專利名稱：一種模擬工況的主軸加載測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域中的金切數(shù)控機(jī)床，具體地說是涉及一種模擬工況的主軸加載機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)性能測試裝置。
背景技術(shù)：
主軸是機(jī)床的主要組成部分，主軸動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)劣是影響機(jī)床的工作性能的主要因素，尤其對(duì)工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有直接影響。模擬工況下的主軸加載試驗(yàn)是反映主軸部件性能指標(biāo)的一種重要手段，并且還可模擬主軸在銑、鉆、擴(kuò)、鏜等各種運(yùn)行情況下的負(fù)載情況。通過單一徑向、軸向和徑向、軸向混合模擬工況下的加載試驗(yàn)，對(duì)于目前數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造中發(fā)現(xiàn)主軸動(dòng)態(tài)性能方面的薄弱環(huán)節(jié)，改善主軸部件的性能，提供重要的依據(jù)。因此主軸動(dòng)態(tài)性能的測試十分重要，然而機(jī)床廠家對(duì)于這方面的研究還處于起步階段，隨著數(shù)控機(jī)床向高速、高精、復(fù)合化方向發(fā)展，機(jī)床主軸部件模擬加載試驗(yàn)及裝置是不 可或缺的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述存在的問題，提供了一種用于數(shù)控機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)性能測試用、模擬工況的主軸加載測試裝置。本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種模擬工況的主軸加載測試裝置包括主軸單元、皮帶、伺服電機(jī)、徑向力導(dǎo)向座、徑向加載螺桿、徑向加載手輪、徑向加載螺母座、徑向力傳感器、徑向加載測頭、軸向加載手輪、軸向加載螺桿、軸向加載螺母座、軸向力導(dǎo)向座、軸向力傳感器、軸向加載測頭、加載測試刀柄、軸向電渦流傳感器、傳感器支架、2個(gè)徑向電渦流傳感器、主軸單元支座、皮帶輪、加載套、滾動(dòng)軸承、施力桿，數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)，所述的軸向電渦流傳感器和通過傳感器支架設(shè)置在主軸的軸肩上互成90°的2個(gè)徑向電渦流傳感器，并與數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)耦合，伺服電機(jī)固定設(shè)置在模擬工況的測試平臺(tái)上，伺服電機(jī)通過皮帶與主軸單元后端部的皮帶輪連接；主軸單元通過主軸單元支座固定在測試平臺(tái)上，測試刀柄設(shè)置在主軸單元前端部；所述的徑向加載測頭設(shè)置在測試施力桿中心的孔內(nèi)，徑向力傳感器設(shè)置在徑向加載測頭內(nèi)側(cè)肩部和測試施力桿端部之間，并與數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)耦合，測試施力桿與徑向力導(dǎo)向座通過鍵聯(lián)接，徑向加載螺桿與徑向加載螺母座螺紋連接，徑向加載手輪設(shè)置在徑向加載螺桿的外端部，所述的徑向加載螺桿和徑向加載測頭通過徑向加載螺母座和徑向力導(dǎo)向座固定在測試平臺(tái)上與加載測試刀柄垂直一側(cè)，并使徑向加載測頭與徑向加載螺桿同軸；所述的軸向加載測頭設(shè)置在測試施力桿中心的孔內(nèi)，軸向力傳感器設(shè)置在軸向加載測頭內(nèi)側(cè)肩部和測試施力桿端部之間，并與數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)耦合，測試施力桿與軸向力導(dǎo)向座通過鍵聯(lián)接，軸向加載螺桿與軸向加載螺母座螺紋連接，軸向加載手輪設(shè)置在軸向加載螺桿的外端部，所述的軸向加載螺桿和軸向加載測頭通過軸向加載螺母座和軸向力導(dǎo)向座固定在測試平臺(tái)上與加載測試刀柄端部，并使軸向加載測頭與軸向加載螺桿及加載測試刀柄同軸。