本发明专利技术公开了一种高速主轴动态性能综合测试的实验装置，包括主轴，其被安装在一个主轴定位座上，主轴定位座与主轴安装板固连，主轴安装板在平行于主轴轴向的两侧边由限位及固定组件实现主轴安装板的固定和限位；主轴安装板通过密珠支撑结构与铸造基台连接使主轴安装板在水平面内自由；主轴安装板上设有振动测件，铸造基台上设有振动支架，主轴前端连接一个ＨＳＫ测试头，相对该ＨＳＫ测试头的主轴安装板上设置带有传感器端盖的传感器支座，通过安装在其上的分度盘可连接三个位移传感器，在垂直于ＨＳＫ测试头端面的传感器端盖上可连接一个位移传感器。采用本发明专利技术实验台可同时完成主轴多个测试项目，大大提高了高速主轴性能测试的集成程度和使用灵活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高速主轴动态性能综合测试的实验装置。
技术介绍
目前高速(转速超过10000r/min)主轴动态性能测试的试验装置存在如下 缺点1、 现有高速主轴动态性能测试平台往往只能测试高速主轴某一项性能， 功能过于单一，其集成度有待提高；2、 数据采集过程复杂，数据处理过于粗糙，且不能在线处理、显示，提 高主轴动态性能测试系统的自动化程度是当务之急；3、 主轴动态性能测试平台结构设计不完善，无法实现主轴多方位安装， 并测试在不同安装方式下主轴动态性能，无法完成主轴侧边振动实验，且平 台精度不够，引入误差较大。4、 对于主轴最关键性能参数之一的轴心轨迹的测试，传统方法受高精度 的测试基准(精密心棒、标准球等)的限制，并不适用于高精度主轴的测试， 而反向法和多步法等误差分离技术(Error S印aration Technique,即EST) 只能测试主轴一个方向的回转误差，其操作过程也并不适用于高速回转下的 主轴。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适于高速主轴动态性能综合测试的试验装 置，可克服现有的高速主轴性能测试自动化程度不够，集成度太低的缺点， 可同时进行多项实验，显著提高了高速主轴动态性能测试的集成程度和使用 灵活性。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的 一种高速主轴动态性能综合测试的实验装置，包括主轴，其特征在于， 主轴被安装在一个主轴定位座上，主轴定位座与主轴安装板固连，主轴安装 板在平行于主轴轴向的两侧边由限位及固定组件实现不测试侧边振动时主轴 安装板的固定和测试侧边振动时主轴安装板的限位；主轴安装板通过密珠支 撑结构与铸造基台连接使测试侧边振动时主轴安装板在水平面内自由；主轴 安装板上设有振动测件，铸造基台上设有振动支架，其上可安装用以检测主 轴侧边振动的位移传感器与振动测件相接触；主轴前端连接一个HSK测试头， 相对该HSK测试头的主轴安装板上设置带有传感器端盖的传感器支座，通过 安装在其上的分度盘可连接三个测试回转误差的位移传感器，用于以HSK测 试头作为测试基准通过误差分离测试主轴圆度误差及轴心轨迹;在垂直于HSK 测试头端面的传感器端盖上可连接一个热位移传感器用于测试主轴轴向热位 移。上述方案中，所述主轴表面沿轴向设有七个不同的环形测温区域，每个 环形测温区域可贴装一至四路热电偶触头，七个不同的环形测温区域具体位 置为主轴前端轴承、后端轴承的位置各分布两个；主轴主体轴向分布三个。 所述主轴被安装在主轴定位座上是通过安装法兰后端面与定位座前端面的配 合、主轴外圆柱面与安装座的安装内孔的配合实现的。所述分度盘在一个圆截面内加工三个夹角满足{^=;和^=^的螺纹孔，用以安装测试轴心轨迹的位移传感器。所述传感器支座侧面的主轴安装板上设置定位块，用以减 小和消除偏心误差和偏角误差。所述限位及固定组件包括与铸造基台连接的 支块、与主轴安装板连接的侧边定位块，通过一个压板将侧边定位块压紧在 定位块上。主轴定位座上设有吊环螺钉，当主轴安装板竖直立起时，通S^— 环螺钉及吊索提供拉力，使实验台可模拟高速主轴竖立模式下的工作状态。 所述密珠支撑结构，包括与主轴安装板连接的密珠上板、与铸造基台连接密珠下板、密珠上、下板之间的密珠轴承板。所述HSK测试头的一端为标准的 HSK—E63刀柄结构，另一端为测试主轴回转误差和轴向位移的圆柱部分。刀 柄部分设计采用了DIN标准，其动平衡按ISO1940—l G2.5标准。 本专利技术与现有技术相比，具有以下优点-1、 采用本专利技术高速主轴动态性能综合测试的实验装置可同时进行多项(检 测轴心轨迹位移、检测轴向位移、检测侧边振动、主轴轴承温升、整体温升) 实验，显著提高了测试系统的集成度。2、 采用高速主轴动态性能综合测试的实验装置有效提高了高速主轴性能 测试的自动化程度和使用灵活性。3、 克服了现有主轴性能测试实验台结构精度不高的缺点，本专利技术试验装 置可以模拟高速主轴在水平或竖立模式下的工作状态，且在测试主轴侧边振 动时，主轴平台能实现在水平面内自由运动。