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電主軸剛度測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電主軸剛度測(cè)試裝置，包括電磁加載裝置和電路控制模塊，電磁加載裝置包括與電主軸同軸固定連接的導(dǎo)磁環(huán)和套設(shè)于導(dǎo)磁環(huán)外的勵(lì)磁裝置，電路控制模塊用于控制勵(lì)磁裝置中的電路，本發(fā)明的電主軸剛度測(cè)試裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速電主軸動(dòng)態(tài)加載，相對(duì)于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和空載試驗(yàn)，本發(fā)明的電主軸剛度測(cè)試裝置能夠更加準(zhǔn)確的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)，為電主軸的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提出建設(shè)性意見(jiàn)，同時(shí)裝置零件易于系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)制造、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于裝配和維護(hù)。
【專利說(shuō)明】電主軸剛度測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試裝置，具體是一種電主軸剛度測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高速電主軸作為高速加工機(jī)床中的核心部件，其動(dòng)態(tài)性能一直是設(shè)計(jì)人員關(guān)心的重點(diǎn)，直接影響到機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率。但由于高速電主軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行在線測(cè)試一直都是難點(diǎn)，目前對(duì)電主軸的動(dòng)態(tài)性能的研究主要以建仿真、有限元分析為主，動(dòng)態(tài)測(cè)試方法也多集中于空載運(yùn)行試驗(yàn)。工程上常用錘擊法、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀法、利用切削力作為負(fù)載和利用傳動(dòng)方式減速后進(jìn)行加載。但是這些加載方式均為接觸式加載，不穩(wěn)定，而且常常需要復(fù)雜的輔助器械，成本高，機(jī)器磨損嚴(yán)重，另一方面，研究被測(cè)高速電主軸，需要一種可以模擬被測(cè)高速電主軸真實(shí)工作狀況的動(dòng)態(tài)加載裝置，在此基礎(chǔ)上對(duì)電主軸進(jìn)行測(cè)試、試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)有一些功能簡(jiǎn)單的被測(cè)高速電主軸試驗(yàn)臺(tái)，這種試驗(yàn)臺(tái)只能對(duì)電主軸進(jìn)行空載情況下的試驗(yàn)，或者是使用液壓系統(tǒng)或電機(jī)對(duì)電主軸進(jìn)行靜態(tài)加載，模擬電主軸的受力狀況，但即便是這樣，與被測(cè)高速電主軸的真實(shí)受力情況也有很大差距。真實(shí)工況下，刀具受到的動(dòng)態(tài)切削力間接作用在電主軸上，切削力還有一定頻率，同時(shí)主軸還受扭矩作用，這對(duì)被測(cè)高速電主軸的性能和可靠性有很大影響，而現(xiàn)有的加載裝置都不能模擬動(dòng)態(tài)高頻切削力對(duì)電主軸的影響。因此，急需發(fā)明一種新型的高速電主軸動(dòng)態(tài)加載裝置，模擬主軸真實(shí)工況下的受力，以滿足主軸性能及可靠性的研究。
[0003]因此，為解決以上問(wèn)題，需要提出了能夠更加準(zhǔn)確的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)的電主軸剛度測(cè)試裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠更加準(zhǔn)確的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)的電主軸剛度測(cè)試裝置。本發(fā)明的電主軸剛度測(cè)試裝置包括電磁加載裝置和電路控制模塊，電磁加載裝置包括與電主軸同軸固定連接的導(dǎo)磁環(huán)和套設(shè)于導(dǎo)磁環(huán)外的勵(lì)磁裝置，電路控制模塊用于控制勵(lì)磁裝置中的電路；
[0005]進(jìn)一步，所述勵(lì)磁裝置包括鐵心和纏繞于鐵芯的用于沿導(dǎo)磁環(huán)徑向?yàn)槠涮峁┐磐ǖ木€圈，鐵心包括與導(dǎo)磁環(huán)同軸設(shè)置的外圈和固定連接于外圈內(nèi)壁與外圈一體成型的鐵齒對(duì)，鐵齒對(duì)包括兩個(gè)沿鐵心徑向設(shè)置的鐵齒，線圈依次纏繞于兩鐵齒上且兩鐵齒上線圈的電路流向相反；
[0006]進(jìn)一步，所述鐵齒對(duì)沿鐵心周向均勾設(shè)直多對(duì)；
[0007]進(jìn)一步，所述電路控制模塊包括計(jì)算機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電源和功率放大器，計(jì)算機(jī)信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器與功率放大器信號(hào)輸入端連接，功率放大器輸出端電連接于所述線圈，電源電連接于功率放大器并為功率放大器供電；
[0008]進(jìn)一步，所述鐵齒對(duì)沿鐵心周向均勻設(shè)有4對(duì)，功率放大器相應(yīng)的設(shè)置4個(gè)輸出端;[0009]進(jìn)一步，所述勵(lì)磁裝置還包括與鐵心下側(cè)固定連接的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；
