一種主軸轉子動剛度性能測試系統技術方案

一種主軸轉子動剛度性能測試系統，包括主軸減震夾持試驗臺，主軸減震夾持試驗臺下方連接有減震裝置，主軸減震夾持試驗臺上方連接有可移動式主軸夾持裝置，可移動式主軸夾持裝置夾持的主軸轉子過盈配合套裝有載荷傳遞裝置，載荷傳遞裝置處連接有電渦流式位移傳感器，主軸減震夾持試驗臺通過垂直安裝的方式安裝有加載氣缸，加載氣缸的前端連接有力傳感器，加載氣缸的輸出軸頂端通過施力頂尖和載荷傳遞裝置配合，電渦流式位移傳感器、力傳感器的信號輸出端通過信號調理模塊、四通道數據采集卡和中控工作臺連接，本發明專利技術實現主軸徑向動剛度的測試，能夠有效的解決主軸動態加載問題和動態變形量拾取問題，提高主軸的設計加工水平。

A dynamic stiffness testing system for spindle rotor

A spindle rotor dynamic stiffness test system, including the main shock clamping test bench, connected with a damping device under test bench clamp to spindle vibration, damping spindle clamping test bed upper part is connected with movable spindle clamping device can be movable spindle spindle rotor clamping device for clamping the interference fit suit a load transfer device, load transfer device is connected with the eddy current displacement sensor, the spindle vibration test bench clamping a loading cylinder through the installation of vertical installation mode, the front loading of the cylinder is connected with a force sensor, the loading cylinder output shaft of the transmission device through the cooperation of top force and top load, the output signal of eddy current displacement sensor, force sensor end through the signal conditioning module, four channel data acquisition card and control the connection table, the spindle radial dynamic stiffness of the invention The test can effectively solve the problem of spindle dynamic loading and dynamic deformation pickup, and improve the design and processing level of the spindle.

