一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置，包括工業(yè)PC，與工業(yè)PC相連的驅(qū)動(dòng)裝置，與驅(qū)動(dòng)裝置相連接的電主軸和加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，測試棒安裝于電主軸上，電主軸下方安裝有加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于試驗(yàn)臺(tái)底座上，冷卻水循環(huán)裝置和油氣潤滑裝置分別與電主軸相連。本發(fā)明借助安裝于測試棒端部的模擬加載齒輪完成徑向和軸向力、力矩、振動(dòng)、切削熱等的加載，通過更換不同類型的齒輪、調(diào)整嚙合齒輪的變位系數(shù)等來變換加載，通過預(yù)置的加載程序驅(qū)動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿電主軸軸向和徑向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而自動(dòng)改變加載齒輪的嚙合狀況完成模擬實(shí)際工況的自動(dòng)連續(xù)加載，自動(dòng)化程度高，更接近實(shí)際切削工況，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更真實(shí)。
【專利說明】
一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置，特別涉及一種對(duì)數(shù)控機(jī)床用高速電主軸在出廠前及維修后進(jìn)行模擬工況加載試驗(yàn)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電主軸是高速加工機(jī)床的核心部件之一，也是近年來在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將電機(jī)與旋轉(zhuǎn)主軸融為一體的高性能主軸，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，隨著數(shù)控加工技術(shù)從傳統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給、大扭矩切削加工向高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給切削方向發(fā)展，電主軸廣泛用作數(shù)控機(jī)床的高速主軸單元。但電主軸是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，主要包括電主軸、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高頻變頻裝置、冷卻裝置、供氣裝置、動(dòng)平衡裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。
目前，我國電主軸的研究、應(yīng)用、維修水平和國外尚有較大差距，高轉(zhuǎn)速、高精度電主軸主要還是依賴德國、瑞士等國家進(jìn)口，由于國外廠家對(duì)電主軸核心技術(shù)的封鎖，對(duì)國外電主軸缺乏核心技術(shù)資料，以及在使用、維修保養(yǎng)方面的不足，導(dǎo)致電主軸的維修和檢測全部依賴電主軸廠家，電主軸維修與檢測周期長、費(fèi)用高。
與此同時(shí)，由于轉(zhuǎn)速高，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性尤其是熱力特性成為影響和制約電主軸壽命和工作可靠性的重要因素。且隨著我國電主軸的品種及生產(chǎn)廠家逐步擴(kuò)大，用戶對(duì)電主軸的性能要求越來越嚴(yán)格，迫切需要生產(chǎn)廠家提供詳細(xì)可靠的熱力特性等一系列參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前電主軸產(chǎn)品出廠檢測、應(yīng)用和維修方面的不足，提出一種實(shí)現(xiàn)簡單、能模擬工作實(shí)際復(fù)雜工況的加載試驗(yàn)裝置，自動(dòng)完成復(fù)雜工況下電主軸熱力特性的加載試驗(yàn)。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置，包括工業(yè)PC，與工業(yè)PC相連的驅(qū)動(dòng)裝置，與驅(qū)動(dòng)裝置相連接的電主軸和加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，測試棒安裝于電主軸上，電主軸下方安裝有加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于試驗(yàn)臺(tái)底座上，冷卻水循環(huán)裝置和油氣潤滑裝置分別與電主軸相連；
所述測試棒一側(cè)設(shè)置有檢測傳感器安裝架，電渦流位移傳感器沿測試棒軸向安裝于檢測傳感器安裝架上，測試棒端部安裝有模擬加載齒輪I，模擬加載齒輪I外側(cè)設(shè)有檢測環(huán)和半球狀檢測凸點(diǎn)，檢測環(huán)外側(cè)設(shè)置有阻抗頭，檢測凸點(diǎn)對(duì)面安裝有電渦流位移傳感器；
所述模擬加載齒輪I與模擬加載齒輪II相嚙合，模擬加載齒輪II經(jīng)力/扭矩測試器和連接器與交流高速測功機(jī)相連接，模擬加載齒輪I與模擬加載齒輪II的嚙合和變位狀態(tài)通過加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整；
