CN101907514B - 高速立式加工中心性能试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速立式加工中心性能试验台，包括电主轴测试系统及高速丝杠及支撑测试系统，电主轴测试系统包括上方开放且自上方朝内凹陷有容纳空间的基台及置于基台上方并与基台可拆卸连接的工作台，所述电主轴测试系统安装在工作台上方，包括固定在工作台上表面且用于固定电主轴的一对盖板、置于电主轴端部的激振器，以及在电主轴设置激振器的一侧并与电主轴的端部分离设置的电涡流传感器及其支架，所述电主轴的外周表面安装有温度传感器；所述高速丝杠及支撑测试系统安装在工作台下方，包括空心丝杠，该空心丝杠通过丝杠螺母与工作台固定连接，且该空心丝杠被电机驱动，所述丝杠螺母上开设有安装温度检测元件的安装孔。本发明试验台可以对多个部件进行测试，且结构简单，性能稳定。

Description

高速立式加工中心性能试验台

【技术领域】

本发明涉及一种机械制造装备试验台，特别是一种高速立式加工中心性能试验台。

【背景技术】

在现代数控机床技术的发展过程中，高速加工技术(HSC)由于不但能以尽量短的时间加工出质量合格的零件，而且能提高一个企业的市场快速反应能力，因此，越来越受到厂商的青睐，与此对应，对切削速度、对主轴进给速度以及最大扭矩的要求也逐步提高。迄今为止，我国制造的高速数控机床配置的主轴系统等主要功能部件多数是进口的。因此，高速数控机床主要功能部件及技术的开发和研究已成为国家中长期科学和技术发展规划的目标。

在提高主轴转速，进给速度以后，机床的振动、热变形增加，可靠性降低，使得最初配备的主轴等关键部件的刚度和精度要求难以满足，因此，必须采用试验分析方法和精度保持措施，保证高速、高精度和高刚度数控立式加工中心安全可靠地运行；研究高速、高加速度条件下导轨防护技术，研究高速主轴系统力、热耦合特性，提高主轴系统精度稳定性；建立高速主轴滚动轴承动力学模型，为轴承的设计、选用与参数优化提供依据；针对高速主轴滚动轴承的运转特性进行试验研究，确定轴承的优化方案及使用条件。通过试验研究和数据采集得到高速立式加工中心主要功能部件的精度指标、发热量、平均无故障工作时间及高速驱动、防护等相关数据，设计出满足目标所需要的主轴部件，轴承，高速丝杠，高速驱动及导轨防护装置。为提高高速数控立式加工中心的性能提供技术支持。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速立式加工中心性能试验台，其可以针对多个部件进行检测，且结构简单，性能稳定。

为实现上述目的，本发明提供一种高速立式加工中心性能试验台，包括电主轴测试系统和高速丝杠及支撑测试系统，电主轴测试系统包括上方开放且自上方朝内凹陷有容纳空间的基台及置于基台上方并与基台可拆卸连接的工作台，所述电主轴安装在工作台上方，所述电主轴测试系统进一步包括固定在工作台上表面且用于固定电主轴的一对盖板、置于电主轴端部的激振器，以及在电主轴设置激振器的一侧并与电主轴的端部分离设置的电涡流传感器及电涡流传感器支架，所述电主轴的外周表面安装有温度传感器；所述高速丝杠及支撑测试系统安装在工作台下方，包括空心丝杠，该空心丝杠通过丝杠螺母与工作台固定连接，且该空心丝杠被电机驱动，所述丝杠螺母上开设有安装温度检测元件的安装孔。

作为本发明的优选实施例，进一步包括防护装置测试系统，该防护装置测试系统主要包括防护装置，该防护装置一端安装固定在基台上，另一端安装固定在工作台上，且该防护装置为折叠式；

作为本发明的优选实施例，所述基台的容纳空间内壁设有供工作台移动的的导轨；

作为本发明的优选实施例，所述工作台与基台通过锁紧装置拆卸连接；

作为本发明的优选实施例，所述电涡流传感器、激振器，以及电主轴的轴向共线；

作为本发明的优选实施例，所述在电涡流传感器支架底部的工作台上开设有调整电涡流传感器与电主轴之间的间距的销孔；

作为本发明的优选实施例，所述空心丝杠的两端分别被第一轴承支座和第二轴承支座支撑，且第一轴承支座和第二轴承支座上分别安装有加速传感元件和温升传感元件；

作为本发明的优选实施例，所述工作台上表面设有贯穿其厚度的导向孔；

作为本发明的优选实施例，所述工作台下方安装有速度传感器。

与现有技术相比，本发明试验台至少具有以下优点：本发明试验台可测量多个部件，且按照机床的运动方式进行搭建，使分析结果更加准确，操作方便，整体性能稳定。此外，该装置结构简单，便于推广使用。

【附图说明】

图1是本发明试验台的结构示意图。

图2是本发明试验台的剖视图。

其中，图中标号与对应元件关系如下：

1-电机；2-联轴器；3-电主轴；4-盖板；5-温度传感器；6-激振器7-工作台；8-电涡流传感器；9-电涡流传感器支架；10-基台；11-导轨；12-销孔；13-锁紧装置；15-加速传感器；16-温升传感器；17，20-轴承支座；18-位移传感器；19-导向孔；21-定位块；22-滑块；23-丝杠螺母；24-安装孔；25-空心丝杠。