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果本發(fā)明是對(duì)主軸進(jìn)行單一徑向、軸向和徑向、軸向混合模擬工況下的加載和動(dòng)靜剛度與動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度測試，試驗(yàn)工作臺(tái)上安裝有主軸單元,通過電機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),測試刀柄與主軸通過主軸錐孔聯(lián)接并拉緊,測試刀柄與加載外套通過滾動(dòng)軸承隔離，加載裝置可在加載外套的徑向、軸向手動(dòng)進(jìn)行不同大小載荷的加載，徑向、軸向加載力的大小可通過徑向、軸向壓力傳感器數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)進(jìn)行確定。同時(shí)進(jìn)行徑向、軸向位移監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)在模擬加載狀態(tài)下的動(dòng)剛度檢測。在不加載的情況下，使主軸在不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，通過軸向和2個(gè)徑向互成90°的電渦流傳感器可進(jìn)行主軸不同轉(zhuǎn)速下軸向位移、動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度的測量。所有裝置通過螺釘固定于試驗(yàn)平臺(tái)上。本發(fā)明是按照下述方式工作的，在主軸的軸肩上安置互成90°的2個(gè)徑向電渦流傳感器和軸向電渦流傳感器，在模擬工況的測試平臺(tái)上，伺服電機(jī)帶動(dòng)主軸單元及與之相連的測試刀柄旋轉(zhuǎn)，通過徑向加載手輪或軸向加載手輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)徑向加載螺 桿或軸向加載螺桿，施加載荷通過施力桿傳于徑向加載測頭或軸向加載測頭，載荷大小可通過徑向力傳感器或軸向力傳感器輸出，并通過數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)顯示，加載測頭又將載荷分別或同時(shí)從軸向、徑向加載于測試刀柄，測試刀柄由于采用7008滾動(dòng)軸承外環(huán)與加載套相配合的結(jié)構(gòu)可將主軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為靜態(tài)加載，不同的轉(zhuǎn)速下施加不同載荷可通過2個(gè)徑向電渦流傳感器和軸向電渦流傳感器監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸及處理、測得軸向、徑向位移，測得主軸的動(dòng)態(tài)剛度。或在不加載的情況下，主軸單元轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸向電渦流傳感器和2個(gè)徑向電渦流傳感器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)，可測得主軸的動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度。本發(fā)明技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以模擬主軸在銑、鉆、擴(kuò)、鏜等各種運(yùn)行情況下的負(fù)載情況，通過單一徑向、軸向和徑向、軸向混合模擬工況下的加載試驗(yàn)和動(dòng)靜剛度與動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度測試，可對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性進(jìn)行評(píng)定，具有動(dòng)態(tài)性能測試精度高，測量成本低的優(yōu)點(diǎn)。


本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置有如下附圖
圖I為本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置加載測試刀柄結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、主軸單元；2、皮帶；3、伺服電機(jī)；4、導(dǎo)向座；5、徑向加載螺桿；6、手輪；7、徑向加載螺母座；8、徑向力傳感器；9、徑向加載測頭；10、手輪；11、軸向加載螺桿；12、軸向加載螺母座；13、導(dǎo)向座；14、軸向力傳感器；15、軸向加載測頭；16、加載測試刀柄；17、軸向電渦流傳感器；18、傳感器支架；19、徑向電渦流傳感器I ;20、徑向電渦流傳感器II ;21、主軸單元支座；22、皮帶輪；23、加載套；24、7008滾動(dòng)軸承；25、施力桿；26、延伸電纜；27、電源；28、前置裝置；29、數(shù)據(jù)顯示設(shè)備；30、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種模擬工況的主軸加載測試裝置技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
