[發明專利]一種磁粉加載式機床旋轉主軸的扭轉動剛度檢測系統

有效

• 申請號: 201610163806.1
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105823613B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 許超;馮平法;周凱;吳志軍;張建富;馬榮梅
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01M13/04
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司44257
• 代理人: 王鎖林,茅秀彬

1.一種磁粉加載式機床旋轉主軸的扭轉動剛度檢測系統，所述主軸設置在機床上，其特征在于進一步包括：

設于所述機床的工作臺上的加載裝置，該加載裝置包含定子、具有容置腔的內襯件、隔磁環、磁粉及安裝于所述定子的線圈，所述內襯件設置于所述定子的內腔中，所述磁粉分布在所述內襯件的容置腔內；

測試棒，該測試棒的一端與所述主軸相連，另一端插入所述加載裝置中的所述容置腔，所述加載裝置的線圈通直流電流后產生磁場，該磁場將位于所述容置腔內的磁粉磁化形成磁粉鏈，所述磁粉鏈與由所述主軸驅動旋轉的測試棒表面產生摩擦力，實現對所述測試棒的扭矩的加載；

力傳感器，所述力傳感器設在所述加載裝置上以檢測所述測試棒受到的加載作用的扭矩大小；

以及，光柵式扭轉角位移傳感器，它包含設在所述機床上的主體部分和圓盤光柵，該圓盤光柵安裝于所述測試棒上，以間接測量方式檢測所述測試棒的扭轉角。

2.根據權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述加載裝置的定子還包括底座。

3.根據權利要求1或2所述的檢測系統，其特征在于，所述加載裝置中的隔磁環鑲嵌在所述內襯件中，該隔磁環用于阻隔所述線圈在所述內襯件中的磁路。

4.根據權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述力傳感器為應變片，所述應變片設在所述加載裝置的定子與內襯件的連接處。

5.根據權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述力傳感器包括四個應變片，該四個應變片均分為兩組，安裝在所述加載裝置的定子與內襯件的平鍵連接處，每一個平鍵連接處安裝一個應變片。

6.根據權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述光柵式扭轉角位移傳感器的主體部分包括：拼接的左安裝板和右安裝板，依次設置于該左安裝板的安裝腔內發光二極管、透鏡和指示光柵，以及安裝在該右安裝板對應部位的光電三極管；該指示光柵和圓盤光柵均采用切向光柵，該指示光柵和圓盤光柵的刻線相同，切線方向相反。

7.根據權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述測試棒為圓柱形測試棒；所述磁粉的粒徑為10~40μm。

8.根據權利要求7所述的檢測系統，其特征在于，所述圓柱形測試棒的連接所述主軸的一端為帶自鎖螺紋的錐形部，另一端的摩擦系數為0.12-0.18。

9.根據權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，進一步包括信號處理裝置，用于處理所述力傳感器輸出的扭矩信號和所述光柵式扭轉角位移傳感器輸出的扭轉角信號，進而計算所述主軸運轉情況下的扭轉動剛度。

10.在權利要求1所述的檢測系統中對機床旋轉主軸磁粉加載的方法，其特征在于包括以下步驟：

將測試棒一端與機床的主軸連接；該測試棒的另一端插入加載裝置中的容置腔，施加直流電流到該加載裝置的線圈產生磁場，該磁場磁化位于所述容置腔內的磁粉形成磁粉鏈，該磁粉鏈與由所述主軸驅動旋轉的測試棒表面產生摩擦力，對所述測試棒的扭矩的加載；所述測試棒另一端的摩擦系數為0.12-0.18。