CN107063595A - 一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置 - Google Patents

一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置 Download PDF

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张世珍
宋庆瑞
薛永刚
陈红昌
刘贺强
宋毅
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress

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Abstract

本发明提出了一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，包括基座，该基座上设有径向加载组件和轴向加载组件；基座上固定有径向加载导向套和轴向加载导向套；径向加载组件包括竖直布置的径向加载缸，该径向加载缸的伸出杆端固定有径向承载套，径向承载套滑动的设置在径向加载导向套内，且径向承载套上设有径向测试传感器,轴向加载组件包括水平布置的轴向加载缸，该轴向加载缸的伸出杆端固定有轴向承载套；所述轴向承载套滑动的设置在轴向加载导向套内，且轴向承载套上设有轴向测试传感器。本发明同时提供轴向和径向的加载，实现了多载荷段连续线形加载，精密配合的导向套结构保证了加载装置在测试时自动加载的运动平稳性。

Description

一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置
技术领域
本发明涉及静刚度测试技术领域，尤其是涉及一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置。
背景技术
静刚度是指在外加静载荷作用下主轴单元抵抗变形的能力，它直接影响加工工件的精度和生产率。静刚度是用结构在静载荷作用下的变形多少来衡量。目前，高档数控机床高速、高精度的主轴单元试验系统静态刚度加载装置常用为两种方式，一种是通过千斤顶方式和力载荷组配实现手动加载，另一种单方向的液压加载，载荷的控制完全是手动实现的。这种试验加载装置适合于简单的性能测试，无法完成主轴单元整体性能的试验测试平台的集成，同时无法实现多载荷段连续线形加载，亟需改进。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，包括基座，该基座上设有径向加载组件和轴向加载组件；所述基座上固定有径向加载导向套和轴向加载导向套；所述径向加载组件包括竖直布置的径向加载缸，该径向加载缸的伸出杆端固定有径向承载套，所述径向承载套滑动的设置在径向加载导向套内，且径向承载套上设有径向测试传感器；所述轴向加载组件包括水平布置的轴向加载缸，该轴向加载缸的伸出杆端固定有轴向承载套；所述轴向承载套滑动的设置在轴向加载导向套内，且轴向承载套上设有轴向测试传感器。
进一步，所述径向测试传感器为平测头传感器；所述轴向测试传感器为圆测头传感器。
进一步，所述径向加载缸和轴向加载缸均采用液压油缸。
进一步，所述径向加载缸的液压控制系统中设有对输出压力进行控制的电-液比例压力控制阀。
进一步，所述径向加载缸的液压控制系统中还设有减压阀。
进一步，所述轴向加载缸的液压控制系统中设有对输出压力进行控制的电-液比例压力控制阀。
进一步，所述轴向加载缸的液压控制系统中还设有减压阀。
进一步，所述基座上设有用于将本装置连接于试验台或机床工作台上的带手柄的锁紧螺钉。
采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明结构紧凑，布局合理，工作稳定可靠，可以同时提供轴向和径向的加载，实现了多载荷段连续线形加载，精密配合的导向套结构保证了加载装置在测试时自动加载的运动平稳性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中液压系统原理示意图。
其中：1-基座；2-径向加载组件；3-轴向加载组件；4-径向承载套；5-轴向承载套；6-径向加载缸；7-径向加载导向套；8-径向测试传感器；9-轴向加载缸；10-轴向加载导向套；11-轴向测试传感器；12-容油槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，如图1所示，包括基座1，该基座1上设有径向加载组件2和轴向加载组件3；所述基座1上固定有径向加载导向套7和轴向加载导向套10；所述径向加载组件2包括竖直布置的径向加载缸6，该径向加载缸6的伸出杆端固定有径向承载套4，所述径向承载套4滑动的设置在径向加载导向套7内，且径向承载套4上设有径向测试传感器8；所述轴向加载组件3包括水平布置的轴向加载缸9，该轴向加载缸9的伸出杆端固定有轴向承载套5；所述轴向承载套5滑动的设置在轴向加载导向套10内，且轴向承载套5上设有轴向测试传感器11。
