本发明专利技术提出了五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置及预测方法。解决了现有机床加工过程中工作台振动不易测量，影响生产效率和加工质量的问题。分析计算包括设定工作台几何参数和材料参、建立回转工作台轴向振动模型，并通过回转工作台振动模型推导出动力学方程各项系数从而得到转台动力学方程。检测装置包括激光位移传感器电涡流传感器和磁力台架，磁力台架底座有一个磁力开关可将磁力台架牢固的吸附在机床摆台侧壁该结构利于拆装，台架有三个关节用于调节传感器位置该结构确保了传感器测量的精度，台架头部有弹簧卡槽该结构即可以固定传感器，同时关节连接处装有隔振装置据有好的减震性能。激光位移传感器与电涡流传感器放置于回转工作台上方并于工作台保持一定间隙，且间隙不应大于5mm，它主要用于双转台五轴机床回转工作台轴向振动的检测。台五轴机床回转工作台轴向振动的检测。台五轴机床回转工作台轴向振动的检测。
【技术实现步骤摘要】
五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置及预测方法
[0001]本专利技术涉及五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置及预测方法，属于刚性旋转结构的振动检测领域。
技术介绍
[0002]随着高精度机床在工业领域的广泛应用，由回转工作台轴向振动引起加工工件精度下降的情况层出不穷。其中，回转工作台属于工业应用中基本旋转机械结构，如涡轮机、圆锯、陀螺仪等，随着回转工作台的厚度减小和转速升高，由于安装轴的偏心或外界扰动导致的轴向振动会影响或限制机械的使用性能，轴向振动加大，加工精度下降，影响工件的加工表面质量。因而对回转工作台结构的轴向稳定性要求越来越严格。但对于旋转结构，有线式的传感器安装成为难题，实施非接触式的测量以及在线轴向振动特征分析是对回转工作台轴向振动预测的关键环节。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种回转工作台轴向轴向振动检测装置，该装置可以实现对回转工作台轴向振动的快速稳定检测及分析预测。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供一种回转工作台轴向振动检测和分析预测方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0006]回转工作台轴向振动检测装置，包括传感器、磁力台架以及数据处理机构，所述工作台平行于水平面；所述振动传感器包括激光位移传感器和电涡流传感器，所述激光位移传感器的测量头正对工作台的表面距离为5mm，所述电涡流传感器测量头正对工作台的表面距离小于5mm，通过数据采集线与数据采集箱和计算机连接。
[0007]进一步的，所述回转工作台下端由摆动台架支撑，磁力台架的磁力底座吸附与摆动台架侧面随摆动台架的摆动而随动，所述磁力底座装有磁力开关用于磁力台架的装卸，所述磁力磁力底座与磁力台架关节连接处装有隔振装置使台架在随摆台摆动时产生的轴向振动不会影响传感器采集的信号出现干扰。
[0008]进一步的，所述装置还包括测头，所述测头由激光位移传感器和电涡流传感器，传感器可以根据需要任意选择，测头更换方便，更换时仅需要将传感器从磁力台架头部的弹簧卡槽内拔出。
[0009]进一步的，所述轴向振动检测机构包括电涡流传感器、激光位移传感器，所述电涡流传感器和激光位移传感器安装于两个台架上(双位置)，磁力台架吸附于工作台下端摆台两个侧面，磁力台架对称放置。
[0010]进一步的，所述轴向振动检测机构磁力台架由三个关节和一个磁力底座构成，各个关节可进行大角度转动，各个关节连接处均装有隔振装置，防止关节在转动过程中引起的振动传导到传感器，导致测量的精度下降，所述关节的转动由分度盘控制。
[0011]进一步的，所述轴向振动检测机构由传感器采集到轴向振动信号后通过数据采集
线传输到数据采集箱后，通过采集箱对轴向振动信号进行信号转换和滤波处理，所述采集箱将处理后的信号在传输到计算机，所述计算机内装有采集软件，所述采集软件可进行二次开发，通过建立回转工作台动力学模型得到回转工作台动力学方程，将方程编写成python语言嵌入到数据采集软件中，所述二次开发后的软件可对实际测量的轴向振动信号进行误差补偿和拟合，对一些难以测到的工况二次开发后的软件可进行预测分析。
[0012]进一步的，激光位移传感器和电涡流传感器通过球形凹槽安装固定在磁力台架上，所述激光位移传感器和电涡流传感器测头均朝向工作台并于工作台保持垂直，所述激光位移传感器与回转工作台距离为5mm，电涡流传感器与回转工作台距离小于5mm。
[0013]进一步的，所述激光位移传感器和电涡流传感器传感器测头朝向工作台表面，其内置有传感模块、电源模块、采集模块。
[0014]所述检测装置有磁力台架、激光位移传感器、电涡流传感器、数据采集系统，所述检测装置中磁力台架底座通过磁力吸附于回转工作台下端摆台侧面上，所述检测装置磁力台架由三个关节构成，三个关节均可做大角度转动；所述轴向振动检测装置头部可安装激光位移传感器和电涡流传感器，所述激光位移传感器的测量头正对工作台的表面，所述电涡流传感器测量头正对工作台的表面，并将测量机构与数采系统通过采集线连接；所述工作台振动为回转工作台的轴向振动。工作台轴向振动检测装置与工作台轴向振动模型相结合能够快速的检测和预测出工作台轴向振动的振型；测试台架在各关节连接处采用隔振装置提高了测试台架的减振性能，且结构简单；测试台架由三个关节构成，具有多自由度调节的能力，能使传感器达到一个最佳测试位置；测试台架下端装有磁力底座并配有磁力开关，当需要测试时仅需要拧磁力开关就可以将台架固定在机床上，方便了测试台架的装卸，提高了测试效率；测试台架顶端接口能够安装多种传感器，具有可变转换器接口的能力。测试装置具有减振性能、多自由度调节性能、磁吸附性能、可变传感器接口。
[0015]有益效果：
