[發(fā)明專利]高速電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度測(cè)試裝置及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910614445.1
• 申請(qǐng)日: 2019-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110220706B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李朝陽(yáng);田勝利;陳小安;合燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);重慶工商大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明公開(kāi)了一種高速電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度測(cè)試裝置及測(cè)試方法，本發(fā)明通過(guò)采用兩個(gè)并排設(shè)置的滾動(dòng)軸承對(duì)加載棒進(jìn)行接觸加載，采用滾動(dòng)軸承外圈與主軸前端的加載棒接觸加載，更加的貼近電主軸實(shí)際作業(yè)工況，且相比非接觸加載，其加載力的范圍更廣、控制精度更高、持續(xù)加載時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)電主軸輸出端的加載棒的動(dòng)平衡影響較小，可測(cè)量的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速更高；同時(shí)可以通過(guò)傳感器對(duì)加載力和位移變形進(jìn)行同步測(cè)量，可精確的測(cè)量和計(jì)算出電主軸的動(dòng)態(tài)支承剛度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高速電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)

高速電主軸作為高速加工機(jī)床中的核心部件，直接影響到機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率。隨著對(duì)高速電主軸大輸出功率和高轉(zhuǎn)速的日益追求，需要主軸軸承的動(dòng)態(tài)支承剛度越來(lái)越大，這成為了設(shè)計(jì)人員關(guān)心的重點(diǎn)。但由于高速電主軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用工況，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)支撐剛度測(cè)試一直都是難點(diǎn)。現(xiàn)有對(duì)電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度的實(shí)驗(yàn)研究并不多，主要包括：接觸式加載測(cè)量動(dòng)態(tài)支承剛度，比如用壓電陶瓷或液壓缸作為執(zhí)行器來(lái)加載套子主軸轉(zhuǎn)子上的滾動(dòng)軸承外圈的方法，但這種方式由于滾動(dòng)軸承對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡影響較大，以及滾動(dòng)軸承的磨損和溫升較大，該方式只適合低速的動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試。非接觸加載測(cè)量動(dòng)態(tài)支承剛度，比如利用電磁激振器、電磁鐵加載和空氣靜壓等方式實(shí)現(xiàn)加載，但非接觸加載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工精度和安裝精度提出了嚴(yán)苛的要求，同時(shí)，加載力較小，且加載力不易精確控制和測(cè)量等缺陷。綜上所述，對(duì)于高速電主軸動(dòng)態(tài)支撐剛度測(cè)量的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)對(duì)其動(dòng)態(tài)加載，以上接觸加載和非接觸加載方式都存在各自的缺陷，無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)其動(dòng)態(tài)剛度的急切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高速電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度測(cè)試裝置及測(cè)試方法，通過(guò)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的實(shí)驗(yàn)裝置，能夠?qū)﹄娭鬏S動(dòng)態(tài)支承剛度進(jìn)行精確的測(cè)量，為電主軸的動(dòng)態(tài)性能研究和質(zhì)量檢測(cè)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高速電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度測(cè)試裝置，包括用于向電主軸輸出端的加載棒施加徑向加載力的機(jī)械加載裝置、用于控制機(jī)械加載裝置加載力的加載控制裝置以及用于采集所述加載力以及加載棒的位移變化的數(shù)據(jù)采集單元；所述機(jī)械加載裝置包括剛度基座，所述剛度基座的頂部設(shè)有兩個(gè)并排設(shè)置的滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承的外圈與加載棒接觸加載；所述加載控制裝置包括向剛度基座提供作用力的動(dòng)力裝置。

進(jìn)一步地，該測(cè)試裝置還包括潤(rùn)滑裝置，所述潤(rùn)滑裝置包括潤(rùn)滑導(dǎo)管，所述潤(rùn)滑導(dǎo)管的一端與潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存箱連接，另一端的管口迎向加載棒的加載點(diǎn)設(shè)置，用于向加載點(diǎn)提供潤(rùn)滑劑。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括用于測(cè)量動(dòng)力裝置向剛度基座施加的作用力的壓力傳感器，設(shè)置在加載棒的加載點(diǎn)的正上方用于檢測(cè)加載棒在加載力作用下的位移量的電渦流傳感器。

進(jìn)一步地，所述剛度基座通過(guò)滑動(dòng)副固定在機(jī)架上，所述滑動(dòng)副包括固定在機(jī)架上的滑動(dòng)基座以及貫穿所述滑動(dòng)基座且與所述滑動(dòng)基座滑動(dòng)連接的滑動(dòng)支柱，所述滑動(dòng)支柱的一端與所述剛度基座連接，另一端與所述動(dòng)力裝置的輸出端連接；所述壓力傳感器設(shè)置在動(dòng)力裝置的輸出端與滑動(dòng)支柱之間。

進(jìn)一步地，該測(cè)試裝置還包括用于調(diào)節(jié)動(dòng)力裝置位置的動(dòng)力裝置安裝機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力裝置安裝機(jī)構(gòu)包括第一立柱、設(shè)置在所述第一立柱上的第一套管以及水平設(shè)置且與第一套管的管壁固定連接的安裝板，所述第一套管可沿第一立柱上下滑動(dòng)，所述動(dòng)力裝置安裝在所述安裝板上。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)力裝置包括氣缸以及與所述氣缸連接并用于控制氣缸工作的電氣比例閥，所述壓力傳感器設(shè)置在氣缸的活塞桿與滑動(dòng)支柱之間。

進(jìn)一步地，所述氣缸的活塞桿通過(guò)浮動(dòng)接頭與壓力傳感器的連接接頭相連接。

此外，本發(fā)明還提供了一種上述測(cè)試裝置測(cè)量高速電主軸動(dòng)態(tài)支承剛度的測(cè)試方法，包括以下步驟：

S1：采集電主軸輸出端的加載棒所受的徑向加載力以及加載棒在所述徑向加載力作用下的位移量；