电机静子27、直线导轨28、直线电机导轨基座30和直线电机滑块26，其间位置连接关系为：永磁同步直线电机静子27通过螺栓固定在直线电机导轨基座30上，永磁同步直线电机静子27与直线导轨28通过螺栓固连，且两者方向平行，永磁同步直线电机动子29通过直线电机滑块26在永磁同步直线电机静子27中滑移，直线电机组件1为加载机构力控制提供动力。所述永磁同步直线电机动子29为片状钢板，上面覆盖导磁材料；所述永磁同步直线电机静子27中间开有凹槽，凹槽两内表面分别沿永磁同步直线电机动子29运动方向均布永磁体。

如图8所示，驱动单元连接组件包括：与直线电机滑块26通过螺栓连接的L型卧式连接转接板2、一端与L型卧式连接转接板2通过螺栓连接的驱动单元连接轴承座3、轴承、与驱动单元连接轴承座3通过轴承相连接的驱动单元连接轴4，驱动单元连接轴承座3与轴承之间为过盈连接，轴承与驱动单元连接轴4之间为过盈连接。

所述加载支链包括通过螺栓一端与驱动单元连接轴4连接的下铰链连接杆5（15）、与卧式加载单元一端通过螺栓连接的上铰链连接杆7（13）、拉压力传感器6（或14）两端分别通过螺纹连接下铰链连接杆5（15）和上铰链连接杆7（13）。

如图5所示，卧式加载单元由卧式加载支链连接件8（11）、卧式加载单元连接轴12、连接轴承、与数控机床主轴相连的卧式机械接口10组成。两套卧式加载支链连接件8和11一端通过卧式加载单元连接轴12、轴承相连接，另一端通过螺栓分别与加载支链上铰链连接杆7和13上端连接，卧式机械接口10的底部通过螺栓与卧式加载单元连接轴12相连接，卧式单元连接轴12与卧式单元连接轴承之间为过盈配合，卧式单元连接轴承通过过盈配合与卧式加载支链连接件8和11连接。

如图10所示，所述加载控制系统部分中的运动控制器和驱动器安装在控制柜25中，拉压力传感器6（14）安装在加载支链的中部，位移传感器安装在直线导轨基座上。控制柜25中的硬件主要包括电机伺服驱动器、运动控制器和工业控制计算机，系统硬件之间主要通过电缆连接。

（2）本发明涉及一种基于平面二直线力机构的加载装置，该加载装置在立式安装的情况下可实现对数控机床主轴的共面二维力或YZ、XZ共面二维力加Z向扭矩加载。该加载装置由机械加载平台24及加载控制系统组成，安装结构示意图如图4所示。其中，机械加载平台24一端通过直线电机的直线导轨基座30固定在数控机床23的工作台21上，另一端通过卧式加载单元对数控机床主轴9加载，结合附图对本发明实施例2详细说明如下：

如图2所示，机械加载平台包括2套直线电机组件1、2套驱动单元连接组件、2套加载支链、立式加载单元组成。

如图7所示，直线电机组件包括永磁同步直线电机动子27和静子29、直线导轨28、直线电机导轨基座30和直线电机滑块26，其间位置连接关系为：永磁同步直线电机静子通过螺栓固定在导轨基座30上，永磁同步直线电机静子与直线导轨通过螺栓固连，且两者方向平行，永磁同步直线电机动子通过直线导轨上的滑块26在永磁同步直线电机静子29中滑移，直线电机组件为加载机构力控制提供动力。所述直线电机动子为片状钢板，上面覆盖导磁材料；所述永磁同步直线电机静子中间开有凹槽，凹槽两内表面分别沿动子运动方向均布永磁体。

如图9所示，驱动单元连接组件包括与直线电机滑块26通过螺栓连接的驱动单元连接轴承座3、驱动单元连接轴承、与驱动单元连接轴承座3另一端通过轴承连接的驱动单元连接轴4，驱动单元连接轴承座3与轴承之间为过盈连接，轴承与驱动单元连接轴4之间为过盈连接。

所述加载支链包括通过螺栓一端与驱动单元连接轴4连接的下铰链连接杆5（15）、与卧式加载单元一端通过螺栓连接的上铰链连接杆7（13）、拉压力传感器6（或14）两端分别通过螺纹连接下铰链连接杆5（15）和上铰链连接杆7（13）

如图6所示，立式加载单元包括与上铰链连接杆7一端连接的立式加载支链连接件16、与上铰链连接杆13一端连接的立式加载支链连接件20、立式加载单元连接轴承、立式加载单元连接轴18，立式单元连接轴18与立式单元连接轴承之间为过盈配合，立式单元连接轴承通过过盈配合与卧式加载支链连接件16和20连接。立式机械接口17固定在立式加载单元连接轴18上，立式连接机械接口17的一端与机床主轴9连接，另一端与扭矩电机19连接。立式机械接口的功能是传递加载装置和测量刀具之间的作用扭矩，同时降低机床主轴传递给力矩电机19的转速，避免对力矩电机19的损坏。