[0010]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括基座和調(diào)節(jié)平臺(tái)，調(diào)節(jié)平臺(tái)上端通過(guò)支架與鐵心外圈固定連接，調(diào)節(jié)平臺(tái)下端通過(guò)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與基座滑動(dòng)連接，絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與基座固定連接的絲桿和設(shè)于調(diào)節(jié)平臺(tái)上與絲桿相配合的螺紋孔；
[0011]進(jìn)一步，所述絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為利用兩個(gè)十字交叉的絲杠控制滑臺(tái)移動(dòng)的十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)；兩個(gè)絲杠分別沿鐵心軸向和水平徑向設(shè)置且兩絲杠一端設(shè)有調(diào)節(jié)旋鈕；
[0012]進(jìn)一步，所述鐵心由工業(yè)純鐵制作而成。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的電主軸剛度測(cè)試裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速電主軸動(dòng)態(tài)加載，相對(duì)于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和空載試驗(yàn)，本發(fā)明的電主軸剛度測(cè)試裝置能夠更加準(zhǔn)確的模擬電主軸的實(shí)際工作狀態(tài)，為電主軸的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提出建設(shè)性意見(jiàn)，同時(shí)裝置零件易于系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)制造、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于裝配和維護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1的右視圖；
[0017]圖3為電路控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的右視圖，圖3為電路控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)施例中的電主軸3剛度測(cè)試裝置，包括電磁加載裝置和電路控制模塊，電磁加載裝置包括與電主軸3同軸固定連接的導(dǎo)磁環(huán)6和套設(shè)于導(dǎo)磁環(huán)6外的勵(lì)磁裝置，電路控制模塊用于控制勵(lì)磁裝置中的電路。
[0019]本實(shí)施例中，所述勵(lì)磁裝置包括鐵心4和纏繞于鐵芯的用于沿導(dǎo)磁環(huán)6徑向?yàn)槠涮峁┐磐ǖ木€圈5，鐵心4包括與導(dǎo)磁環(huán)6同軸設(shè)置的外圈9和固定連接于外圈9內(nèi)壁與外圈9 一體成型的鐵齒對(duì)10，鐵齒對(duì)10包括兩個(gè)沿鐵心4徑向設(shè)置的鐵齒，線圈5依次纏繞于兩鐵齒上且兩鐵齒上線圈5的電路流向相反，鐵心4由軟磁材料制成，在鐵齒處，順時(shí)針繞上預(yù)訂數(shù)目的線圈5，并將兩個(gè)鐵齒上的線圈5按照規(guī)定方式連接起來(lái)，使其電流方向相反，每一對(duì)齒上的兩個(gè)線圈5只剩下一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。將導(dǎo)磁環(huán)6放進(jìn)鐵心4中部，鐵心4與導(dǎo)磁環(huán)6之間留有預(yù)定間隙，線圈5通電時(shí)，鐵心4、導(dǎo)磁環(huán)6和預(yù)留間隙形成閉合磁路，產(chǎn)生電磁力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸3的動(dòng)態(tài)加載。
[0020]本實(shí)施例中，所述鐵齒對(duì)10沿鐵心4周向均勻設(shè)置多對(duì)，多對(duì)鐵齒對(duì)10能實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)產(chǎn)生的電磁力同時(shí)對(duì)電主軸3進(jìn)行加載，能更加真實(shí)的模擬電主軸3工作中受到的載荷，從而更好的測(cè)試出其性能。
[0021]本實(shí)施例中，所述電路控制模塊包括計(jì)算機(jī)14、數(shù)模轉(zhuǎn)換器13、電源12和功率放大器11，計(jì)算機(jī)14信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器13與功率放大器11信號(hào)輸入端連接，功率放大器11輸出端電連接于所述線圈5，電源12電連接于功率放大器11并為功率放大器11供電，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，將加載信號(hào)寫(xiě)入計(jì)算機(jī)14，通過(guò)應(yīng)用程序分析產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，并經(jīng)由放大器放大后輸入線圈5,從而生成磁場(chǎng),產(chǎn)生電磁力，完成對(duì)高速電主軸3的動(dòng)態(tài)加載。電源12可產(chǎn)生脈沖信號(hào)、階躍信號(hào)、正弦信號(hào)、方波信號(hào)以及任意兩種信號(hào)的
疊加信號(hào)。
[0022]本實(shí)施例中，所述鐵齒對(duì)10沿鐵心4周向均勻設(shè)有4對(duì)，水平方向左右各I對(duì)，豎直方向上下各I對(duì)。功率放大器11相應(yīng)的設(shè)置4個(gè)輸出端,放大器輸出分為4路,分別與4個(gè)線圈5的出線端相連，使4個(gè)線圈5得到獨(dú)立的控制。
[0023]本實(shí)施例中，所述勵(lì)磁裝置還包括與鐵心4下側(cè)固定連接的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)鐵心4與導(dǎo)磁環(huán)6的相對(duì)位置，使鐵心4軸線和導(dǎo)磁環(huán)6的軸線重合，使鐵心4端面和導(dǎo)磁環(huán)6的端面重合，從而使導(dǎo)磁環(huán)6和鐵心4的間隙均勻。