所述加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為沿電主軸軸向和徑向自動(dòng)進(jìn)給的二維驅(qū)動(dòng)裝置，電主軸前端和周向外側(cè)布置有紅外測溫儀。
[0005]本發(fā)明借助安裝于測試棒的模擬加載齒輪I與模擬加載齒輪II相嚙合完成徑向和軸向力、力矩、振動(dòng)、切削熱等的加載，通過更換不同類型的齒輪、調(diào)整嚙合齒輪的變位系數(shù)等來變換加載，更接近實(shí)際切削工況，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更真實(shí)。
[0006]本發(fā)明借助布置在測試棒端部的阻抗頭完成振動(dòng)測試，借助調(diào)節(jié)冷卻水循環(huán)裝置的流量完成對(duì)電主軸冷卻水流量的調(diào)節(jié)，借助對(duì)油氣潤滑裝置供油量和壓縮空氣壓力大小的調(diào)節(jié)完成對(duì)電主軸油-汽潤滑工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)，通過將更換不同品質(zhì)的油完成對(duì)潤滑油粘度調(diào)節(jié)，借助布置在測試棒周圍的5個(gè)電渦流位移傳感器完成電主軸熱變形的測量，測點(diǎn)更多，更能準(zhǔn)確的反應(yīng)電主軸的熱變形，借助布置在電主軸四周的5個(gè)紅外測溫儀完成電主軸溫度場的分布測量，所測溫度場更逼近真實(shí)溫度場。
[0007]本電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置加載試驗(yàn)時(shí)，通過預(yù)置的加載程序驅(qū)動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿電主軸軸向和徑向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)改變模擬加載齒輪I與模擬加載齒輪II的嚙合狀況，實(shí)現(xiàn)徑向和軸向切削力、力矩、振動(dòng)、切削熱等模擬實(shí)際工況的自動(dòng)連續(xù)加載，自動(dòng)化程度高。
[0008]本電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置工作時(shí)，工業(yè)PC發(fā)出測試指令，驅(qū)動(dòng)裝置接收測試指令驅(qū)動(dòng)交流高速測功機(jī)、電主軸和加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照指定的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，電主軸尾端的光電編碼器完成電主軸和交流高速測功機(jī)的速度測量，同時(shí)冷卻水循環(huán)裝置啟動(dòng)冷卻工作，空壓機(jī)工作為油氣潤滑裝置和電主軸提供工作壓力，油氣潤滑裝置啟動(dòng)開始電主軸潤滑工作，紅外測溫儀完成電主軸溫度場溫度檢測并將檢測數(shù)據(jù)傳送給屏蔽接線盒完成信號(hào)過濾，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡讀取后傳送給工業(yè)PC處理，與此同時(shí)電渦流位移傳感器和阻抗頭完成電主軸熱位移和振動(dòng)信號(hào)檢測，經(jīng)電荷放大和信號(hào)調(diào)理后送往工業(yè)PC進(jìn)行分析處理。
[0009]本電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)、適應(yīng)性強(qiáng)，工作時(shí)，可根據(jù)測試試驗(yàn)需要打開或關(guān)閉某些裝置分別完成空載和負(fù)載試驗(yàn)，同時(shí)亦可與其它裝置如激振器配合使用完成電主軸其它一些動(dòng)態(tài)特性的測試試驗(yàn)。
【附圖說明】
[0010]圖1是電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置的布局圖。
[0011 ]圖2是紅外測溫儀布置圖，圖3是阻抗頭和位移傳感器布置圖。
[0012]圖中:工業(yè)PC(I)，驅(qū)動(dòng)裝置(2)，交流高速測功機(jī)(3)，電主軸(4)，測試棒(5)，模擬加載齒輪1(6)，冷卻水循環(huán)裝置(7)，油氣潤滑裝置(8)，加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)，紅外測溫儀(10)，模擬加載齒輪11(11)，電渦流位移傳感器(12)，屏蔽接線盒(13)，數(shù)據(jù)采集卡(14)，信號(hào)調(diào)理器(15)，電荷放大器(16)，阻抗頭(17)，檢測傳感器安裝架(18)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1、圖2和圖3所示，一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置，包括工業(yè)PC(I)，與工業(yè)PC(I)相連的驅(qū)動(dòng)裝置(2)，與驅(qū)動(dòng)裝置(2)相連接的電主軸(4)和加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)，測試棒(5)安裝于電主軸(4)上，電主軸(4)下方安裝有加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)，加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)安裝于試驗(yàn)臺(tái)底座上，冷卻水循環(huán)裝置(7)和油氣潤滑裝置(8)分別與電主軸(4)相連；
