本發(fā)明涉及主軸剛度測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動壓主軸剛度測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的測量主軸剛度的方法是直接給靜止的主軸施加載荷，同時測量主軸在施力方向上的變形，從而計算出剛度。對于動壓主軸系統(tǒng)，在主軸正常轉(zhuǎn)動過程中才能反應(yīng)實際的系統(tǒng)剛度，考慮到動壓主軸剛度測試中的轉(zhuǎn)動特性，一般測試系統(tǒng)無法安全精確的測量出其真實剛度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明提出一種動壓主軸剛度測試系統(tǒng)，該動壓主軸剛度測試系統(tǒng)安全性高且測量精準。

根據(jù)本發(fā)明實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)包括：受力模塊，所述受力模塊設(shè)有動壓主軸，所述動壓主軸的外周套設(shè)有軸承；固定軸承套，所述固定軸承套套設(shè)在所述軸承外圈，所述固定軸承套設(shè)有掛鉤，所述掛鉤用于為所述受力模塊配置重量；固定模塊，所述固定模塊設(shè)在所述受力模塊的下方；施載模塊，所述施載模塊設(shè)置于所述固定模塊上用于對所述軸承施加載荷；測力模塊，所述測力模塊設(shè)在所述施載模塊上用于測量所述施載模塊對所述軸承施加載荷F；位移測量模塊，所述位移測量模塊與所述動壓主軸相對設(shè)置用于測量所述動壓主軸的徑向位移S；控制模塊，所述控制模塊分別與所述施載模塊、所述測力模塊和所述位移測量模塊相連并接收所述測力模塊和所述位移測量模塊的輸出信號計算所述動壓主軸的剛度K＝F/S。

根據(jù)本發(fā)明實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)，通過施載模塊加載于軸承上，并通過控制模塊控制施載模塊加載于軸承載荷大小，接收測力模塊和位移測量模塊的輸出信號得出動壓主軸的剛度，提高了動壓主軸剛度測試系統(tǒng)的安全性及測量的準確性。

另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述軸承為滾動軸承。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述施載模塊包括：螺旋傳動機構(gòu)，所述螺旋傳動機構(gòu)的上端止抵于所述固定軸承套的底部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述施載模塊還包括：伺服電機，所述伺服電機設(shè)在所述固定模塊上且與所述控制模塊相連驅(qū)動所述螺旋傳動機構(gòu)運動。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述固定模塊包括：工作平臺，所述伺服電機設(shè)在所述工作平臺上；磁力底座，所述磁力底座設(shè)在所述工作平臺的底部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述位移測量模塊包括：支撐架，所述支撐架的一端設(shè)在所述工作平臺上，所述支撐架的另一端向上延伸；激光位移傳感器，所述激光位移傳感器設(shè)在所述支撐架的另一端用于檢測所述動壓主軸的徑向位移。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述工作平臺可移動地設(shè)在所述磁力底座上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述施載模塊通過螺栓固定在所述固定模塊上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制模塊為單片機，所述單片機與所述伺服電機、力傳感器和激光位移傳感器電連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述固定軸承套包括：第一卡箍和第二卡箍，所述第一卡箍和所述第二卡箍套設(shè)在所述軸承外圈后，所述第一卡箍和所述第二卡箍的一端通過螺栓連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述動壓主軸剛度測試系統(tǒng)還包括：套筒，所述套筒設(shè)在所述第一卡箍和所述第二卡箍的另一端，所述套筒分別與所述第一卡箍和所述第二卡箍通過螺釘連接，所述施載模塊對所述套筒施加載荷。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)的主視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)的側(cè)視圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照圖1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100，該動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100可以測量動壓主軸11在靜止?fàn)顟B(tài)和轉(zhuǎn)動狀態(tài)時的剛度。

如圖1和圖2所示，動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100大體可以包括：受力模塊10、固定模塊20、施載模塊30、測力模塊70、位移測量模塊40和控制模塊50。其中，測力模塊70可以為力傳感器。

