一种主轴的轴向动刚度测试方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种主轴的轴向动刚度测试方法，包括以下步骤：在主轴上安装承载板；沿主轴的轴向在承载板的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承；驱动主轴旋转；采用两个定量泵分别对应往两个液体静压轴承的油腔输入油，并使油经过液体静压轴承的油腔喷向承载板；采用位移传感器测试承载板的轴向位移，并根据承载板的轴向位移确定主轴的轴向位移x；计算出液体静压轴承的油腔的有效承载面积S；计算出液体静压轴承的油腔的出油液阻R0；计算出主轴的轴向动刚度k。本发明专利技术可减小振动，并能避免碰磨导致的安全事故。本发明专利技术还公开了一种主轴的轴向动刚度测试装置。

A Test Method and Device for Axial Dynamic Stiffness of Spindle

The invention discloses a method for measuring the axial dynamic stiffness of a spindle, which comprises the following steps: installing a bearing plate on the spindle; installing a hydrostatic bearing along the axis of the spindle in the clearance between the opposite sides of the bearing plate; driving the spindle to rotate; using two quantitative pumps to input oil into the oil chambers of two hydrostatic bearings, respectively, and injecting oil through the oil chambers of the hydrostatic bearings. Bearing plate; The displacement sensor is used to measure the axial displacement of the bearing plate, and the axial displacement X of the spindle is determined according to the axial displacement of the bearing plate; the effective bearing area S of the oil chamber of the hydrostatic bearing is calculated; the oil outlet resistance R0 of the oil chamber of the hydrostatic bearing is calculated; and the axial dynamic stiffness K of the spindle is calculated. The invention can reduce vibration and avoid safety accidents caused by rubbing. The invention also discloses an axial dynamic stiffness testing device for a spindle.

【技术实现步骤摘要】
一种主轴的轴向动刚度测试方法和装置
本专利技术涉及一种主轴
，尤其涉及一种主轴的轴向动刚度测试方法和装置。
技术介绍
目前，高速机床主轴是现代机床的核心功能部件，其作用是带动刀具(砂轮)或工件旋转，实现高速精密加工。随着现代工业对机床加工精度和加工效率要求的不断提高，机床对主轴性能的要求也越来越高。刚度是衡量高速机床主轴性能的重要指标之一。主轴刚度包括静止状态下的静刚度和高速运转时的动刚度。目前工程上可行且被广泛采用的刚度测试方法是静刚度测试方法。但是静刚度无法真实反映主轴在高速运转时承受切削载荷条件下抵抗变形的能力，只有动刚度才能科学反映主轴的动态承载特性。目前工程上动刚度测试方法有：滚动轴承式加载测量方法，即直接用滚动轴承作为加载轴承，加载轴承外圆与主轴悬伸端的外圆接触，而实现对主轴的加载；但是，该种方式存在以下缺陷：(1)加载轴承随主轴高速旋转，导致噪音大，振动大；(2)加载轴承与主轴外圆是光滑法向接触，导致加载轴承容易因碰磨发热而损坏。