[0016]本专利技术主要涉及五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置及预测方法，主要针对五轴机床加工过程中回转工作台轴向振动，通过对五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置及预测，对五轴机床加工过程中回转工作台选择合理的输出转矩提供指导。
[0017]本专利技术是通过对五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置及预测，通过采集装置提取出回转工作台轴向振动位移数值，运用板壳理论建立回转工作台动力学模型计算出回转工作台的位移值，再通过李雅普诺夫稳定性计算，计算出稳定域，最终指导回转工作台选择合理的输出转矩，以及根据轴向振动位移分叉图可以通过机床回转工作台补偿系统对回转工作台轴向振动进行实时补偿，减小了回转工作台轴向振动幅值，避免了回转工作台共振，从而使被加工的工件精度得到提高。
[0018]本专利技术对于五轴机床回转工作台，运用激光位移传感器和电涡流传感器检测工作台表面轴向振动并通过数次系统对检测到的数据进行数据处理后通过计算机内编写好的函数方程对回转工作台的轴向振动近况进行分析和预测。
附图说明
[0019]图1为本专利技术所述的五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置结构示意图。
[0020]图2为本专利技术所述的五轴机床转台轴向振动检测装置系统工作结构示意图。
[0021]图3为本专利技术所述激光位移传感器与电涡流传感器与台架连接结构示意图。
[0022]图4为本专利技术所述台架底部磁力座结构示意图。
[0023]图5为本专利技术所述五轴机床回转工作台轴向振动检测台架减振控制流程图
[0024]图6为本专利技术所述的五轴机床回转工作台轴向振动检测系统流程图。
[0025]图7为本专利技术所述的五轴机床回转工作台轴向振动检测分析预测混沌分叉图。
[0026]其中，1
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五轴机床，2
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数据采集箱，3
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计算机，4
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第一关节分度盘，5
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第二关节分度盘，6
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第三关节分度盘，7
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磁力底座开关，8
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激光位移传感器，9
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电涡流传感器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.五轴机床工作台轴向振动双位非接触检测装置，其特征在于：所述检测装置有磁力台架、激光位移传感器、电涡流传感器、数据采集系统，所述检测装置中磁力台架底座通过磁力吸附于回转工作台下端摆台侧面上，所述检测装置磁力台架由三个关节构成，三个关节均可做大角度转动；所述振动检测装置头部可安装激光位移传感器和电涡流传感器，所述激光位移传感器的测量头正对工作台的表面，所述电涡流传感器测量头正对工作台的表面，并将测量机构与数采系统通过采集线连接；所述工作台振动为回转工作台的轴向振动，该发明创新之处在于：工作台振动检测装置与工作台振动模型相结合能够快速的检测和预测出工作台轴向振动的振型；测试台架在各关节连接处采用隔振装置提高了测试台架的减振性能，且结构简单；测试台架由三个关节构成，具有多自由度调节的能力，能使传感器达到一个最佳测试位置；测试台架下端装有磁力底座并配有磁力开关，当需要测试时仅需要拧磁力开关就可以将台架固定在机床上，方便了测试台架的装卸，提高了测试效率；测试台架顶端接口能够安装多种传感器，具有可变转换器接口的能力，测试装置具有减振性能、多自由度调节性能、磁吸附性能、可变传感器接口。2.根据权利要求1所述的回转工作台振动检测装置，其特征在于：所述振动检测机构包括磁力底座，所述磁力底座下端装有磁力开关，所述磁力底座吸附于回转工作台下方摆台侧面随摆台摆动磁力台架与摆台随动，所述磁力底座与磁力台架关节连接处装有隔振装置，在摆台摆动磁力台架随动时起到提高磁力台架稳定性的做用。3.根据权利要求1所述的工作台振动检测装置，其特征在于：所述振动检测机构磁力台架由三个关节和磁力底座构成，所述磁力台架三个关节可以大角度转动，所述磁力台架各关节的转动由分度盘控制，所述磁力台架各关节连接处均装有隔振装置避免了关节在转动时产生的振动影响测量精度。4.根据权利要求1所述的工作台振动检测装置，其特征在于：所述磁力台架头部装有弹簧卡槽便于各类传感器的安装与拆卸，所述磁力台架在不更换头部情况下可安装激光位移传感器与电涡流传感器，所述激光位移传感器的测量头固定在磁力架上同时测头朝向回转工作台位置，与工作台距离为5mm，所述电涡流传感器的测量头固定在磁力架上同时测头朝向回转工作台位置，与工作台距离小于5mm。5.根据权利要求书1
【专利技术属性】
技术研发人员：吴石，刘涛瑞，刘献礼，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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