具體地，受力模塊10設(shè)有動壓主軸11，動壓主軸11的外周套設(shè)有軸承12，固定軸承套13設(shè)在軸承12外圈，固定軸承套13設(shè)有掛鉤14，掛鉤14用于為受力模塊10配置重量，即可模擬實際動壓主軸11帶動砂輪轉(zhuǎn)動所形成的剛度特性。固定模塊20設(shè)在受力模塊10的下方。施載模塊30設(shè)置于固定模塊20上用于對軸承12施加載荷。測力模塊70設(shè)在施載模塊30上用于測量施載模塊30對軸承12施加力F。位移測量模塊40與動壓主軸11相對設(shè)置用于測量動壓主軸11的徑向位移S?？刂颇K50分別與施載模塊30、測力模塊70和位移測量模塊40相連并接收測力模塊70和位移測量模塊40的輸出信號計算動壓主軸11的剛度K＝F/S。其中，軸承12可以為滾動軸承12。

也就是說，在測量動壓主軸11的剛度時，施載模塊30作用于軸承12上，通過軸承12將載荷傳遞給動壓主軸11，提高測量動壓主軸11的安全性。

通過控制模塊50控制施載模塊30加載于軸承12載荷大小，并接收測力模塊70和位移測量模塊40的輸出信號，從而可以精準測量動壓主軸11的剛度。

簡言之，根據(jù)本發(fā)明實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100，通過施載模塊30加載于軸承12上，并通過控制模塊50控制施載模塊30加載于軸承12載荷大小，接收測力模塊70和位移測量模塊40的輸出信號得出動壓主軸11的剛度，提高了動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100的安全性及測量的準確性。

在本發(fā)明的一些實施例中，軸承12的外周面設(shè)有向下延伸且相對設(shè)置的兩個卡板121，兩個卡板121限定出卡槽。

施載模塊30可以包括：螺旋傳動機構(gòu)31和伺服電機32。螺旋傳動機構(gòu)31的上端止抵在固定軸承套13的底部。

可選地，固定軸承套的底部可以設(shè)有相對設(shè)置的卡板(圖未示出)，卡板與卡板之間限定出卡槽，其中，施載模塊30可以通過螺栓固定在固定模塊20上。將施載模塊30安裝固定在施載模塊30之前，可以預(yù)先調(diào)整螺旋傳動機構(gòu)31與卡槽配合關(guān)系，使得螺旋傳動機構(gòu)31與卡槽間隙配合。由此，可以保證施載模塊30的加載負荷集中作用于軸承12上，避免受到卡板121的干涉。

測力模塊70設(shè)在螺旋傳動機構(gòu)31的上端。伺服電機32設(shè)在固定模塊20上且與控制模塊50相連驅(qū)動螺旋傳動機構(gòu)31運動。也就是說，通過控制模塊50控制伺服電機32輸出力矩，通過螺旋傳動機構(gòu)31對測力模塊70和動壓主軸11進行加載，從而可以通過測力模塊70隨時監(jiān)控施加于軸承12上的載荷。

進一步地，如圖1和圖2所示，固定模塊20可以包括：工作平臺21和磁力底座22。伺服電機32設(shè)在工作平臺21上。磁力底座22設(shè)在工作平臺21的底部。通過磁力底座22可以將固定模塊20固定在機床合適位置，便于對動壓主軸11進行剛度測試。

可選地，位移測量模塊40包括：支撐架41和激光位移傳感器42。如圖1所示，支撐架41的一端設(shè)在工作平臺21上，支撐架41的另一端向上延伸。激光位移傳感器42設(shè)在支撐架41的另一端用于檢測動壓主軸11的徑向位移?？梢岳斫獾氖?，動壓主軸11受到外力加載后會發(fā)生彈性形變，因此，通過激光位移傳感器42可以精準地測量出動壓主軸11的徑向位移。

可選地，控制模塊50可以為單片機，單片機與伺服電機32、力傳感器和激光位移傳感器42通訊連接。

在本發(fā)明一個具體實施例中，動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100大體可以包括：受力模塊10、固定模塊20、施載模塊30、測力模塊70、位移測量模塊40和控制模塊50。

具體地，受力模塊10設(shè)有動壓主軸11，動壓主軸11的外周套設(shè)有軸承12。所述固定模塊20設(shè)在所述受力模塊10的下方。其中，固定模塊20包括：工作平臺21和磁力底座22。伺服電機32設(shè)在工作平臺21上。磁力底座22設(shè)在工作平臺21的底部。