所述加载支链包括一端通过螺栓与驱动单元连接轴4连接的下铰链连接杆5（或15）、和与机床连接的专用加载单元一端通过螺栓连接的上铰链连接杆7（或13），拉压力传感器6（或14）两端分别通过螺纹连接下铰链连接杆5（或15）和上铰链连接杆7（或13）。

如图11所示，所述加载控制系统部分中的运动控制器和驱动器安装在控制柜25中，拉压力传感器6（14）安装在加载支链的中部，位移传感器安装在直线导轨基座上。控制柜25中的硬件主要包括电机伺服驱动器、运动控制器和工业控制计算机，系统硬件之间主要通过电缆连接。

（3）本发明一种基于平面二直线力机构的机床加载试验方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：机械加载平台的装夹：将机械加载平台固定到数控机床23的机床工作台21上，调整数控机床的机床工作台21的位置以及机械加载平台的位姿，使机械加载平台的专用加载单元的机械接口10（17）与机床主轴9固连。

步骤二：初始化机械加载平台：在进行实际加载之前，首先由工业控制计算机发出机构初始化指令，初始化运动控制器、直线电机和伺服驱动器，检验并确认机械加载平台的状态，为实际加载做准备。

步骤三：实际加载：启动机床，同时使机床主轴8沿指定轨迹运动，在加载控制系统作用下，采集力传感器6（14）反馈力信号与力指令载荷谱信号在运动控制器中进行运算，得出力值的偏差信号并输出给伺服驱动器，保证机械加载平台按照已有的载荷谱数据库要求对被测机床进行加载试验。在加载过程中工业计算机中安装有加载装置状态监控程序，对机构当前的运动状态进行检测。加载过程为有限次数的循环过程，具体的加载循环次数需要根据被测机床的性能指标来确定。

Claims (5)

1.一种基于平面二直线力机构的机床加载装置，其特征在于：它是由机械加载平台及加载控制系统组成；该机械加载平台一端通过直线电机组件中的直线电机导轨基座固定在数控机床的工作台上，另一端通过与数控机床主轴相连的机械接口对数控机床主轴加载；该加载控制系统操控机械加载平台；

所述机械加载平台包括：直线电机组件、驱动单元连接组件、加载支链和专用加载单元；直线电机组件中的直线电机导轨基座通过螺栓固定在机床工作台上，直线电机组件中的直线电机滑块通过螺栓与驱动单元连接组件相连接，驱动单元连接组件中的驱动单元连接轴通过螺栓与加载支链下端相连接，加载支链上端通过专用加载单元与机床主轴相连接，加载控制系统通过信号线和电源线连接各传感器和各电机组件；

该直线电机组件包括永磁同步直线电机动子和静子、直线导轨、直线电机导轨基座和直线电机滑块，永磁同步直线电机静子通过螺栓固定在直线电机导轨基座上，永磁同步直线电机静子与直线导轨通过螺栓固连，且两者方向平行，永磁同步直线电机动子通过直线电机滑块在永磁同步直线电机静子中滑移，直线电机组件为加载机构力控制提供动力；该永磁同步直线电机动子为片状钢板，上面覆盖导磁材料；该永磁同步直线电机静子中间开有凹槽，凹槽两内表面分别沿动子运动方向均布永磁体；该直线导轨是长条状型板状结构；该直线电机导轨基座是板状结构；该直线电机滑块是方块形结构；

该驱动单元连接组件包含L型卧式连接转接板、驱动单元连接轴承座、轴承和驱动单元连接轴；在立式安装时，驱动单元连接轴承座通过螺栓固定在直线电机滑块上，驱动单元连接轴通过轴承与驱动单元连接轴承座相连接，驱动单元连接轴承座与轴承之间为过盈连接，轴承与驱动单元连接轴之间为过盈连接，驱动单元连接轴中间开有通孔，通过螺栓与加载支链下端相连接；在卧式安装时，驱动单元连接轴承座不直接安装在直线电机滑块上，而是通过螺栓与L型卧式连接转接板固连，L型卧式连接转接板通过螺栓与直线电机滑块固连；该驱动单元连接轴承座呈L型板状件，该驱动单元连接轴是圆柱形件；该L型卧式连接转接板是L型钢板件；

该加载支链由上铰链连接杆、下铰链连接杆、拉压力传感器组成；加载支链的一端通过驱动单元连接组件与直线电机滑块相连接，另一端通过专用加载单元与机床主轴相连接，加载支链中间串联安装有拉压力传感器；该上铰链连接杆、下铰链连接杆是圆柱形杆状件，该 拉压力传感器为市购的单轴力传感器；