[0024]本實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括基座I和調(diào)節(jié)平臺(tái)2，調(diào)節(jié)平臺(tái)2上端通過(guò)支架7與鐵心4外圈9固定連接，調(diào)節(jié)平臺(tái)2下端通過(guò)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與基座I滑動(dòng)連接，絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與基座I固定連接的絲桿和設(shè)于調(diào)節(jié)平臺(tái)2上與絲桿相配合的螺紋孔，采用精密的絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)鐵心4的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，能精確的控制鐵心4的位置，使導(dǎo)磁環(huán)6和鐵心4的間隙均勻。
[0025]本實(shí)施例中，所述絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為利用兩個(gè)十字交叉的絲杠控制滑臺(tái)移動(dòng)的十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)絲杠分別沿鐵心4軸向和水平徑向設(shè)置且兩絲杠一端設(shè)有調(diào)節(jié)旋鈕8，采用十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)可使鐵心4具有兩個(gè)方向的自由度。同時(shí)，設(shè)置絲桿一端設(shè)置有水平方向調(diào)節(jié)旋鈕8和垂直方向調(diào)節(jié)旋鈕8，可以通過(guò)對(duì)鐵心4的軸線和端面的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其軸線和導(dǎo)鐵心4的軸線重合，使其端面和導(dǎo)磁環(huán)6的端面重合，從而使導(dǎo)磁環(huán)6和鐵心4的間隙均勻，調(diào)節(jié)好位置后將絲桿上的鎖緊螺釘鎖死。
[0026]本實(shí)施例中，所述鐵心4由工業(yè)純鐵制作而成，工業(yè)純鐵為軟磁材料，具有低矯頑力和高磁通率等優(yōu)點(diǎn)，用其制造的鐵心4能保證對(duì)電主軸3加載的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:包括電磁加載裝置和電路控制模塊；所述電磁加載裝置包括與電主軸同軸固定連接的導(dǎo)磁環(huán)和套設(shè)于導(dǎo)磁環(huán)外的勵(lì)磁裝置；所述電路控制模塊用于控制勵(lì)磁裝置中的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述勵(lì)磁裝置包括鐵心和纏繞于鐵芯的用于沿導(dǎo)磁環(huán)徑向?yàn)槠涮峁┐磐ǖ木€圈；所述鐵心包括與導(dǎo)磁環(huán)同軸設(shè)置的外圈和固定連接于外圈內(nèi)壁與外圈一體成型的鐵齒對(duì)；所述鐵齒對(duì)包括兩個(gè)沿鐵心徑向設(shè)置的鐵齒；所述線圈依次纏繞于兩鐵齒上且兩鐵齒上線圈的電路流向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述鐵齒對(duì)沿鐵心周向均勻設(shè)置多對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述電路控制模塊包括計(jì)算機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電源和功率放大器；所述計(jì)算機(jī)信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器與功率放大器信號(hào)輸入端連接，功率放大器輸出端電連接于所述線圈；所述電源電連接于功率放大器并為功率放大器供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述鐵齒對(duì)沿鐵心周向均勻設(shè)有4對(duì)；所述功率放大器相應(yīng)的設(shè)置4個(gè)輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述勵(lì)磁裝置還包括與鐵心下側(cè)固定連接的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括基座和調(diào)節(jié)平臺(tái)；所述調(diào)節(jié)平臺(tái)上端通過(guò)支架與鐵心外圈固定連接，調(diào)節(jié)平臺(tái)下端通過(guò)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與基座滑動(dòng)連接。所述絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與基座固定連接的絲桿和設(shè)于調(diào)節(jié)平臺(tái)上與絲桿相配合的螺紋孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為利用兩個(gè)十字交叉的絲杠控制滑臺(tái)移動(dòng)的十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)；兩個(gè)絲杠分別沿鐵心軸向和水平徑向設(shè)置且兩絲杠一端設(shè)有調(diào)節(jié)旋鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電主軸剛度測(cè)試裝置，其特征在于:所述鐵心由工業(yè)純鐵制作而成。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103868683SQ201410088140
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】合燁, 李培明, 盧艷, 陳小安 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)