一种机床主轴加载性能测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种机床主轴加载性能测试装置，包括加速度传感器、转动测试棒、电磁铁、三向力传感器、计算机、数据采集卡、电磁加载控制器，所述测试棒通过刀柄安装到机床主轴上，2个加速度传感器分别安放在机床主轴X方向和Y方向上，并使加速度传感器的测量方向与工作台平面平行，所述三向力传感器通过夹具安装在机床的工作台上，所述三向力传感器上安装电磁铁，所述加速度传感器和三向力传感器分别通过数据采集卡与计算机连接。该测试装置利用电磁加载装置和2个加速度传感器计算分析机床主轴的振动轴心轨迹，该测试指标能够反映机床主轴运行状态，易操作，有很强的实用性。有很强的实用性。有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种机床主轴加载性能测试装置


[0001]本技术涉及一种机床主轴加载性能测试装置。

技术介绍

[0002]机床主轴作为机床的核心部件，它的性能直接影响数控机床的加工精度和生产效率,决定着国产数控机床的整体发展水平。目前我国数控机床的高性能主轴国产化程度较差，同一型号的主轴性能往往存在较大差异，主轴的优劣成为影响着我国高速数控机床发展的关键部件之一。生产装配质量稳定可靠的高性能机床主轴已经成为国内机床厂家追求的目标，因此开发机床主轴综合性能测试与评价系统成为企业亟待解决的问题。
[0003]为帮助机床主轴制造单位测试所生产的主轴性能进行测试评价，本专利成功研发了数控机床主轴性能加载测试装置，该测试系统可以实现机床主轴空载与加载状态下振动轴心轨迹的测量，通过比较不同主轴在空载与加载状态下的振动轴心轨迹，评价数控机床主轴的动态性能。该数控机床主轴性能加载测试评价方法对机床生产厂家控制机床主轴运行的可靠性具有很重要的意义。