【技術實現步驟摘要】
一種主軸轉子動剛度性能測試系統
本專利技術涉及主軸動剛度測試
，具體涉及一種主軸轉子動剛度性能測試系統。
技術介紹
高檔數控機床是高精度數字化制造的基礎裝備，是反應國家制造水平的重要指標。高速高精密主軸是高檔數控機床的核心功能部件，主軸的動態特性將直接影響加工效率和加工精度。主軸動態特性與主軸設計和加工水平有直接的關系，因此，要想改善主軸的動態特性就必須提高主軸的設計加工制造能力，通過主軸測試手段可以實現主軸動態特性的檢測，并且反推設計加工水平，有效提高主軸的加工制造水平。動剛度是反應主軸動態特性的重要參數，對其進行測試具有重要意義。主軸交付給用戶以后，用戶會結合被加工件的加工要求和主軸的加工能力進行加工參數的設置，由于沒有動剛度參數，用戶無法判斷主軸抵抗切削激勵力的能力，設置過大的加工量會造成主軸振動過大、發熱嚴重等問題，嚴重縮短主軸壽命；設置過小的加工量則會嚴重限制加工效率。由此可見，動剛度參數對于客戶正常使用電主軸進行工作具有重大意義，是必須要考慮和提供給客戶的重要參數。主軸行業現有的成熟剛度測試設備都是針對靜剛度展開的，其原理是對主軸施加恒定載荷，通過傳感器或千分表拾取轉子系統對應位置的位移量，然后求取力與變形量的比值來表示靜剛度。由于主軸動態情況下難以無干擾加載，所以給主軸動剛度測試造成了困難，現有滾輪施加載荷的方式會對主軸轉子表面造成磨損，且有轉速損失，影響測試精度；電磁加載方式雖然實現了非接觸式加載，但是由于結構復雜，大批量應用存在一定的困難。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供了一種主軸轉子動剛度性能測試系統，實現主軸徑向動剛度的測試，能夠有效的解決主軸動態加載問題和動態變形量拾取問題，提高主軸的設計加工水平。為了達到上述目的，本專利技術通過以下技術方案來實現：一種主軸轉子動剛度性能測試系統，包括主軸減震夾持試驗臺2，主軸減震夾持試驗臺2下方連接有減震裝置1，主軸減震夾持試驗臺2上方連接有可移動式主軸夾持裝置3，可移動式主軸夾持裝置3夾持的主軸轉子6上通過過盈配合套裝有載荷傳遞裝置9，載荷傳遞裝置9處連接有電渦流式位移傳感器，電渦流式位移傳感器的信號輸出端通過第一信號調理模塊5-1和四通道數據采集卡10的第一輸入端連接；主軸減震夾持試驗臺2通過垂直安裝的方式安裝有加載氣缸13，加載氣缸13的前端連接有力傳感器11，加載氣缸13的輸出軸頂端通過施力頂尖12和載荷傳遞裝置9配合，通過施力頂尖12施加力到載荷傳遞裝置9上，力傳感器11的信號輸出端通過第二信號調理模塊5-2和四通道數據采集卡10的第二輸入端連接；四通道數據采集卡10的輸出端和中控工作臺14的輸入端連接，中控工作臺14上搭載有信號采集分析軟件，信號采集分析軟件集成了信號采集、信號剔除算法、傅里葉變換以及剛度計算的程序。所述的載荷傳遞裝置9包括圓柱滾子軸承9-2，圓柱滾子軸承9-2的外側連接有載荷傳遞裝置內環9-3，載荷傳遞裝置內環9-3的外側設置有通過緊固螺釘9-4連接成一體的載荷裝置外環9-1，圓柱滾子軸承9-2比主軸支撐軸承角接觸球軸承的剛度大一個數量級。一種主軸轉子動剛度性能測試系統的測試方法，包括以下步驟：1)調節可移動式主軸夾持裝置3與加載氣缸13之間的距離，將被測主軸安裝在可移動式主軸夾持裝置3上，將載荷傳遞裝置9安裝到主軸轉子6前端，使得載荷傳遞裝置9的載荷裝置外環9-1正對著施力頂尖12，載荷傳遞裝置9在安裝之前應首先測試得到其質量m；2)將電渦流位移傳感器安裝在載荷傳遞裝置9對應的測試位置，微調電渦流位移傳感器至量程內，連接好信號調理模塊、采集卡10和中控工作臺14；開始測試時，中控工作臺14通過控制加載氣缸13施加一個預載荷F＝mg給載荷傳遞裝置9，保證產生的摩擦力在徑向上能夠抵消圓柱滾子軸承9-2的啟動摩擦力矩，通過中控工作臺14控制采集到力信號F1和電渦流位移傳感器位置的位移信號S1(t)，控制被測主軸在測試轉速下運轉，繼續控制加載氣缸13施加載荷至F2，同步采集位移信號S2(t)；3)中控工作臺14采集到的位移信號為時域信號，信號采集分析軟件對其進行FFT變換得到頻域幅值S1(ω)和S2(ω)，則在該測試轉速下的動剛度改變測試轉速即得到隨轉速分布的動剛度曲線。本專利技術的有益效果為：加載氣缸13給載荷傳遞裝置9施加載荷，通過電渦流位移傳感器、力傳感器11及中控工作臺14實現主軸徑向動剛度的測試，本專利技術能夠有效的解決主軸動態加載問題和動態變形量拾取問題，提高主軸的設計加工水平。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖。圖2為本專利技術的載荷傳遞單元結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術做進一步詳細的闡述。參照圖1，一種主軸轉子動剛度性能測試系統，包括主軸減震夾持試驗臺2，主軸減震夾持試驗臺2下方連接有減震裝置1，主軸減震夾持試驗臺2上方連接有可移動式主軸夾持裝置3，可移動式主軸夾持裝置3通過螺栓與主軸減震夾持試驗臺2表面溝槽連接，可以調節不同型號主軸與測試加載部分的位置調節；可移動式主軸夾持裝置3夾持的主軸轉子6上通過過盈配合套裝有載荷傳遞裝置9，并由調節套筒8和鎖緊螺母7實現載荷傳遞裝置9在主軸轉子6上的徑向定位，載荷傳遞裝置9的兩側及正上方通過磁座連接有第一電渦流式位移傳感器4-1、第二電渦流式位移傳感器4-2以及第三電渦流式位移傳感器4-3，第一電渦流式位移傳感器4-1、第二電渦流式位移傳感器4-2以及第三電渦流式位移傳感器4-3的信號輸出端通過第一信號調理模塊5-1和四通道數據采集卡10的第一輸入端連接，采用三只電渦流式位移傳感器可以采集載荷傳遞裝置9左中右三項數據，通過信號處理取最有用的信號進行計算；主軸減震夾持試驗臺2的中孔處通過垂直安裝的方式安裝有加載氣缸13，加載氣缸13的前端連接有力傳感器11，加載氣缸13的輸出軸頂端通過施力頂尖12和載荷傳遞裝置9配合，通過施力頂尖12施加力到載荷傳遞裝置9上，加載氣缸13施加預載荷的方式抵消載荷傳遞裝置9自身的重力，使得測試載荷更加準確，力傳感器11的信號輸出端通過第二信號調理模塊5-2和四通道數據采集卡10的第二輸入端連接；四通道數據采集卡10的輸出端和中控工作臺14的輸入端連接，中控工作臺14上搭載有信號采集分析軟件，信號采集分析軟件集成了信號采集、信號剔除算法、傅里葉變換以及剛度計算的程序。參照圖2，所述的載荷傳遞裝置9包括圓柱滾子軸承9-2，圓柱滾子軸承9-2的外側連接有載荷傳遞裝置內環9-3，載荷傳遞裝置內環9-3的外側設置有通過緊固螺釘9-4連接成一體的載荷裝置外環9-1，圓柱滾子軸承9-2比主軸支撐軸承角接觸球軸承的剛度大一個數量級，這種連接可以調節圓柱滾子軸承9-2游隙，便于力的有效傳遞。一種主軸轉子動剛度性能測試系統的測試方法，包括以下步驟：1)調節可移動式主軸夾持裝置3與加載氣缸13之間的距離，將被測主軸安裝在可移動式主軸夾持裝置3上，將載荷傳遞裝置9利用壓入法安裝到主軸轉子6前端，使得載荷傳遞裝置9的載荷裝置外環9-1正對著施力頂尖12，然后安裝對應的調整套筒8和鎖緊螺母7，需要注意的是，載荷傳遞裝置9在安裝之前應首先測試得到其質量m，以備后續計算使用；載荷裝置外環9-1的下表面需要做粗糙化處理本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種主軸轉子動剛度性能測試系統，包括主軸減震夾持試驗臺(2)，其特征在于：主軸減震夾持試驗臺(2)下方連接有減震裝置(1)，主軸減震夾持試驗臺(2)上方連接有可移動式主軸夾持裝置(3)，可移動式主軸夾持裝置(3)夾持的主軸轉子(6)通過過盈配合套裝有載荷傳遞裝置(9)，載荷傳遞裝置(9)處連接有電渦流式位移傳感器，電渦流式位移傳感器的信號輸出端通過第一信號調理模塊(5?1)和四通道數據采集卡(10)的第一輸入端連接；主軸減震夾持試驗臺(2)通過垂直安裝的方式安裝有加載氣缸(13)，加載氣缸(13)的前端連接有力傳感器(11)，加載氣缸(13)的輸出軸頂端通過施力頂尖(12)和載荷傳遞裝置(9)配合，通過施力頂尖(12)施加力到載荷傳遞裝置(9)上，力傳感器(11)的信號輸出端通過第二信號調理模塊(5?2)和四通道數據采集卡(10)的第二輸入端連接；四通道數據采集卡(10)的輸出端和中控工作臺(14)的輸入端連接，中控工作臺(14)上搭載有信號采集分析軟件，信號采集分析軟件集成了信號采集、信號剔除算法、傅里葉變換以及剛度計算的程序。

