[實用新型]高速主軸動剛度測試裝置

有效

• 申請號: 201120130907.1
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN202075123U
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 熊萬里;李想;侯志泉;呂浪;呂冰海
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本實用新型涉及主軸動剛度測試技術，尤其涉及高速主軸動剛度測試裝置。

背景技術

高速主軸是現代機床的核心功能部件，其作用是帶動刀具（砂輪）或工件旋轉，實現高速精密加工。隨著現代工業對機床加工精度和加工效率要求的不斷提高，機床對主軸性能的要求也越來越高。

剛度是衡量高速主軸性能的重要指標之一。主軸剛度包括靜止狀態下的靜剛度和高速運轉時的動剛度。目前工程上可行且被廣泛采用的剛度檢測方法是靜剛度測試方法。但是靜剛度無法真實反映主軸在高速運轉時承受切削載荷條件下抵抗變形的能力，只有動剛度才能科學反映主軸的動態承載特性。而目前工程上的采用的動剛度測試方法由于存在各種各樣的局限，很難推廣使用。

目前工程上動剛度測試方法有：

1、電磁加載式測量裝置，其不足之處在于，電磁加載裝置復雜，占用空間大，由于受被測試主軸的幾何空間限制，僅對于專用實驗的主軸檢測較為有效，很難通用。

2、非接觸氣浮加載式測量裝置，其優點在于，與主軸無接觸，利于在高速旋轉狀態下加載。其缺點在于：a.?氣浮軸承的剛度較小，加載力有限；b.?氣浮加載式測量裝置占用空間也大，受主軸伸出端空間的制約；c.?加載過程中很難始終保持氣浮狀態，容易因為加載偏置，發生軸承與主軸碰磨事故。

3、非接觸液體懸浮加載式測量裝置，其加載能力高于氣浮加載，但也存在結構復雜，受空間制約，容易發生碰磨等缺點，僅對特定的試驗主軸適用。

4、“皮帶式”接觸測量裝置，其優點是容易操作，對主軸空間無特殊要求。其不足是“皮帶”與主軸直接摩擦，發熱嚴重且易磨損，不適用于主軸高速時使用。

5、掛重物加載測量裝置，即在軸伸端套裝滾動軸承，在滾動軸承上掛重物。該方法的不足之處在于：（1）只能測量垂直方向的剛度；（2）主軸尺寸較大時，軸承尺寸大，受振動限制，只適宜于主軸轉速較低情況下使用。

以上測量方法還存在共性的不足，即加載的主軸截面與測量位移的主軸截面不統一，加載大小很難準確折算為位移檢測截面上的等效載荷，導致動剛度測試結果不準確。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、占用空間小、成本低廉、精度高的高速主軸動剛度測試裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種高速主軸動剛度測試裝置，包括徑向加載裝置和軸心位移測量裝置，所述徑向加載裝置包括加載力大小可讀的加載元件、可自轉的滾動件和加載元件固定架，所述加載元件固定于加載元件固定架上，所述可自轉的滾動件裝設于加載元件輸出端，并且滾動件與被測試高速主軸的圓周面接觸，加載元件的加載力方向指向被測試高速主軸的軸心。

所述加載元件包括殼體、進給驅動螺桿、輸出連桿、加載彈簧以及滑設于所述殼體內的兩件滑塊，所述殼體與加載元件固定架固定連接，所述進給驅動螺桿和輸出連桿分設于殼體兩端并分別連接一件滑塊，所述加載彈簧設于兩件滑塊之間，所述殼體上設有加載力讀數刻度表和可根據加載彈簧的壓縮量反映加載力大小的讀數指針，所述滾動件裝設于輸出連桿上。

所述滾動件包括滾動軸承和支承軸，所述支承軸連接于所述輸出連桿上，所述滾動軸承裝設于所述支承軸上。

所述軸心位移測量裝置包括磁力座、固定圓座和三件位移傳感器，所述磁力座用于連接驅動被測試高速主軸的機床，所述固定圓座通過緊固件裝設于所述磁力座上，所述三件位移傳感器沿被測試高速主軸的周向均勻布置，并通過固定圓座固定。

所述固定圓座上設有用于放置滾動件的避空缺口，三件位移傳感器與滾動件布置在被測試高速主軸的同一截面上。

所述滾動軸承的直徑為被測試高速主軸直徑的2～1/8倍。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于：