[發(fā)明專(zhuān)利]非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611122662.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108007657A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴仲裕;蓋震宇;彭達(dá)仁;陳逸軒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01M5/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發(fā)明公開(kāi)一種非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法。該非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)，具有基座、測(cè)試棒、激振模塊、力感測(cè)器、都卜勒測(cè)速儀與控制模塊。力感測(cè)器連接激振模塊與基座。激振模塊位于測(cè)試棒與力感測(cè)器之間。控制模塊電連接力感測(cè)器與都卜勒測(cè)速儀。測(cè)試棒用以可拆卸地設(shè)置于待測(cè)主軸的夾持座中。激振模塊用以提供電磁力到測(cè)試棒。力感測(cè)器用以測(cè)量激振模塊的作用力。都卜勒測(cè)速儀用以提供第一激光與第二激光。都卜勒測(cè)速儀根據(jù)反射的激光以測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)。控制模塊用以依據(jù)作用力與振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算出待測(cè)主軸的等效主軸剛性值。

技術(shù)領(lǐng)域

本涉及一種動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法，特別是涉及一種針對(duì)工具機(jī)主軸或轉(zhuǎn)軸的非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

工具機(jī)提供動(dòng)力使工件與刀具進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切削工件多余的金屬以生產(chǎn)精密的零件。一般來(lái)說(shuō)，工具機(jī)通過(guò)主軸帶動(dòng)所夾持的刀具旋轉(zhuǎn)以提供切削力，因此工具機(jī)的架構(gòu)必須有足夠的剛性，才能使刀具切削工件時(shí)提供穩(wěn)定的切削力，以達(dá)到預(yù)期的精確度。

目前，常見(jiàn)的剛性測(cè)試方法大多是在主軸靜止的情況下對(duì)主軸進(jìn)行測(cè)量。但是，靜止?fàn)顟B(tài)與旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的主軸動(dòng)態(tài)特性并不相同，轉(zhuǎn)動(dòng)中的主軸無(wú)法適用一般靜態(tài)敲擊測(cè)試進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)量，無(wú)法預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸特性。主軸常見(jiàn)的損壞因素多來(lái)自于軸承變異，但軸承剛性卻隨著轉(zhuǎn)速改變而呈現(xiàn)非線(xiàn)性變化且難以直接測(cè)量，容易造成維修誤判。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法，以在主軸旋轉(zhuǎn)的情況下，以非接觸式的方式測(cè)量得主軸的動(dòng)剛度。

本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)，適用于待測(cè)主軸，所述的動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)具有基座、測(cè)試棒、激振模塊、力感測(cè)器、都卜勒測(cè)速儀與控制模塊。力感測(cè)器連接激振模塊與基座。激振模塊位于測(cè)試棒與力感測(cè)器之間。控制模塊電連接力感測(cè)器與都卜勒測(cè)速儀。激振模塊用以提供電磁力到測(cè)試棒。測(cè)試棒具有感磁特性，并用以可拆卸地設(shè)置于待測(cè)主軸的夾持座中。力感測(cè)器用以測(cè)量激振模塊的作用力。都卜勒測(cè)速儀用以提供第一激光與第二激光，都卜勒測(cè)速儀并依據(jù)第一激光與第二激光的反射以產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)。控制模塊用以依據(jù)作用力與振動(dòng)響應(yīng)取得待測(cè)主軸的等效主軸剛性值。

本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量方法，步驟是先令待測(cè)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)試棒隨待測(cè)主軸而轉(zhuǎn)動(dòng)。以激振模塊提供電磁力到轉(zhuǎn)動(dòng)中的測(cè)試棒，并以力感測(cè)器感測(cè)激振模塊的作用力。以都卜勒測(cè)速儀提供第一激光至轉(zhuǎn)動(dòng)中的測(cè)試棒的第一位置，并以都卜勒測(cè)速儀提供第二激光至轉(zhuǎn)動(dòng)中的測(cè)試棒的第二位置。依據(jù)被測(cè)試棒反射的第一激光與被測(cè)試棒反射的第二激光，以都卜勒測(cè)速儀產(chǎn)生第一位置與第二位置的振動(dòng)響應(yīng)。依據(jù)作用力與振動(dòng)響應(yīng)取得待測(cè)主軸的等效主軸剛性值。

綜合以上所述，本發(fā)明提供了一種非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法，通過(guò)電磁鐵激振轉(zhuǎn)動(dòng)中的測(cè)試棒并對(duì)電磁鐵測(cè)量作用力，并通過(guò)都卜勒測(cè)速儀測(cè)測(cè)量試棒的振動(dòng)響應(yīng)，依據(jù)作用力與振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算出主軸的剛性值。過(guò)程中，激振測(cè)試棒與測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)都為非接觸式的，且適用于測(cè)量受主軸帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)試棒。由此，動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)與方法得以在非接觸的情況下測(cè)量得轉(zhuǎn)動(dòng)中的主軸動(dòng)剛度。

以上的關(guān)于本發(fā)明內(nèi)容的說(shuō)明及以下的實(shí)施方式的說(shuō)明用以示范與解釋本發(fā)明的精神與原理，并且提供本發(fā)明的權(quán)利要求范圍更進(jìn)一步的解釋。

附圖說(shuō)明

圖1A為本發(fā)明一實(shí)施例中非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)的各元件相對(duì)位置示意圖；

圖1B為本發(fā)明另一實(shí)施例中非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)的各元件相對(duì)位置示意圖；

圖2A為本發(fā)明更一實(shí)施例中非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)的各元件相對(duì)位置示意圖；

圖2B為本發(fā)明再一實(shí)施例中非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)的各元件相對(duì)位置示意圖；

圖3A為本發(fā)明又一實(shí)施例中非接觸式動(dòng)剛度測(cè)量系統(tǒng)的各元件相對(duì)位置示意圖；