[發(fā)明專(zhuān)利]一種高速精密主軸預(yù)緊力和預(yù)緊位移智能監(jiān)控系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610976384.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106891202B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡高峰;高衛(wèi)國(guó);張大衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23Q17/00
• 分類(lèi)號(hào): B23Q17/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 李玲

1.一種高速精密主軸預(yù)緊力和預(yù)緊位移智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括主軸殼體、前套筒組件、后套筒組件、壓電作動(dòng)器組件、主軸和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；

所述前套筒組件固定安裝在主軸殼體內(nèi)，所述后套筒組件通過(guò)球籠導(dǎo)向軸承沿著主軸的軸線滑動(dòng)地安裝在主軸殼體內(nèi)，主軸通過(guò)軸承同軸固定安裝在前套筒組件和后套筒組件內(nèi)；

在主軸殼體上沿主軸圓周均布有多個(gè)與主軸相平行的用于對(duì)后套筒施加軸向載荷的壓電作動(dòng)器組件，所述壓電作動(dòng)器組件包括壓電作動(dòng)器、力傳感器和預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺栓，其中，壓電作動(dòng)器滑動(dòng)設(shè)置在繞主軸軸線均布并平行于主軸軸線的光孔中，壓電作動(dòng)器的與后套筒的法蘭盤(pán)相對(duì)的一端固定力傳感器，壓電作動(dòng)器的另一端與嵌設(shè)在主軸殼體上的預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺栓連接；

在前套筒和后套筒中均嵌入設(shè)置有溫度傳感器，用于檢測(cè)軸承的工作溫度；

在后套筒上設(shè)置后套筒位移傳感器，用于監(jiān)測(cè)后套筒的軸向位移；

所述前套筒組件包括前套筒、定位端蓋、前端蓋，所述前套筒通過(guò)螺栓固定安裝在主軸殼體內(nèi)，所述定位端蓋通過(guò)螺栓連接固定于前套筒的內(nèi)端，所述前端蓋通過(guò)螺栓連接固定在前套筒的外端，用于壓緊軸承外圈；前套筒內(nèi)設(shè)置有軸承Ⅰ和軸承Ⅱ以安裝主軸，通過(guò)第一鎖緊螺母將軸承Ⅰ和軸承Ⅱ軸向鎖緊在主軸上；

在主軸殼體內(nèi)設(shè)置有主軸位移傳感器，主軸位移傳感器通過(guò)支架固定在主軸殼體內(nèi)壁上，主軸位移傳感器的探頭對(duì)準(zhǔn)主軸的階梯面，通過(guò)檢測(cè)探頭到主軸的階梯面的距離變化，來(lái)監(jiān)測(cè)主軸的軸向位移；在主軸殼體內(nèi)還設(shè)有用于監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的編碼器；

所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器，力傳感器、主軸位移傳感器、后套筒位移傳感器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接至控制器，控制器依次通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器、電壓放大器連接各個(gè)壓電作動(dòng)器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速精密主軸預(yù)緊力和預(yù)緊位移智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：前套筒內(nèi)嵌入設(shè)置有軸承Ⅰ溫度傳感器和軸承Ⅱ溫度傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速精密主軸預(yù)緊力和預(yù)緊位移智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述后套筒組件包括后套筒、預(yù)緊端蓋、后端蓋，所述預(yù)緊端蓋通過(guò)螺栓連接固定于后套筒的內(nèi)端，所述后端蓋通過(guò)螺栓連接固定在后套筒的外端，用于壓緊軸承外圈；后套筒內(nèi)設(shè)置有軸承Ⅲ和軸承Ⅳ以安裝主軸，通過(guò)第二鎖緊螺母將軸承Ⅲ和軸承Ⅳ軸向鎖緊在主軸上；后套筒內(nèi)嵌入設(shè)置有軸承Ⅲ溫度傳感器和軸承Ⅳ溫度傳感器；所述后套筒的外端面為法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，在后套筒外端面法蘭盤(pán)上嵌入設(shè)置有后套筒位移傳感器，后套筒位移傳感器的探頭貫穿法蘭盤(pán)且正對(duì)著主軸殼體的與法蘭盤(pán)相對(duì)的端面，通過(guò)測(cè)量探頭與該端面的距離變化來(lái)監(jiān)測(cè)后套筒的軸向位移。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速精密主軸預(yù)緊力和預(yù)緊位移智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：在后套筒外端面法蘭盤(pán)上還設(shè)置有6個(gè)繞主軸軸線均布的緊定螺釘，所述緊定螺釘貫穿設(shè)置在后套筒外端面法蘭盤(pán)上，緊定螺釘?shù)捻敹擞糜陧斁o主軸殼體的與法蘭盤(pán)相對(duì)的端面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速精密主軸預(yù)緊力和預(yù)緊位移智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：在主軸殼體的外壁上沿其圓周設(shè)置有一圈凹槽，所述預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺栓的一端露出在凹槽中，以便調(diào)節(jié)預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺栓的旋入量。