技术实现思路

[0004]本技术是要提供一种机床主轴加载性能测试装置，用于实现机床主轴空载与加载状态下振动轴心轨迹的测量，通过比较不同主轴在空载与加载状态下的振动轴心轨迹，评价数控机床主轴的动态性能。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种机床主轴加载性能测试装置，包括加速度传感器、转动测试棒、电磁铁、三向力传感器、计算机、数据采集卡、电磁加载控制器，所述测试棒通过刀柄安装到机床主轴上，2个加速度传感器分别安放在机床主轴X方向和Y方向上，并使加速度传感器的测量方向与工作台平面平行，所述三向力传感器通过夹具安装在机床的工作台上，所述三向力传感器上安装电磁铁，所述加速度传感器和三向力传感器分别通过数据采集卡与计算机连接。
[0006]进一步，所述电磁铁通过电磁加载控制器与计算机连接，通过电磁加载控制器设定电磁铁的吸力大小F
k
。
[0007]进一步，测试时，所述移动工作台带动电磁铁靠近测试棒。
[0008]进一步，所述电磁铁与测试棒的非接触距离为L≤1mm。
[0009]进一步，所述加速度传感器信号的采集频率f
k
＝10000Hz。
[0010]本技术的有益效果是：
[0011]本技术提出了一种数控机床主轴加载性能测试装置，该测试装置利用电磁加载装置和2个加速度传感器计算分析机床主轴的振动轴心轨迹，该测试指标能够反映机床主轴运行状态，该方法易操作，有很强的实用性。与传统轴心轨迹测试提取研究方法不同，本测试装置采用信号数据理论和方法，对不同机床主轴的振动轴心轨迹进行分析研究，该评价方法可用于国内各机床厂家的机床主轴性能加载测试与性能评价，成为判断机床主轴
性能优劣的重要依据。该数控机床主轴性能加载测试评价方法对机床生产厂家控制机床主轴运行的可靠性具有很重要的意义。
附图说明
[0012]图1为机床主轴加载性能测试装置原理图；
[0013]图2为机床主轴加载力测试结果图；
[0014]图3为机床主轴振动轴心测试结果图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。
[0016]如图1所示，本技术的一种机床主轴加载性能测试装置，包括2个加速度传感器2、转动测试棒3、电磁铁4、三向力传感器5、计算机7、数据采集卡8、电磁加载控制器9。
[0017]测试棒3通过刀柄安装到机床主轴1上，2个加速度传感器2分别安放在机床主轴1X方向和Y方向上，并使加速度传感器2的测量方向与工作台6平面平行，加速度传感器2通过数据采集卡8与计算机7连接。三向力传感器5通过夹具10安装在机床的工作台6上，电磁铁4安装在三向力传感器5上。三向力传感器5通过数据采集卡8与计算机7连接，电磁铁4通过电磁加载控制器9与计算机7连接。
[0018]本技术的具体应用：
[0019](1)机床主轴测试装置安装：
[0020]1)本技术的测量装置安装方法，如图1所示，先将测试棒3通过刀柄安装到机床主轴1上，转动测试棒3检查偏心量，确保测试棒3的偏心量小于5um。
[0021]2)将2个加速度传感器2分别安放在机床主轴1X方向和Y方向上，并调整加速度传感器2的测量方向与工作台6平面平行，并通过数据采集卡8与计算机7连接。
[0022]3)三向力传感器5通过夹具10安装在机床的工作台6上，电磁铁4安装在三向力传感器5上。三向力传感器5通过数据采集卡8与计算机7连接，电磁铁4通过电磁加载控制器9与计算机7连接，通过电磁加载控制器9设定电磁铁4的吸力大小F
k
。
[0023](2)机床主轴测试装置的参数设定
[0024]1)启动机床及相关测试加载仪器，移动工作台6使电磁铁4靠近测试棒3，如图1所示，控制电磁铁4与测试棒3的非接触距离为L(L≤1mm))，并记录三向力传感器5的测试电磁加载力F，如图2所示，电磁加载力为：52N。
[0025]2)设定机床主轴1转速，如下表1所示N1，N2，
…
，N10，计算机床主轴1转动频率f
n
(Hz)与机床主轴1转速N(r/min)的关系为f
n
＝N/60。
[0026]3)设定加速度传感器(2)信号的采集频率f
k
＝10000Hz，对机床主轴1不同转速的加速度信号进行测量，对测试加速度信号采用6阶I型切比雪夫带通滤波器进行滤波处理，上截止频率为f
n
+k，下截止频率为f
n
‑
k，k的取值范围为5Hz—20Hz。该加速度计传感器信号通过数据采集卡8传送到计算机7里进行分析计算。
[0027](3)机床主轴测试信号计算方法
[0028]加速度信号数据处理方法：分别对每秒钟采集的X方向和Y方向的加速度时域信号a(i),i＝0,1,...,N
‑
1，进行一次积分和二次积分，可分别获得传感器信号的振动速度时域
信号b(j)和振动幅值时域信号x(n)：
[0029][0030][0031]式中，
[0032]将上述处理后的X方向和Y方向的振动幅值时域信号x(n)在XY坐标图进行显示，可绘制出该机床主轴1的振动轴心轨迹，如图3所示(的振动轴心轨迹)，其中红色圆圈和2个蓝色圆圈分别为设定的参考上限、中限和下限。
[0033](4)机床主轴加载性能测试评价方法
[0034]1)启动机床主轴(1)，设定不同机床主轴(1)的转速，如下表1所示N1，N2，
…
，N10，分别记录每种转速下加载前振动轴心轨迹ai与加载后振动轴心轨迹ao。
[0035]表1机床主轴不同转速下的加载前/后的振动轴心轨迹结果
[0036]主轴转速(r/min)加载前(um)加载后(um)N1ai1ao1N2ai2ao2N3ai3ao3N4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机床主轴加载性能测试装置，其特征在于：该装置包括加速度传感器、转动测试棒、电磁铁、三向力传感器、计算机、数据采集卡、电磁加载控制器，所述测试棒通过刀柄安装到机床主轴上，2个加速度传感器分别安放在机床主轴X方向和Y方向上，并使加速度传感器的测量方向与工作台平面平行，所述三向力传感器通过夹具安装在机床的工作台上，所述三向力传感器上安装电磁铁，所述加速度传感器和三向力传感器分别通过数据采集卡与计算机连接。2.根据权利要求1所述的机床主轴加载性能测试装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮亮，迟玉伦，吴耀宇，余琳宾，孙华，
申请(专利权)人：上海机床厂有限公司，
类型：新型
国别省市：