如圖I 一圖4所示，一種模擬工況的主軸加載測試裝置包括主軸單元I、皮帶2、伺服電機(jī)3、徑向力導(dǎo)向座4、徑向加載螺桿5、徑向加載手輪6、徑向加載螺母座7、徑向力傳感器8、徑向加載測頭9、軸向加載手輪10、軸向加載螺桿11、軸向加載螺母座12、軸向力導(dǎo)向座13、軸向力傳感器14、軸向加載測頭15、加載測試刀柄16、軸向電渦流傳感器17、傳感器支架18、徑向電渦流傳感器I 19、徑向電渦流傳感器II 20、主軸單元支座21、皮帶輪22、力口載套23、滾動(dòng)軸承24、施力桿25、延伸電纜26、電源27、前置裝置28、數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30，所述的在的軸向電渦流傳感器17和2個(gè)徑向電渦流傳感器19、20通過傳感器支架18設(shè)置在主軸的軸肩上互成90°，并與數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)相聯(lián)，伺服電機(jī)3設(shè)置在模擬工況的測試平臺(tái)上，伺服電機(jī)3通過皮帶2與主軸單元I后端部的皮帶輪22連接；主軸單元I通過主軸單元支座21固定在測試平臺(tái)上，測試刀柄16設(shè)置在主軸單元I后端部；所述的徑向加載測頭9設(shè)置在測試施力桿25中心 的孔內(nèi)，徑向力傳感器8設(shè)置徑向加載測頭9內(nèi)側(cè)肩部和測試施力桿25端部之間，測試施力桿25與徑向力導(dǎo)向座4通過鍵連接，徑向加載螺桿5與徑向加載螺母座7螺紋連接，徑向加載手輪6設(shè)置在徑向加載螺桿5的外端部，所述的徑向加載螺桿5和徑向加載測頭9通過徑向加載螺母座7和徑向力導(dǎo)向座4固定在測試平臺(tái)上與加載測試刀柄16垂直一側(cè)并使徑向加載測頭9與徑向加載螺桿5同軸；所述的軸向加載測頭17設(shè)置在測試施力桿25中心的孔內(nèi)，軸向力傳感器14設(shè)置軸向加載測頭17內(nèi)側(cè)肩部和測試施力桿25端部之間,測試施力桿25與軸向力導(dǎo)向座13通過鍵連接，軸向加載螺桿11與軸向加載螺母座12螺紋連接，軸向加載手輪10設(shè)置在軸向加載螺桿11的外端部，所述的軸向加載螺桿11和軸向加載測頭15通過軸向加載螺母座12和軸向力導(dǎo)向座13固定在測試平臺(tái)上與加載測試刀柄16端部并使軸向加載測頭15與軸向加載螺桿11及加載測試刀柄同軸。所述的徑向力導(dǎo)向座4和軸向力導(dǎo)向座13均設(shè)置有施力桿25。所述的數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)包括軸向力傳感器14，徑向力傳感器8，電渦流傳感器17、19、20，延伸電纜26、前置裝置28、電源27和數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30，所述的電渦流傳感器17、19、20通過延伸電纜26與前置裝置28輸入端連接，所述的電源27與前置裝置28、軸向力傳感器14及徑向力傳感器8電源接口連接，所述的數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29與前置裝置28、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30輸出接口連接。實(shí)施例I。當(dāng)本發(fā)明對(duì)主軸進(jìn)行單一徑向、軸向和徑向、軸向混合模擬工況下的加載和動(dòng)靜剛度與動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度測試，試驗(yàn)工作臺(tái)上安裝有主軸單元1，通過伺服電機(jī)3帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，測試刀柄16與主軸I通過主軸錐孔聯(lián)接并拉緊，測試刀柄16與加載外套23通過滾動(dòng)軸承24隔離，加載裝置可在加載外套23的徑向、軸向手動(dòng)進(jìn)行不同大小載荷的加載，徑向、軸向加載力的大小可通過徑向力傳感器8或軸向力傳感器14經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30，輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29顯示加載力大小。電渦流傳感器17、19、20進(jìn)行徑向、軸向位移監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)在模擬加載狀態(tài)下的動(dòng)剛度檢測，輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29顯示徑向、軸向位移及動(dòng)剛度。