附图说明图l为本专利技术高速主轴动态性能综合测试的实验装置结构图。图中1、 主轴；2、主轴定位座；3、适配HSK测试头；4分度盘；5、传感器支 座；6、位移传感器；7、传感器端盖；8、定位块；9、定位销；10、主轴 安装板；11、铸造基台；12、密珠上板；13、密珠下板；14、限位块；15、 密珠轴承板；16、支块；17、侧边定位块；18、压板；19、侧边传感器支座； 20、振动测件；21、吊环螺钉。图2为图1中的HSK—E63测试头的结构图。图3为图1中的主轴安装座的结构图。图4为图1中的传感器支座的结构图。图5为图1中的位移传感器6的安装图。图6为本专利技术图1实验装置的测试系统原理图。图7为图1中的主轴1外部温度测量测温点分布示意图。图中TR1—TR7 为主轴温升不同的环形测温区域。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细说明。参照图1所示，测试实验台主要用来安装和支撑测试对象和测试传感器， 并保证其相对位置满足测试所需的要求。测试对象的固定和安装由主轴定位座2实现，而测试回转误差的位移传感器6的安装则由传感器支座5实现， 其中，位移传感器6的安装和定位由传感器支座上的分度盘4实现。 主轴实验台可分为以下四个部分1) 限位及悬吊部分包括支块16、侧边定位块17、压板18、吊环螺 钉21以及安装螺钉等，实现在不测试侧边振动时主轴部分的固定、测试振动 时主轴部分的限位以及在竖立试验台时主轴定位座2的承拉装配；2) 平移部分采用密珠支撑结构，包括密珠上板12、密珠轴承板15、 密珠下板13和限位块14等，保证主轴运转时可在水平面内自由，以便测试 振动；3) 振动测试部分包括振动支架19和振动测件20。在振动支座19 上安装测试传感器，振动测件20为探头检测元件，由测试传感器的标定材料加工而成；4) 误差测试部分包括HSK测试头3、分度盘4、传感器支座5、传 感器端盖6等。HSK测试头3安装在主轴1的前端，通过安装在分度盘4上 的三个位移传感器6测试主轴的回转误差；通过安装在传感器端盖7上的一 个轴向热位移传感器测试主轴轴向位移。该测试实验台具有测试精度高、测 试功能扩展性好的特点。参照图2所示，由于主轴前端为HSK—E63刀具接口，考虑到频域三点法对测试基准的要求，普通刀具上的刀柄部分并不能满足，所以根据需要设计 了HSK (空心短锥刀柄)测试头作为测试基准。该测试头的一端为标准的HSK 一E63刀柄结构(图2方框中的部分)，另一端为测试主轴回转误差和轴向位 移圆柱部分。由于高速主轴的回转精度较高，就必须对该圆柱部分的圆柱面 跳动和端面跳动提出较高的加工要求，以保证测试主轴的回转误差和轴向误7差时，测试传感器采集到的信号不被被测试圆截面的圆度误差和端面的制造 误差所湮没，应用三点法时能较好的将其分离出来。该刀柄部分设计有工S012164和DIN69693两种标准，其中按ISO标准制 造的HSK工具系统性能更稳定、更适合重载加工；按DIN标准制造的HSK工 具系统则更适合轻载、高速加工。在测试中并不进行实际加工，所以设计中 采用了DIN标准，其动平衡按IS01940 — 1 G本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速主轴动态性能综合测试的实验装置，包括主轴（１），其特征在于，主轴（１）被安装在一个主轴定位座（２）上，主轴定位座（２）与主轴安装板（１０）固连，主轴安装板（１０）在平行于主轴轴向的两侧边由限位及固定组件实现不测试侧边振动时主轴安装板（１０）的固定和测试侧边振动时主轴安装板（１０）的限位；主轴安装板（１０）通过密珠支撑结构与铸造基台（１１）连接使测试侧边振动时主轴安装板（１０）在水平面内自由；主轴安装板（１０）上设有振动测件（２０），铸造基台上设有振动支架（１９），其上可安装用以检测主轴侧边振动的位移传感器与振动测件（２０）相接触；主轴（１）前端连接一个ＨＳＫ测试头（３），相对该ＨＳＫ测试头（３）的主轴安装板（１０）上设置带有传感器端盖（７）的传感器支座（５），通过安装在其上的分度盘（４）可连接三个测试回转误差的位移传感器（６），用于以ＨＳＫ测试头（３）作为测试基准通过误差分离测试主轴圆度误差及轴心轨迹；在垂直于ＨＳＫ测试头（３）端面的传感器端盖（７）上可连接一个热位移传感器用于测试主轴轴向热位移。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梅雪松，姜歌东，章云，陶涛，许睦旬，青涛，王恪典，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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