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种主轴的轴向动刚度测试方法，本专利技术的目的之二在于提供一种主轴的轴向动刚度测试装置，其采用间隙设置的液体静压轴承实现加载，且液体静压轴承与承载板之间存在间隙，可减小振动，并能避免碰磨导致的安全事故。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种主轴的轴向动刚度测试方法，包括以下步骤：准备步骤：在主轴上安装承载板；沿所述主轴的轴向在所述承载板的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承，使两个所述液体静压轴承分别与所述承载板之间的初始间隙大小相同，并使两所述液体静压轴承的油腔呈相对设置；施加载荷步骤：驱动主轴旋转；采用两个定量泵分别对应往两个液体静压轴承的油腔输入油，并使油经过所述液体静压轴承的油腔喷向所述承载板；同时，将其中一个所述定量泵的转速V1调节为n0+nx，并将另一个所述定量泵的转速V2调节为n0-nx；轴向位移获取步骤：在所述施加载荷步骤中，采用位移传感器测试承载板的轴向位移，并根据所述承载板的轴向位移确定主轴的轴向位移x；计算步骤：根据面积计算公式计算出所述液体静压轴承的油腔的有效承载面积S；计算出所述液体静压轴承的油腔的出油液阻R0；根据式子(1)计算出所述主轴轴向动刚度k；其中，上述式子(1)中：x为所述主轴的轴向位移；S为所述有效承载面积；n0为所述定量泵的额定转速；nx为转速V1或转速V2相对于所述额定转速的变化量；q0为所述定量泵每旋转一周泵出的额定油量；R0为所述出油液阻；h0为所述液体静压轴承与所述承载板之间的初始间隙大小。进一步地，在所述轴向位移获取步骤中，采用两个所述位移传感器测试所述承载板的轴向位移，并取两所述位移传感器测试到的数值的平均值为所述主轴的轴向位移x。进一步地，在所述施加载荷步骤中，采用变频器控制供应给所述定量泵的电流大小，以调节所述定量泵的转速。进一步地，采用法兰作为所述承载板。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：一种主轴的轴向动刚度测试装置，包括承载板、轴承座、储油容器、位移传感器、两个液体静压轴承、两个定量泵和两个变频器；所述轴承座形成有内腔；所述承载板活动设置在所述内腔内；两个所述液体静压轴承沿所述承载板的轴向分置于所述承载板的相对两侧，并分别安装在所述轴承座上；两个所述液体静压轴承的油腔呈相对设置，所述液体静压轴承与所述承载板之间形成有间隙；两个所述定量泵与两个所述液体静压轴承一一对应设置，且所述定量泵用于将所述储油容器内的油输送至对应所述液体静压轴承的油腔内；两个所述变频器与两个所述定量泵一一对应设置；所述变频器的输出端与对应所述定量泵的输入端电连接，所述变频器的输入端与外部电源连通；所述位移传感器安装在所述轴承座上，并用于测试所述承载板的轴向位移。进一步地，所述位移传感器的数量为两个，两个所述位移传感器沿所述承载板的轴向依次排列。进一步地，所述液体静压轴承还开设有回油槽和回油通道；所述回油槽的槽口朝向所述承载板；所述回油槽连通所述回油槽和所述内腔；所述回油通道连接回油管，所述回油管远离所述回油通道的一端伸入所述储油容器内。进一步地，所述轴承座开设有连通外部和所述内腔的回油口。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的通过采用在轴芯上固定承载板，在承载板的两侧分别间隙设置有液体静压轴承，并采用转速分别调节为n0+nx和n0-nx的两个定量泵分别为两个液体静压轴承输入油，油通过液体静压轴承的油腔喷向承载板而实现对承载板的加载，并使得承载板带动主轴转动；再配合位移传感器可获得主轴的轴向位移，如此，可测试主轴的动刚度；上述整个过程，液体静压轴承与承载板存在间隙，能避免碰磨导致的安全事故；再者，承载板与液体静压轴承工作状态无接触，且液体静压轴承内形成的油膜本身具有吸振特性，进而实现减振，具有优异的减震性。附图说明图1为本专利技术主轴的轴向动刚度测试方法的流程图；图2为本专利技术主轴的轴向动刚度测试装置的结构示意图；图3为本专利技术主轴的轴向动刚度测试装置的结构示意图(除去储油容器和变频器)。图中：10、主轴；20、承载板；30、轴承座；31、内腔；40、储油容器；50、位移传感器；60、液体静压轴承；61、液体静压轴承的油腔；70、定量泵；80、变频器；90、回油槽；100、回油通道；110、回油口。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。