该专用加载单元，包含用于实现XY共面二维力加载的卧式加载单元和用于实现XZ、YZ共面二维力加Z向扭矩加载的立式加载单元两种；所述卧式加载单元由卧式加载支链连接件、卧式加载单元连接轴、卧式加载单元连接轴承、与数控机床主轴相连的卧式机械接口组成；卧式加载支链连接件一端通过卧式加载单元连接轴、轴承相连接，卧式单元连接轴与卧式加载单元连接轴承之间为过盈配合，卧式加载单元连接轴承通过过盈配合与卧式加载支链连接件连接，卧式加载支链连接件的另一端通过螺栓与加载支链上端连接，卧式机械接口的底部通过螺栓与卧式加载单元连接轴相连接；该卧式加载支链连接件是是C型板状结构，该卧式加载单元连接轴是圆柱形状；该与数控机床主轴相连的卧式机械接口包括：结构框架、联轴器、减速装置、轴承和刀具夹持接口；刀具夹持接口一端与数控机床主轴相连接，另一端通过联轴器与减速装置的一端相连接，减速装置的另一端通过轴承固定在结构框架上，结构框架固定在卧式加载单元连接轴上；该刀具夹持接口是圆柱形件；该结构框架是中空的方形框架结构，该减速装置是市购的小型齿轮减速装置；所述立式加载单元由立式加载支链连接件、立式加载单元连接轴、立式加载单元连接轴承、与数控机床主轴相连的立式机械接口和扭矩电机组成；立式加载支链连接件一端通过立式加载单元连接轴、轴承相连接，立式加载单元连接轴与立式单元连接轴承之间为过盈配合，立式加载单元连接轴承通过过盈配合与立式加载支链连接件连接，立式加载支链连接件的另一端通过螺栓与加载支链上端连接，立式机械接口的底部通过螺栓与立式加载单元连接轴相连接，扭矩电机通过机械接口的联轴器与机床主轴相连接；该立式加载支链连接件是C型板状结构；该立式加载单元连接轴是圆柱形状，该与数控机床主轴相连的立式机械接口包括：结构框架、联轴器和刀具夹持接口，刀具夹持接口一端与数控机床主轴相连接，另一端通过联轴器与减速装置的一端相连接，减速装置的另一端通过联轴器与扭矩电机轴相连接，扭矩电机和减速装置的外壳固定在结构框架上，结构框架固定在卧式加载单元连接轴上；该刀具夹持接口是圆柱形件，该结构框架是中空的方形框架结构件；

所述加载控制系统包括运动控制器、直线电机、驱动器、拉压力传感器和位移传感器，运动控制器和驱动器安装在控制柜中，直线电机本身具有位移传感器，拉压力传感器安装在加载支链中；该运动控制器包括工业控制计算机、运动控制卡及其附带的控制软件，运动控制器通过输入的控制指令和反馈信号进行计算，向各加载支链发送加载控制指令；该驱动器为与直线电机配套的驱动器，其功能是将运动控制器的控制信号进行功率放大，驱动直线电机实施加载；该位移传感器为直线电机自带的光栅尺，用来测量直线电机的位移，并向运动 控制器反馈信息；

其中，该机械加载平台中的直线电机组件的数量是2套；驱动单元连接组件的数量是2套；加载支链的数量是2套；专用加载单元的数量是2套。

2.一种利用如权利要求1所述的基于平面二直线力机构的机床加载装置的加载试验方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：机械加载平台的装夹：将机械加载平台固定在试验机床的工作台上，完成机械加载平台与机床主轴的连接；

步骤二：初始化机械加载平台：由工业控制计算机发出机构初始化指令，初始化运动控制器、直线电机和伺服驱动器，检验并确认机械加载平台的状态，为实际加载做准备；

步骤三：实际加载：启动机床，同时使机床主轴沿指定轨迹运动，在加载控制系统作用下，采集力传感器反馈力信号与力指令载荷谱信号在运动控制器中进行运算，得出力值的偏差信号并输出给伺服驱动器，保证机械加载平台按照已有的载荷谱数据库要求对被测机床进行加载试验；在加载过程中工业计算机中安装有加载装置状态监控程序，对机构当前的运动状态进行检测，加载过程为有限次数的循环过程，具体的加载循环次数需要根据被测机床的性能指标来确定。

3.根据权利要求1所述的一种基于平面二直线力机构的机床加载装置，其特征在于：该驱动单元连接组件中的L型卧式连接转接板的数量是2套；驱动单元连接轴承座的数量是2套；轴承的数量是4套；驱动单元连接轴的数量是2套。

4.根据权利要求1所述的一种基于平面二直线力机构的机床加载装置，其特征在于：该专用加载单元中的卧式加载单元，其卧式加载支链连接件的数量是2套；卧式加载单元连接轴的数量是1套；卧式加载单元连接轴承的数量是2套；与数控机床主轴相连的卧式机械接口的数量是1套。

5.根据权利要求1所述的一种基于平面二直线力机构的机床加载装置，其特征在于：该专用加载单元中的立式加载单元，其立式加载支链连接件的数量是2套；立式加载单元连接轴的数量是1套；立式加载单元连接轴承的数量是2套；与数控机床主轴相连的立式机械接口的数量是1套；扭矩电机的数量是1套。