[發明專利]一種基于MEMS的機床主軸動剛度的測試方法

有效

• 申請號: 201010624005.3
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102175436A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 曹軍義;李桐;林京;王琇峰
• 申請（專利權）人: 西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及機床主軸動剛度測試領域，具體涉及一種基于MEMS的機床主軸動剛度的測試方法。

背景技術

MEMS是微電子機械系統的縮寫，是指集微型傳感器、執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統。其目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。

主軸是機床的重要組成部分之一，主軸的動態性能的優劣直接影響著機床對工件的加工質量以及機床生產率，機床的主軸動剛度是主軸動態性能的主要評價指標，它反映了機床抵抗外載荷的能力，對于工件的加工質量以及機床壽命都有影響。對于目前的機床設計及制造，普遍的觀點是要通過增加剛度來減少機床的震動影響，因此，動剛度的測量十分重要，然而，國內外對于機床動剛度的研究還處于起步階段，機床動剛度的測量往往依靠經驗進行，并沒有明確的動剛度準則，存在動剛度的測試精度低，測量成本高的缺點。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于MEMS的機床主軸動剛度的測試方法，提高了動剛度的測試精度，具有動剛度的測試精度高，測量成本低的優點。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于MEMS的機床主軸動剛度的測試方法，包括以下步驟：

第一步，在機床主軸1的軸肩5上沿垂直方向安裝力傳感器3和加速度傳感器4，在機床主軸上靠近砂輪9處貼反光帶2，在機床機柜6內壁靠近反光帶2的位置安裝光電傳感器7，將力傳感器3、加速度傳感器4和光電傳感器7與工控機8相連；

第二步，通過矩陣實驗室(MATLAB)軟件對采集到的法向加速度通過對信號a(t)進行積分計算，得到法向位移信號S(t)；

第三步，對采集到的法向力F(t)和法向位移S(t)通過進行傅立葉變換為幅值譜，得到法向力F(ω)和位移S(ω)；

第四步，根據法向力F(ω)和法向位移S(ω)通過G(ω)＝F(ω)/S(ω)計算得到動態剛度G(ω)；

第五步，通過比較不同工況下測得的動剛度，可以對機床的工況是否安全進行評定。

由于本發明采用了力傳感器3、加速度傳感器4和光電傳感器7，通過對原始信號進行采集和分析，故而提高了動剛度的測試精度，具有動剛度的測試精度高等優點。

附圖說明

附圖為本發明的力傳感器2、加速度傳感器3、光電傳感器4的安裝示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述，本實施例采用磨床進行測試。

一種基于MEMS的機床主軸動剛度的測試方法，包括以下步驟：

第一步，參照附圖，在機床主軸1的軸肩5上沿垂直方向安裝力傳感器3和加速度傳感器4，同步采集機床主軸的法向力信號F(t)和機床主軸的法向加速度信號a(t)，在機床主軸1上靠近砂輪9處貼反光帶2，在機床機柜6內壁上靠近反光帶2的位置安裝光電傳感器7，使光電傳感器7能夠照射在反光帶2上采集鑒向信號，從而進行轉速測定，將力傳感器3、加速度傳感器4和光電傳感器7與工控機8相連；

第二步，通過矩陣實驗室(MATLAB)軟件對采集到的法向加速度通過對信號號a(t)進行積分計算，得到法向位移信號S(t)；

第三步，對采集到的法向力F(t)和位移S(t)通過進行傅立葉變換為幅值譜，得到法向力F(ω)和位移S(ω)；

第四步，根據法向力F(ω)和法向位移S(ω)計算動態剛度G(ω)＝F(ω)/S(ω)；

第五步，通過比較不同工況下測得的動剛度，可以對機床的工況是否安全進行評定。

附圖中：1為機床主軸；2為反光片；3為力傳感器；4為加速度傳感器；5為軸肩；6為機床機柜；7為光電傳感器；8為工控機；9為砂輪。