如图1所示的一种主轴的轴向动刚度测试方法，包括以下步骤：准备步骤：在主轴10上安装承载板20；沿主轴10的轴向在该承载板20的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承60；使两个液体静压轴承60分别与该承载板20之间的初始间隙大小相同，即其中一个液体静压轴承60和承载板20的之间间隙大小与另一个液体静压轴承60和承载板20之间间隙大小相同；病史两个液体静压轴承60的腔呈相对设置，以确保两个液体静压轴承60对承载板20力的加载位置相同；施加载荷步骤：驱动主轴10旋转；采用两个定量泵70分别对应往两个液体静压轴承的油腔61输入油，此时，定量泵70将外部油输入液体静压轴承的油腔61内；之后由从液体静压轴承的油腔61喷向该承载板20，实现对承载板20的加载，又由于承载板20安装在主轴10上，而实现对主轴10的加载；同时，将其中一个定量泵70的转速V1调节为n0+nx，并将另一个定量泵70的转速V2调节为n0-nx，由于两边定量泵70的转速存在差异，即两个定量泵70的供油压力不同，使得油喷向承载板20的加载力不同，进而可实现承载板20带动轴芯沿其轴向运动；轴向位移获取步骤：在施加载荷步骤中，采用位移传感器50测试承载板20的轴向位移，由于承载板20与轴芯固定连接，如此，根据承载板20的轴向位移确定主轴10的轴向位移x；计算步骤：根据面积计算公式计算出液体静压轴承的油腔61的有效承载面积S；计算出液体静压轴承的油腔61的出油液阻R0；根据式子(1)计算出主轴10的轴向动刚度k；其中，上述式子(1)中：x为主轴10的轴向位移；S为液体静压轴承的油腔61的有效承载面积；n0为定量泵70的额定转速；nx为转速V1或转速V2相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主轴的轴向动刚度测试方法，其特征在于包括以下步骤：准备步骤：在主轴上安装承载板；沿所述主轴的轴向在所述承载板的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承，使两个所述液体静压轴承分别与所述承载板之间的初始间隙大小相同，并使两所述液体静压轴承的油腔呈相对设置；施加载荷步骤：驱动主轴旋转；采用两个定量泵分别对应往两个液体静压轴承的油腔输入油，并使油经过所述液体静压轴承的油腔喷向所述承载板；同时，将其中一个所述定量泵的转速V1调节为n0+nx，并将另一个所述定量泵的转速V2调节为n0‑nx；轴向位移获取步骤：在所述施加载荷步骤中，采用位移传感器测试承载板的轴向位移，并根据所述承载板的轴向位移确定主轴的轴向位移x；计算步骤：根据面积计算公式计算出所述液体静压轴承的油腔的有效承载面积S；计算出所述液体静压轴承的油腔的出油液阻R0；根据式子(1)计算出所述主轴的轴向动刚度k；

【技术特征摘要】
1.一种主轴的轴向动刚度测试方法，其特征在于包括以下步骤：准备步骤：在主轴上安装承载板；沿所述主轴的轴向在所述承载板的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承，使两个所述液体静压轴承分别与所述承载板之间的初始间隙大小相同，并使两所述液体静压轴承的油腔呈相对设置；施加载荷步骤：驱动主轴旋转；采用两个定量泵分别对应往两个液体静压轴承的油腔输入油，并使油经过所述液体静压轴承的油腔喷向所述承载板；同时，将其中一个所述定量泵的转速V1调节为n0+nx，并将另一个所述定量泵的转速V2调节为n0-nx；轴向位移获取步骤：在所述施加载荷步骤中，采用位移传感器测试承载板的轴向位移，并根据所述承载板的轴向位移确定主轴的轴向位移x；计算步骤：根据面积计算公式计算出所述液体静压轴承的油腔的有效承载面积S；计算出所述液体静压轴承的油腔的出油液阻R0；根据式子(1)计算出所述主轴的轴向动刚度k；其中，上述式子(1)中：x为所述主轴的轴向位移；S为所述液体静压轴承的油腔的有效承载面积；n0为所述定量泵的额定转速；nx为转速V1或转速V2相对于所述额定转速的变化量；q0为所述定量泵每旋转一周泵出的额定油量；R0为所述液体静压轴承的油腔的出油液阻；h0为所述液体静压轴承与所述承载板之间的初始间隙大小。2.如权利要求1所述的主轴的轴向动刚度测试方法，其特征在于：在所述轴向位移获取步骤中，采用两个所述位移传感器测试所述承载板的轴向位移，并取两所述位移传感器测试到的数值的平均值为所述主轴的轴向位移x。3.如权利要求1所述的主轴的轴向动刚度测试方法，其特征在于：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑良钢，熊万里，叶颖，卜霞，赵倩妮，汤秀清，
申请(专利权)人：广州市昊志机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44