随着加工精度要求的不断提高及个性化定制理念的推出,柔性化更高的加工中心的应用越来越广泛。然而国产中高档加工中心因精度保持性和可靠性低等多种原因导致其市场占有率一直低于国外品牌。可靠性水平低的主要原因之一是可靠性增长试验和可靠性验证试验过程中没有可参考的加载依据,以致整机及功能部件的固有可靠性不高。主轴是显著影响整机可靠性水平的关键功能部件,因此研究一种科学、合理的主轴程序加载谱编制方法具有理论意义和工程价值。本文结合国家自然科学基金“数控机床主轴可靠性加速试验基础问题的研究”,以加工中心主轴作为研究对象,以模拟真实工况为主要目标,开展了主轴铣削加载谱、钻削加载谱和镗削加载谱的编制方法研究,最后将编制的三个八级程序加载谱合成为一个总加载谱,并将其作为主轴可靠性试验台架的加载依据。本文的主要研究内容概括如下:1.为准确获取主轴的载荷数据,首先将加工工艺进行分类,根据其切削参数制定了工艺数据表;为减少后续处理的计算量,针对采集的工艺数据提出了预处理技术,同时采用不同预处理技术对所测切削力信号进行了预处理分析。2.为明晰不同载荷间的相关关系,通过引入铣削力模型对实测切削力信号进行拟合,提出了一种基于铣削力模型的计算方法,同时利用该模型求解出瞬时动态扭矩,在此基础上,以“抓住主要载荷,归纳整合其他载荷”为主要思想,编制了铣削加载谱。首先采用统计分析方法得到主轴的主要载荷是径向力幅值,之后编制径向力幅值的八级程序谱,接着归纳整合出每一级径向力幅值对应的其他载荷,最后将径向力幅值的八级程序谱补充成包含三向力、扭矩、转速和加载频率的铣削加载谱。3.以一次钻入、钻出过程为一个载荷循环,轴向力为主要载荷的思想,编制基于钻削力特性的钻削加载谱。同时,利用实测载荷数据对钻削力经验公式中的修正系数进行修正,使轴向力和扭矩的计算值更加合理。4.以刀具旋转一周为一个载荷周期,总径向力为主要载荷的思想,编制基于镗削力特性的镗削加载谱。同时,针对两种不同的加载机构分别编制了不同的镗削加载谱。5.将铣削加载谱、钻削加载谱和镗削加载谱直接合成为总加载谱,作为主轴可靠性试验台架的加载依据。合成过程中按比例分配各级加载谱所占用的时间,同时计算出总加载谱相对于实际工况的加速因子。综上,本文提出了一种加工中心主轴可靠性试验程序加载谱编制的新方法,为主轴可靠性增长阶段的一系列试验提供了加载依据。同时,本文还编写了一套辅助编谱软件,有助于快速编制不同型号主轴的加载谱并实时进行更新完善。