在不加載的情況下，使主軸在不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，通過軸向位移傳感器17，2個(gè)徑向互成90°的電渦流傳感器19、20可進(jìn)行主軸不同轉(zhuǎn)速下動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度檢測、軸向位移檢測，并輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29進(jìn)行數(shù)據(jù)或圖形顯示。所有裝置通過螺釘固定于試驗(yàn)平臺(tái)上。本發(fā)明是按照下述方式工作的，當(dāng)分別對(duì)主軸軸向或徑向加載測試時(shí)在主軸的軸肩上安置互成90°的軸向電渦流傳感器17和2個(gè)徑向電渦流傳感器19、20。在模擬工況的測試平臺(tái)上，伺服電機(jī)3帶動(dòng)主軸單I元及與之相連的測試刀柄16旋轉(zhuǎn)，通過徑向加載手輪6或軸向加載手輪10旋轉(zhuǎn)徑向加載螺桿5或軸向加載螺桿11,施加載荷通過施力桿25傳于徑向加載測頭9或軸向加載測頭15，載荷大小可通過徑向力傳感器8或軸向力傳感器14經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30，輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29顯示加載力大小。徑向加載測頭9或軸向加載測頭15又將載荷分別從軸向、徑向、或?qū)⑤d荷從軸向、徑向同時(shí)加載于測試刀柄16,測試刀柄16由于采用滾動(dòng)軸承26外環(huán)與加載套23相配合的結(jié)構(gòu)可將主軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為靜態(tài)加載，不同的轉(zhuǎn)速下施加不同載荷可通過軸向電渦流傳感器17和2個(gè)徑向電渦流傳感器19、20檢測，輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29顯示徑向、軸向位移及動(dòng)剛度，2個(gè)徑向電渦流傳感器19、20輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29上的徑向位移數(shù)據(jù)取最大者。當(dāng)需要對(duì)主軸軸向和徑向同時(shí)進(jìn)行主軸的動(dòng)態(tài)性能測試時(shí)在模擬工況的測試平臺(tái)上，伺服電機(jī)3帶動(dòng)主軸單元及與之相連的測試刀柄16旋轉(zhuǎn)，通過徑向加載手輪6及軸向加載手輪10旋轉(zhuǎn)徑向加載螺桿5及軸向加載螺桿11，施加載荷通過施力桿25傳于徑向 加載測頭9、軸向加載測頭15，載荷大小可通過徑向力傳感器8及軸向力傳感器14經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30，輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29顯示加載力大小。通過徑向加載測頭9、軸向加載測頭15,將載荷從軸向徑向同時(shí)加載于測試刀柄16,測試刀柄16由于米用滾動(dòng)軸承24外環(huán)與加載套23相配合的結(jié)構(gòu)可將主軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為靜態(tài)加載，不同的轉(zhuǎn)速下施加不同載荷可通過軸向電渦流傳感器17和徑向電渦流傳感器19、20測得主軸不同轉(zhuǎn)速下動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度檢測、軸向位移檢測，并輸出到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備29進(jìn)行數(shù)據(jù)或圖形顯示。
權(quán)利要求
1.一種模擬工況的主軸加載測試裝置，包括主軸單元(I)、皮帶(2)、伺服電機(jī)(3)、徑向力導(dǎo)向座(4)、徑向加載螺桿(5)、徑向加載手輪(6)、徑向加載螺母座(7)、徑向力傳感器(8)、徑向加載測頭(9)、軸向加載手輪(10)、軸向加載螺桿(11)、軸向加載螺母座(12)、軸向力導(dǎo)向座(13)、軸向力傳感器(14)、軸向加載測頭(15)、加載測試刀柄(16)、軸向電渦流傳感器(17)、傳感器支架(18)、徑向電渦流傳感器I (19)、徑向電渦流傳感器II (20)、主軸單元支座(21)、皮帶輪(22)、加載套(23)、滾動(dòng)軸承(24)、施力桿(25)、延伸電纜(26)、電源(27)、前置裝置(28)、數(shù)據(jù)顯示設(shè)備(29)、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置(30)，其特征在于所述的在的軸向電渦流傳感器(17)和2個(gè)徑向電渦流傳感器(19)、(20)通過傳感器支架(18)設(shè)置在主軸的軸肩上互成90°，伺服電機(jī)(3)設(shè)置在模擬工況的測試平臺(tái)上，伺服電機(jī)(3)通過皮帶(2 )與主軸單元(I)后端部的皮帶輪(22 )連接；主軸單元(I)通過主軸單元支座(21)固定在測試平臺(tái)上，測試刀柄(16)設(shè)置在主軸單元(I)前端部；所述的徑向加載測頭(9)設(shè)置在測試施力桿(25)中心的孔內(nèi)，徑向力傳感器(8)設(shè)置徑向加載測頭(9)內(nèi)側(cè)肩部和測試施力桿(25)端部之間，測試施力桿(25)與徑向力導(dǎo)向座(4)通過鍵聯(lián)接，徑向加載螺桿(5)與徑向加載螺母座(7)螺紋聯(lián)接，徑向加載手輪(6)設(shè)置在徑向加載螺桿(5)的外端部，所述的徑向加載螺桿(5)和徑向加載測頭(9)通過徑向加載螺母座(7)和徑向力導(dǎo)向座(4)固定在測試平臺(tái)上與加載測試刀柄(16)垂直一側(cè)并使徑向加載測頭(9)與徑向加載螺桿(5)同軸；所述的軸向加載測頭(17)設(shè)置在測試施力桿(25)中心的孔內(nèi)，軸向力傳感器(14)設(shè)置軸向加載測頭(17)內(nèi)側(cè)肩部和測試施力桿(25)端部之間，測試施力桿(25)與軸向力導(dǎo)向座(13 )通過鍵聯(lián)接，軸向加載螺桿(11)與軸向加載螺母座(12 )螺紋聯(lián)接，軸向加載手輪(10)設(shè)置在軸向加載螺桿(11)的外端部，所述的軸向加載螺桿(11)和軸向加載測頭(15)通過軸向加載螺母座(12)和軸向力導(dǎo)向座(13)固定在測試平臺(tái)上與加載測試刀柄(16)端部并使軸向加載測頭(15)與軸向加載螺桿(11)及加載測試刀柄同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬工況的主軸加載測試裝置，其特征在于所述的徑向力導(dǎo)向座(4)和軸向力導(dǎo)向座(13)均設(shè)置有施力桿(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬工況的主軸加載測試裝置，其特征在于所述的電渦流傳感器測試系統(tǒng)包括軸向力傳感器(14)、徑向力傳感器(8)、軸向電渦流傳感器(17)、2個(gè)徑向電渦流傳感器(19)、(20)，延伸電纜(26)、前置裝置(28)、電源(27)和數(shù)據(jù)顯示設(shè)備(29)，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置(30)，所述的軸向電渦流傳感器(17)、2個(gè)徑向電渦流傳感器(19)、(20 )通過延伸電纜(26 )與前置裝置(28 )輸入端連接，所述的電源(27 )與前置裝置(28 )及軸向力傳感器(14)、徑向力傳感器(8)電源接口連接，所述的數(shù)據(jù)顯示設(shè)備(29)與前置裝置(28)及模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置(30)輸出接口連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域中的金切數(shù)控機(jī)床，具體地說是涉及一種模擬工況的主軸加載及機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)性能測試裝置。本發(fā)明所述的軸向電渦流傳感器和通過傳感器支架設(shè)置在主軸的軸肩上互成90°的2個(gè)徑向電渦流傳感器，伺服電機(jī)通過皮帶與主軸單元前端部的皮帶輪連接；所述的徑向和軸向加載測頭設(shè)置通過徑向或軸向加載螺母座和徑向或軸向力導(dǎo)向座固定在測試平臺(tái)上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以模擬主軸在銑、鉆、擴(kuò)、鏜等各種運(yùn)行負(fù)載情況，通過單一徑向、軸向和徑向、軸向混合模擬工況下徑向2個(gè)互成90°的電渦流傳感器組合，進(jìn)行動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)精度測試，并可對(duì)數(shù)控機(jī)床的工況可靠性進(jìn)行評(píng)定，具有動(dòng)態(tài)性能測試精度高，測量成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102778345SQ201210029928
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者張成佐, 張海英, 茍衛(wèi)東 申請(qǐng)人:青海華鼎實(shí)業(yè)股份有限公司