所述径向测试传感器8为平测头传感器；所述轴向测试传感器11为圆测头传感器。可以分别适用于主轴前端径向圆面和轴向平面的测试。通常，上述径向加载缸6和轴向加载缸9均采用电-液比例压力控制液压油缸，易于操控，稳定性好，可以精确控制行程。
基座1可以稳定的支撑径向加载缸和轴向加载缸的作用力，分别带有导向套的径向加载油缸提供主轴刚度测试时的径向载荷、轴向加载油缸提供主轴轴向刚度测试时的轴向载荷，二者均可最大可实现1000kg的加载能力，精密配合的导向套结构保证了加载装置在测试时自动加载的运动平稳性。
需要指出的是，本加载装置中，与径向加载缸6和轴向加载缸9连接的液压系统采用的是容积式、开式节流调速的压力适应回路系统，如图2所示，该系统采用的是内部压力控制的恒压变量柱塞泵,既在保证系统压力恒定的情况下，泵的排量随系统的需要而变化，当系统需油量多时，泵的排量增加，当系统所需油量少时，泵的排量也减小，如系统不需供油时，泵的理论排量为零；总之，泵的输出流量始终与负载所需流量相匹配,这样既减少了液压系统的发热量节省了能源,又满足了系统要求.该系统具有无溢流损失、效率高、发热量少、系统刚性好、节能等特点。另外，所有液压控制部件都集成在液压站上，这样即做到了高度集成统一，又便于调整、安装和摆放，同时便于管理。
上述径向加载缸6和轴向加载缸9的液压控制系统中设有对输出压力进行控制的电-液比例压力控制阀。在一个可选的实施例中，上述径向加载缸和轴向加载缸的液压控制系统中还设有减压阀。需要说明的是，采用电-液比例压力控制阀，能够对输出压力进行精确的控制，从而实现对主轴加载力的控制，使压力完成线性连续输出，保证主轴加载过程中的载荷连续输出，进一步与试验平台电器系统联合完成的刚度测试的自动控制功能。所有实测的载荷值及位移变形值均通过综合试验平台计算机系统进行数据自动采集，软件自动分析数据结果，并利用数学算法，给出最终刚度结果。
上述基座1上设有用于将本装置连接于试验台或机床工作台上的带手柄的锁紧螺钉。径向加载组件2和轴向加载组件3集成安装于同一基座1上，加载组件在工作行程移动时均相应的设有导向套，执行加载的活塞杆底部均留有容油槽12，油缸运动时起到一定的缓冲阻尼作用，加载装置驱动是由电-液比例压力控制阀对输出压力进行控制，保证主轴测试中的连续加载。
本发明中采用两组电磁阀分别控制主轴的径向、轴向加载油缸的加载过程和加载力，既可以分别控制加载，单独进行调整，也可以同时控制加载，以实现对主轴真实状态的模拟，达到测试目的，同时两组控制部分分别装有减压阀用以对主轴施加的径向、轴向力分别进行调整或是微调。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：包括基座，该基座上设有径向加载组件和轴向加载组件；所述基座上固定有径向加载导向套和轴向加载导向套；所述径向加载组件包括竖直布置的径向加载缸，该径向加载缸的伸出杆端固定有径向承载套，所述径向承载套滑动的设置在径向加载导向套内，且径向承载套上设有径向测试传感器；所述轴向加载组件包括水平布置的轴向加载缸，该轴向加载缸的伸出杆端固定有轴向承载套；所述轴向承载套滑动的设置在轴向加载导向套内，且轴向承载套上设有轴向测试传感器。
2.根据权利要求1所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述径向测试传感器为平测头传感器；所述轴向测试传感器为圆测头传感器。
3.根据权利要求1所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述径向加载缸和轴向加载缸均采用液压油缸。
4.根据权利要求1或3所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述径向加载缸的液压控制系统中设有对输出压力进行控制的电-液比例压力控制阀。
5.根据权利要求4所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述径向加载缸的液压控制系统中还设有减压阀。
6.根据权利要求1或3所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述轴向加载缸的液压控制系统中设有对输出压力进行控制的电-液比例压力控制阀。
7.根据权利要求6所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述轴向加载缸的液压控制系统中还设有减压阀。
8.根据权利要求1所述的一种精密主轴双向静态刚度测试加载装置，其特征在于：所述基座上设有用于将本装置连接于试验台或机床工作台上的带手柄的锁紧螺钉。
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