所述測試棒(5)—側(cè)設(shè)置有檢測傳感器安裝架(18)，電渦流位移傳感器(12)沿測試棒
(5)軸向安裝于檢測傳感器安裝架(18)上，測試棒(5)端部安裝有模擬加載齒輪1(6)，模擬加載齒輪1(6)外側(cè)設(shè)有檢測環(huán)和半球狀檢測凸點(diǎn)，檢測環(huán)外側(cè)設(shè)置有阻抗頭(17)，檢測凸點(diǎn)對(duì)面安裝有I個(gè)電渦流位移傳感器(12 )，其余4個(gè)電渦流位移傳感器沿測試棒軸向呈兩排布置，阻抗頭和電渦流位移傳感器輸出端依次與電荷放大器(16)、信號(hào)調(diào)理器(15)、數(shù)據(jù)采集卡(14)和工業(yè)PC (I)相連接；
所述模擬加載齒輪I (6)與模擬加載齒輪II (11)相嚙合，模擬加載齒輪11經(jīng)力/扭矩測試器和連接器與交流高速測功機(jī)(3)相連接；
所述加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)為沿電主軸(4)軸向和徑向自動(dòng)進(jìn)給的二維驅(qū)動(dòng)裝置，電主軸
(4)前端和周向外側(cè)布置有5個(gè)紅外測溫儀(10)，紅外測溫儀與屏蔽接線盒(13)、數(shù)據(jù)采集卡(14)和工業(yè)PC(I)依次相連接。
[0015]在本實(shí)施實(shí)例中:在模擬工況加載試驗(yàn)時(shí)，工業(yè)PC(I)發(fā)出測試指令，驅(qū)動(dòng)裝置(2)接收測試指令驅(qū)動(dòng)交流高速測功機(jī)(3)、電主軸(4)和加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)按照指定的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，電主軸(4)尾端的光電編碼器完成電主軸(4)和交流高速測功機(jī)(3)的速度測量，同時(shí)冷卻水循環(huán)裝置(7)啟動(dòng)冷卻工作，空壓機(jī)工作為油氣潤滑裝置(8)和電主軸(4)提供工作壓力，油氣潤滑裝置(8)啟動(dòng)開始潤滑工作，紅外測溫儀完成電主軸(4)溫度場溫度檢測并將檢測數(shù)據(jù)傳送給屏蔽接線盒(13)完成信號(hào)過濾，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡(14)讀取后傳送給工業(yè)PC
(I)處理，與此同時(shí)電渦流位移傳感器(12)和阻抗頭(17)完成電主軸(4)熱位移和振動(dòng)信號(hào)檢測，經(jīng)電荷放大器(16)放大和信號(hào)調(diào)理器(15)調(diào)理后送往工業(yè)PC(I)進(jìn)行分析處理。
[0016]在本實(shí)施實(shí)例中:在空載測試時(shí)，測試前將模擬加載齒輪I(6)與模擬加載齒輪II
(II)拆卸掉，從而可完成空載測試試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電主軸模擬工況加載試驗(yàn)裝置，其特征在于，它包括:工業(yè)PC(I)，與工業(yè)PC(I)相連的驅(qū)動(dòng)裝置(2)，與驅(qū)動(dòng)裝置(2)相連接的電主軸(4)和加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)，測試棒(5)安裝于電主軸(4)上，電主軸(4)下方安裝有加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)，加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)安裝于試驗(yàn)臺(tái)底座上，冷卻水循環(huán)裝置(7)和油氣潤滑裝置(8)分別與電主軸(4)相連； 所述測試棒(5) —側(cè)設(shè)置有檢測傳感器安裝架(18)，電渦流位移傳感器(12)沿測試棒(5)軸向安裝于檢測傳感器安裝架(18)上，測試棒(5)端部安裝有模擬加載齒輪1(6)，模擬加載齒輪1(6)外側(cè)設(shè)有檢測環(huán)和半球狀檢測凸點(diǎn)，檢測環(huán)外側(cè)設(shè)置有阻抗頭(17)，檢測凸點(diǎn)對(duì)面安裝有電渦流位移傳感器(12); 所述模擬加載齒輪1(6)與模擬加載齒輪II(Il)相嚙合，模擬加載齒輪II經(jīng)力/扭矩測試器和連接器與交流高速測功機(jī)(3)相連接； 所述加載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)為沿電主軸(4)軸向和徑向自動(dòng)進(jìn)給的二維驅(qū)動(dòng)裝置，電主軸(4)前端和周向外側(cè)布置有紅外測溫儀(10)。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK105928721SQ201610217868
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月2日
【發(fā)明人】鄭德星, 陳蔚芳, 王振宗
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院