【技術特征摘要】
1.一種主軸轉子動剛度性能測試系統，包括主軸減震夾持試驗臺(2)，其特征在于：主軸減震夾持試驗臺(2)下方連接有減震裝置(1)，主軸減震夾持試驗臺(2)上方連接有可移動式主軸夾持裝置(3)，可移動式主軸夾持裝置(3)夾持的主軸轉子(6)通過過盈配合套裝有載荷傳遞裝置(9)，載荷傳遞裝置(9)處連接有電渦流式位移傳感器，電渦流式位移傳感器的信號輸出端通過第一信號調理模塊(5-1)和四通道數據采集卡(10)的第一輸入端連接；主軸減震夾持試驗臺(2)通過垂直安裝的方式安裝有加載氣缸(13)，加載氣缸(13)的前端連接有力傳感器(11)，加載氣缸(13)的輸出軸頂端通過施力頂尖(12)和載荷傳遞裝置(9)配合，通過施力頂尖(12)施加力到載荷傳遞裝置(9)上，力傳感器(11)的信號輸出端通過第二信號調理模塊(5-2)和四通道數據采集卡(10)的第二輸入端連接；四通道數據采集卡(10)的輸出端和中控工作臺(14)的輸入端連接，中控工作臺(14)上搭載有信號采集分析軟件，信號采集分析軟件集成了信號采集、信號剔除算法、傅里葉變換以及剛度計算的程序。2.根據權利要求1所述的一種主軸轉子動剛度性能測試系統，其特征在于：所述的載荷傳遞裝置(9)包括圓柱滾子軸承(9-2)，圓柱滾子軸承(9-2)的外側連接有載荷傳遞裝置內環(9-3)，載荷傳遞裝置內環(9-3)的外側設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅雪松，運俠倫，胡振邦，姜歌東，許睦旬，張尊浩，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61