專利名稱：外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)床主軸剛度測量裝置，尤其是一種用于外圓磨床砂輪架主軸剛度的測量裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代精密磨削加工技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)床各部件的剛度要求越來越高。砂輪架 系統(tǒng)是整臺機(jī)床的薄弱環(huán)節(jié)，其主軸是砂輪架系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。實(shí)驗(yàn)研究表明，不論是空轉(zhuǎn)試驗(yàn)、激振試驗(yàn)或磨削試驗(yàn)，其結(jié)果均顯示砂輪架主軸的剛度大小對整臺外圓磨床的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性有著很大的影響。目前，國內(nèi)外很多學(xué)者對外圓磨削進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性建模分析，其中砂輪架主軸剛度是模型中重要參數(shù)。實(shí)際磨削過程中，由于磨床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，砂輪架主軸剛度大小往往難以準(zhǔn)確獲得。剛度是機(jī)械零件和構(gòu)件抵抗變形的能力，是作用在弾性元件上的力或力矩的增量與相應(yīng)的位移或角位移的増量之比。砂輪架主軸剛度大小會(huì)直接影響機(jī)床的加工能力，與磨削過程中的顫振現(xiàn)象有直接關(guān)系。因此，如何有效準(zhǔn)確測量磨床砂輪架主軸剛度大小，對于準(zhǔn)確分析磨削動(dòng)態(tài)特性、提高工件磨削質(zhì)量和磨削效率有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，該裝置可方便測量出不同砂輪架主軸剛度的大小，通過比較試驗(yàn)測試結(jié)果分析出不同砂輪架主軸的動(dòng)態(tài)特性，可有效提供磨削エ件的磨削效率和磨削質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，包括電渦流位移傳感器、液壓缸驅(qū)動(dòng)器、施カ桿、電渦流傳感器信號處理器、力傳感器信號處理器、液壓缸控制器、カ傳感器、推力桿、Α/D采集卡和計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是砂輪架主軸下面裝有施カ桿，施力桿下面連接有推力桿及液壓缸驅(qū)動(dòng)器，液壓缸驅(qū)動(dòng)器通過液壓缸控制器與計(jì)算機(jī)信號輸出端連接；施カ桿與推力桿之間設(shè)有力傳感器，砂輪架主軸上面設(shè)有電渦流位移傳感器，電渦流位移傳感器和力傳感器分別通過電渦流傳感器信號處理器和力傳感器信號處理器與Α/D采集卡信號輸入端連接，Α/D采集卡信號輸出端與計(jì)算機(jī)信號輸入端連接。推力桿和施カ桿通過螺栓與力傳感器固定連接。施カ桿上端設(shè)有V形槽，且通過V形槽與砂輪架主軸接觸連接。電渦流傳感器信號處理器和力傳感器信號處理器中均設(shè)有切比雪夫I型數(shù)字濾波器，用于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理。本發(fā)明的有益效果是
通過本發(fā)明，可有效測量砂輪架主軸剛度大小，通過比較試驗(yàn)測試結(jié)果分析出不同砂輪架主軸的動(dòng)態(tài)特性，在實(shí)際磨削加工過程中，可依據(jù)此砂輪架主軸動(dòng)態(tài)特性調(diào)節(jié)磨削磨削エ藝參數(shù)，對提高工件磨削表面質(zhì)量和磨削效率有重要意義。


圖I是外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是是施力桿結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。如圖I所示，外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，由給主軸施加力裝置及力信號裝置和位移信號采集裝置組成。它包括電渦流位移傳感器3、液壓缸驅(qū)動(dòng)器6、施カ桿7、電渦流傳感器信號處理器9、力傳感器信號處理器10、液壓缸控制器11、力傳感器14、推力桿15、A/D采集卡12和計(jì)算機(jī)13等。
位于砂輪架主軸箱I前端的砂輪架主軸2下面裝有施カ桿7，施カ桿7下面連接有推力桿15及液壓缸驅(qū)動(dòng)器6，液壓缸驅(qū)動(dòng)器6通過液壓缸驅(qū)動(dòng)器控制線8連接液壓缸控制器11，液壓缸控制器11與計(jì)算機(jī)13信號輸出端連接；施カ桿7與推力桿15之間設(shè)有力傳感器14，砂輪架主軸2上面設(shè)有電渦流位移傳感器3，電渦流位移傳感器3和力傳感器14分別通過電渦流傳感器信號輸出線4和力傳感器信號輸出線5與電渦流傳感器信號處理器9和力傳感器信號處理器10連接，電渦流傳感器信號處理器9和力傳感器信號處理器10輸號輸出端分別與Α/D采集卡12信號輸入端連接，Α/D采集卡12信號輸出端與計(jì)算機(jī)13信號輸入端連接。施加力裝置是由計(jì)算機(jī)13發(fā)出信號，經(jīng)液壓缸控制器11控制液壓缸驅(qū)動(dòng)器6上下微小移動(dòng)，通過推力桿15、力傳感器14、施カ桿7將載荷力