施載模塊30設(shè)置于固定模塊20上用于對軸承12施加載荷。施載模塊30包括：螺旋傳動機構(gòu)31和伺服電機32。螺旋傳動機構(gòu)31的上端伸入卡槽內(nèi)。伺服電機32設(shè)在固定模塊20上且與控制模塊50相連驅(qū)動螺旋傳動機構(gòu)31運動。

測力模塊70設(shè)在所述施載模塊30上用于檢測所述施載模塊30對所述軸承12施加載荷F。其中，測力模塊70可以為力傳感器。

位移測量模塊40與動壓主軸11相對設(shè)置用于測量動壓主軸11的徑向位移S。位移測量模塊40可以包括：支撐架41和激光位移傳感器42。支撐架41的一端設(shè)在工作平臺21上，支撐架41的另一端向上延伸。激光位移傳感器42設(shè)在支撐架41的另一端用于檢測動壓主軸11的徑向位移。

控制模塊50分別與施載模塊30、測力模塊70和位移測量模塊40相連并接收測力模塊70和位移測量模塊40的輸出信號計算動壓主軸11的剛度K＝F/S。其中，控制模塊50可以為單片機，單片機與伺服電機32、力傳感器和激光位移傳感器42通訊連接。單片機會將載荷和位移輸出到顯示器60，并計算得出動壓主軸11的剛度。

在本發(fā)明的一個具體實施例中，參考圖1和圖2，固定軸承套13可以包括：第一卡箍131和第二卡箍132，第一卡箍131和第二卡箍132套設(shè)在軸承12外圈后，第一卡箍131和第二卡箍132的一端通過螺栓連接。由此，可以提高軸承12與動壓主軸11之間的配合強度，提高動壓主軸剛度測試系統(tǒng)測量的準確性。

參照圖1和圖2所示，動壓主軸剛度測試系統(tǒng)100還可以包括：套筒15。套筒15設(shè)在第一卡箍131和第二卡箍132的另一端，套筒15分別與第一卡箍131和第二卡箍132通過螺釘連接，施載模塊30對套筒15施加載荷。

其中，施載模塊30可以通過螺栓固定在固定模塊20上。將施載模塊30安裝固定在施載模塊30之前，可以預(yù)先調(diào)整螺旋傳動機構(gòu)31與套筒15配合關(guān)系，使得螺旋傳動機構(gòu)31與套筒15間隙配合。由此，可以保證施載模塊30的加載負荷集中作用于軸承12上，避免受到套筒15的干涉。

測力模塊70設(shè)在螺旋傳動機構(gòu)31的上端。伺服電機32設(shè)在固定模塊20上且與控制模塊50相連驅(qū)動螺旋傳動機構(gòu)31運動。也就是說，控制模塊50指示伺服電機32輸出力矩，通過螺旋傳動機構(gòu)31對測力模塊70和動壓主軸11進行加載，從而可以通過測力模塊70隨時監(jiān)控施加于軸承12上的載荷。

下面描述上述具體實施例的動壓主軸剛度測試系統(tǒng)的測試方法。

第一步將受力模塊、施載模塊、測力模塊和位移測量模塊安裝在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

具體地，首先通過磁力底座將固定模塊固定于機床合適位置，通過螺栓將施載模塊固定在工作平臺適當(dāng)位置，可以適當(dāng)移動工作平臺在水平方向的位置使得螺旋傳動機構(gòu)的上端與卡槽間隙配合；接著將位移測量模塊固定于工作平臺上使得激光位移傳感器與動壓主軸相對設(shè)置；最后將動壓主軸安裝于軸承上。

第二步測量動壓主軸在高轉(zhuǎn)速和大力矩情況下的剛度。

首先通過單片機命令伺服電機輸出力矩，通過螺旋傳動機構(gòu)控制軸承和力傳感器進行加載；單片機連接接收力傳感器的載荷信號和激光位移傳感器的位移信號，當(dāng)載荷達到指定要求時，單片機會將此時的載荷和位移輸出到顯示器，并計算得出動壓主軸的剛度。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”“、底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。