【技术实现步骤摘要】
一种内置式机床主轴轴向动刚度测试装置及测试方法
本专利技术属于机械振动与测试领域,特别涉及一种内置式机床主轴轴向动刚度测试装置及测试方法。该装置及方法用于数控机床在实际切削状态下的主轴轴向动态刚度的测试。
技术介绍
机床的动态性能反映机床抵抗动态外载荷的能力,与负荷能力及抗振性密切相关,直接影响机床的加工精度与零件的加工质量,其中动刚度是衡量机床动态性能的重要指标。机床的动刚度是指机床在以一定频率变化的正弦交变载荷作用下所表现出的刚度,表征机床承受交变动载荷时抵抗动态位移变化的能力,在数值上等于机床产生单位振幅所需的动态激振力,是衡量抗振能力的主要指标,机床动刚度越大,在动态载荷作用下振幅越小,机床抗振能力越好,加工精度越高。反之,动刚度越小,振幅越大,加工精度越低。目前对主轴动刚度的研究主要以建模仿真、有限元分析为主,测试方法也多集中于空载运行测试和离线实验测试法,空载运行测试工程上常用锤击法、激振器激振、转矩转速仪法和利用传动方式减速后加载测试,该类方法均为接触式激振和加载,不稳定,而且常常需要复杂的辅助器械,成本高,机器磨损严重;离线实验测试法一般采用液压系统或电磁系统对主轴进行静态加载,模拟主轴的受力状况,不足之处在于加载装置复杂、占用空间大、一般需要搭建专用试验台,将主轴拆卸下来进行离线实验检测,且仅适用于专用主轴,不具有通用性,这与被测主轴在实际切削状态下的真实受力情况也有很大差距。申请号为201310215687.6的中国专利公开了一种非接触式机床主轴运转动刚度检测系统,该系统包括电磁加载装置、测试棒、力传感器及位移检测装置;其中,加载装置设 ...
【技术保护点】
一种内置式机床主轴轴向动刚度测试装置,其特征在于该装置包括力传感器套筒、轴向位移传感器、前置器、电荷放大器、数据采集卡、数据处理端、力传感器和磁力座;所述力传感器套筒套装在主轴上,且位于主轴上前部和中部的两个轴承之间,力传感器套筒为圆环状,在圆环内侧面上,沿圆周方向均匀分布有四个应变片,相邻两个应变片的受力类型相反,即一个应变片水平布置,相邻的应变片竖直布置;四个应变片按照全桥电路方式进行连接,构成一个力传感器,全桥电路的输出端从力传感器套筒侧面引出,并通过信号线与放置在工作台上的电荷放大器的输入端连接,电荷放大器的输出端与数据采集卡连接;所述轴向位移传感器通过支架安装于主轴前端面,支架由磁力座固定吸附在止推法兰盘上,轴向位移传感器的探头朝向主轴的前端面;轴向位移传感器的输出端通过信号线与放置在工作台上的前置器的输入端相连,前置器的输出端也与数据采集卡连接,数据采集卡的输出端与数据处理端连接;所述数据处理端内加载有动刚度测试软件。
【技术特征摘要】
1.一种内置式机床主轴轴向动刚度测试装置,其特征在于该装置包括力传感器套筒、轴向位移传感器、前置器、电荷放大器、数据采集卡、数据处理端、力传感器和磁力座;所述力传感器套筒套装在主轴上,且位于主轴上前部和中部的两个轴承之间,力传感器套筒为圆环状,在圆环内侧面上,沿圆周方向均匀分布有四个应变片,相邻两个应变片的受力类型相反,即一个应变片水平布置,相邻的应变片竖直布置;四个应变片按照全桥电路方式进行连接,构成一个力传感器,全桥电路的输出端从力传感器套筒侧面引出,并通过信号线与放置在工作台上的电荷放大器的输入端连接,电荷放大器的输出端与数据采集卡连接;所述轴向位移传感器通过支架安装于主轴前端面,支架由磁力座固定吸附在止推法兰盘上,轴向位移传感器的探头朝向主轴的前端面;轴向位移传感器的输出端通过信号线与放置在工作台上的前置器的输入端相连,前置器的输出端也与数据采集卡连接,数据采集卡的输出端与数据处理端连接;所述数据处理端内加载有动刚度测试软件。2.根据权利要求1所述的内置式机床主轴轴向动刚度测试装置,其特征在于所述数据处理端为台式机、笔记本电脑、ipad或智能手机。3.根据权利要求1所述的内置式机床主轴轴向动刚度测试装置,其特征在于所述轴向位移传感器采用85811系列探头直径为25的电涡流传感器。4.根据权利要求1所述的内置式机床主轴轴向动刚度测试装置,其特征在于数据处理端内加载的动刚度测试软件的软件流程是:1)开始,检查数控机床设备是否正常,若正常,开启机床;若异常,进行诊断并处理,继续检查数控机床设备是否正常;2)启动数据处理端、力传感器、轴向位移传感器、前置器、电荷放大器和数据采集卡,并测试数据处理端、力传感器、轴向位移传感器、前置器、电荷放大器和数据采集卡是否处于正常工作状态,若正常工作,则进入步骤3),若不正常工作,则进行调整、修正,继续判断其是否处于正常工作状态;3)设定机床切削参数、输入机床切削程序代码,在数据处理端中分别设置力传感器、轴向位移传感器的采样模式、采集通道、采样频率和缓冲区数量,再判断是否触发采集,若触发采集则进入步骤4),若不触发,则返回设置力传感器、轴向位移传感器的采样模式、采集通道、采样频率和缓冲区数量;4)进行切削加工,并在动刚度测试软件界面中显示采集的位移信号、力信号,并绘制轴向位移-时间曲线和力-时间...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨泽青,李增强,刘丽冰,张艳蕊,朱金达,朱志辉,李莉,张俊峰,彭凯,谭飏,陈英姝,杨伟东,韩靖,范敏,张炳寅,
申请(专利权)人:河北工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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