P,施加在砂輪架主軸2上。其中推力桿15和施カ桿7是通過螺栓方式與力傳感器14固定
連接。如圖2所示，施カ桿7上端設(shè)有V形槽，且通過V形槽與砂輪架主軸2接觸連接。施
カ桿7形狀可實(shí)現(xiàn)測量過程中在施加載荷カ巧同時(shí)砂輪架主軸2也可旋轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)采集如圖I所示，設(shè)定聲發(fā)射傳感器信號Α/D采集卡12的采樣頻率為/,，經(jīng)調(diào)試后保證整個(gè)測量裝置正常工作，實(shí)驗(yàn)開始后，啟動(dòng)砂輪架主軸2以轉(zhuǎn)速F選轉(zhuǎn)，記錄下電渦流位移傳感器信號初始值4和力傳感器信號初始值π然后通過計(jì)算機(jī)13控制液壓缸驅(qū)動(dòng)器6將載荷力匕施加在選裝的砂輪架主軸2上，等電渦流位移傳感器和力傳感器
信號穩(wěn)定后，記錄下電渦流位移傳感器信號值4和力傳感器信號值巧。數(shù)據(jù)濾波處理為了去除環(huán)境溫度及電磁環(huán)境等高頻干擾信號對實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果的影響，本專利使用切比雪夫I型數(shù)字濾波器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理，其具體方法原理如下。切比雪夫I型濾波器的〃階幅度平方函數(shù)為下式(I)
σκ( )=|/ Β )| = _L==
+^2|^| ⑴
V Κωο j
其中|F|<[,表示通帶內(nèi)幅度波動(dòng)的程度；％為通帶截止頻率；而阼是濾波器在截止頻率,的放大率。的，階切比雪夫多項(xiàng)式，如下式(2)和式(3):
權(quán)利要求
1.一種外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，包括電渦流位移傳感器(3)、液壓缸驅(qū)動(dòng)器(6)、施カ桿(7)、電渦流傳感器信號處理器(9)、力傳感器信號處理器(10)、液壓缸控制器(11)、力傳感器(14)、推力桿(15)、A/D采集卡(12)和計(jì)算機(jī)(13)，其特征在于砂輪架主軸(2)下面裝有施カ桿(7)，施カ桿(7)下面連接有推力桿(15)及液壓缸驅(qū)動(dòng)器(6)，液壓缸驅(qū)動(dòng)器(6)通過液壓缸控制器(11)與計(jì)算機(jī)(13)信號輸出端連接；施カ桿(7)與推力桿(15)之間設(shè)有力傳感器(14)，砂輪架主軸(2)上面設(shè)有電渦流位移傳感器(3)，電渦流位移傳感器(3)和力傳感器(14)分別通過電渦流傳感器信號處理器(9)和力傳感器信號處理器(10)與A/D采集卡(12)信號輸入端連接，A/D采集卡(12)信號輸出端與計(jì)算機(jī)(13)信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，其特征在于所述推力桿(15)和施カ桿(7)通過螺栓與力傳感器(14)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，其特征在于所述施カ桿(7 )上端設(shè)有V形槽，且通過V形槽與砂輪架主軸(2 )接觸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，其特征在于所述電渦流傳感器信號處理器(9)和力傳感器信號處理器(10)中均設(shè)有切比雪夫I型數(shù)字濾波器，用于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外圓磨床砂輪架主軸剛度測量裝置，包括電渦流位移傳感器、液壓缸驅(qū)動(dòng)器、施力桿、液壓缸控制器、力傳感器、推力桿等。砂輪架主軸下面裝有施力桿，施力桿下面連接有推力桿及液壓缸驅(qū)動(dòng)器，液壓缸驅(qū)動(dòng)器通過液壓缸控制器與計(jì)算機(jī)信號輸出端連接；施力桿與推力桿之間設(shè)有力傳感器，砂輪架主軸上面設(shè)有電渦流位移傳感器，電渦流位移傳感器和力傳感器分別通過電渦流傳感器信號處理器和力傳感器信號處理器與A/D采集卡信號輸入端連接，A/D采集卡信號輸出端與計(jì)算機(jī)信號輸入端連接。該裝置可方便測量出不同砂輪架主軸剛度的大小，通過比較試驗(yàn)測試結(jié)果分析出不同砂輪架主軸的動(dòng)態(tài)特性，可有效提供磨削工件的磨削效率和磨削質(zhì)量。
文檔編號G01M13/00GK102692321SQ20121019507
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者李郝林, 遲玉倫 申請人:上海理工大學(xué)