【具体实施方式】

下面结合附图具体介绍本发明的最优实施例：

本发明试验台包括电主轴试验系统、高速丝杠及支撑测试系统，以及防护装置系统，下面详细描述：

电主轴试验：

请参阅图1并结合图2所示，本发明电主轴试验系统包括基台10，所述基台10上端开放，且自上方朝下凹陷有容纳空间，基台10上方固定安装有工作台7，工作台7自其上表面向上延伸有相距一定距离的一对盖板4，电主轴3即被该一对盖板4所固定，并通过螺栓锁紧；所述电主轴3的前端法兰通过螺栓直接固定在工作台7上，从而，使电主轴3与工作台7可靠连接；另外，在工作台7的四个角处，分别通过锁紧装置13将工作台7和基台10可拆卸的连接在一起；此外，在电主轴3的端部安装有激振器6，敲击激振器6即可测量电主轴3的固有频率；在电主轴3的外周表面还安装有测量温度的温度传感器5，在盖板4上安装有位移传感器18；而在电主轴3上安装有激振器6的一侧安装有电涡流传感器8及其支架9，所述电涡流传感器8与电主轴3的端部分离设置且相距一定距离，启动电主轴3时，电涡流传感器8用于检测电主轴3的轴向位移及回转误差，此外，在电涡流传感器支架9底部的工作台7上设计有销孔12用以调整电涡流传感器8与电主轴3之间的间距以保证测试实验的准确。另外，所述电涡流传感器8、激振器6，以及电主轴3的轴共线。

高速丝杠及支撑测试：

请特别参阅图2并结合图1所示，本发明高速丝杠及支撑测试系统包括空心丝杠25，该空心丝杠25位于基台10的容纳空间内并置于工作台7下方。该空心丝杠25一方面通过联轴器2与电机1连接，另一方面通过丝杠螺母23与工作台7连接。所述丝杠螺母23与工作台7用螺栓紧固，且丝杠螺母23上开设有安装孔24，温度检测元件即安装在该安装孔24内；此外，丝杠螺母23通过螺纹啮合与空心丝杠25连接。空心丝杠25的两端分别被轴承支座17、20支撑，且该轴承支座17和20之间的距离可调，并被定位块21定位，以适应不同型号的空心丝杠，除此之外，在轴承支架17和20上分别安装有加速传感元件15和温升传感元件16。

测试时，首先，使工作台7四个角处的锁紧装置13呈松开状态，以使工作台7与基台10呈非固定连接状态，接着，启动电机1，电机1带动空心丝杠25转动，从而，通过丝杠螺母23带动工作台7水平移动，如此，在该转动及水平移动的过程中，对空心丝杠的各个性能进行测量并采集数据。

另外，需要说明的是，在本实施方式中，工作台7上表面设有贯穿其厚度的导向孔19，当传感器电缆较多时，传感器与采集卡之间的电缆、引线分布杂乱影响主轴移动，同时工作台7的移动会造成传感器接触不良，影响测量结果，为了不影响工作台7的正常运动，丝杠螺母的传感器自该导向孔19内穿过而安装在各自位置。

防护装置测试：

请特别参阅图1所示，本发明防护装置系统主要包括防护装置，该防护装置为折叠式防护板，其一端与基台10连接，另一端与工作台7连接，同时，在基台10容纳空间的内壁设置有导轨11，工作台7支承在导轨11上，如此，当工作台7移动时，该防护装置随着工作台的移动而被拉伸或压缩。进一步，在工作台7下方安装有速度传感器，这样，在防护装置随着工作台7的移动而被拉伸或压缩时，速度传感器可以检测防护装置的运动情况。

在本实施方式中，除了电主轴测试中，需要将工作台7与基台10固定在一起，其他试验中，工作台7与基台10的锁紧装置13应松开。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：该试验台包括电主轴测试系统和高速丝杠及支撑测试系统，电主轴测试系统包括上方开放且自上方朝内凹陷有容纳空间的基台(10)及置于基台(10)上方并与基台(10)可拆卸连接的工作台(7)，电主轴安装在工作台(7)上方，所述电主轴测试系统进一步包括固定在工作台(7)上表面且用于固定电主轴(3)的一对盖板(4)、置于电主轴(3)端部的激振器(6)，以及在电主轴(3)设置激振器(6)的一侧并与电主轴(3)的端部分离设置的电涡流传感器(8)及电涡流传感器支架(9)，所述电主轴(3)的外周表面安装有温度传感器；所述高速丝杠及支撑测试系统安装在工作台(7)下方，包括空心丝杠(25)，该空心丝杠(25)通过丝杠螺母(23)与工作台(7)固定连接，且该空心丝杠(25)被电机(1)驱动，所述丝杠螺母(23)上开设有安装温度检测元件的安装孔(24)。

2.如权利要求1所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：进一步包括防护装置测试系统，该防护装置测试系统主要包括防护装置，该防护装置一端安装固定在基台(10)上，另一端安装固定在工作台(7)上，且该防护装置为折叠式。

3.如权利要求2所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：所述基台(10)的容纳空间内壁设有供工作台(7)移动的导轨(11)。

4.如权利要求1所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：所述工作台(7)与基台(10)通过锁紧装置(13)可拆卸连接。

5.如权利要求4所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：所述电涡流传感器(8)、激振器(6)，以及电主轴(3)的轴向共线。

6.如权利要求1所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：在电涡流传感器支架(9)底部的工作台(7)上开设有调整电涡流传感器(8)与电主轴(3)之间的间距的销孔(12)。

7.如权利要求1或5或6所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：所述空心丝杠(25)的两端分别被第一轴承支座(17)和第二轴承支座(20)支撑，且第一轴承支座(17)和第二轴承支座(20)上分别安装有加速传感元件和温升传感元件。

8.如权利要求1所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：所述工作台(7)上表面设有贯穿其厚度的导向孔(19)。

9.如权利要求7所述的高速立式加工中心性能试验台，其特征在于：所述工作台(7)下方安装有速度传感器。

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