CN108572076A - 一种静压气浮主轴性能检测装置及其使用方法 - Google Patents

一种静压气浮主轴性能检测装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种静压气浮主轴性能检测装置及其使用方法，其包括摇臂I(1)、支架I(2)、丝杠I(3)、滑台I(4)、螺钉I(5)、支架II(6)、安装板(7)、调整垫片(8)、螺钉II(9)、调整螺栓(10)、摇臂II(11)、丝杠II(12)、底座(13)、固定螺栓I(14)、工作台I(15)、固定螺栓II(16)、工作台II(17)、电磁铁(18)、固定螺栓III(19)、力传感器(20)、支架III(21)、固定螺栓IV(22)、丝杠III(23)、支架IV(24)、涡轮(25)、蜗杆(26)、摇臂III(27)、支架V(28)、螺钉III(29)、滑台II(30)、固定螺栓V(31)、加载盘(32)、安装座I(33)、位移传感器I(34)、传感器支架I(35)、安装座II(36)、位移传感器II(37)、传感器支架II(38)、立柱I(39)、立柱II(40)。本发明可以作为静压气浮主轴的性能测试平台，解决了静压气浮主轴性能检测集成度低、通用性差、模拟加载与动态性能测试困难等问题。

Description

一种静压气浮主轴性能检测装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种静压气浮主轴性能检测装置及其使用方法，属于气体润滑，检测领域。
背景技术：
静压气浮主轴又叫外部供气气体润滑主轴，相对传统主轴来说具有磨损低、温升小、转速快、精度高、寿命长、易保养和清洁环保等优点，是精密、超精密加工领域重要的组成部分，可以提供长时间、高精度、低磨损、速度快、清洁环保的高质量输出，是高端制造业的核心功能部件。
静压气浮主轴的重要性能指标包括承载力、刚度、跳动等，对这些指标进行测取分析，为静压气浮主轴产品性能的改进及质量的提高提供及时、准确的测试数据具有重要的价值。而目前静压气浮主轴的性能检测并没有一套集成度高、通用性强、使用方便的测试装置，特别的，静压气浮主轴的模拟加载最为常用的方式为机械接触式加载，如压电陶瓷加载、液压加载和滚动轴承外圈加载等，机械接触式加载方法存在发热严重，结构复杂易损坏，存在污染噪声，控制精度不高等缺点难以满足静压气浮主轴的高速模拟加载要求。
发明内容：
本发明之目的是：提出一种静压气浮主轴性能检测装置及其使用方法，用于实现方便、快速、准确的静压气浮主轴模拟加载与主轴承载力、刚度、跳动等性能检测，解决气浮主轴性能检测集成度低、通用性差、模拟加载与动态性能测试困难等问题。
为了实现本发明之目的，拟采用以下技术方案：
本发明至少包括：摇臂I、支架I、丝杠I、滑台I、螺钉I、支架II、安装板、调整垫片、螺钉II、调整螺栓、摇臂II、丝杠II、底座、固定螺栓I、工作台I、固定螺栓II、工作台II、电磁铁、固定螺栓III、力传感器、支架III、固定螺栓IV、丝杠III、支架IV、涡轮、蜗杆、摇臂III、支架V、螺钉III、滑台II、固定螺栓V、加载盘、安装座I、位移传感器I、传感器支架I、安装座II、位移传感器II、传感器支架II、立柱I、立柱II，其特征在于：所述的支架I通过固定螺栓II固定在工作台II上，摇臂I安装在丝杠I上，丝杠I设置在支架I上，滑台I设置在丝杠I上，支架II通过螺钉I固定在滑台I上，气浮主轴A设置在调整垫片内，调整垫片与调整螺栓设置在安装板上，安装板通过螺钉II固定在支架II上，电磁铁通过固定螺栓III与力传感器固定，力传感器通过固定螺栓IV安装在支架III上，支架III通过固定螺栓V固定在支架IV上，支架IV设置在涡轮上，涡轮设置在丝杠III上，丝杠III两端分别设置在支架V和滑台II上，支架V通过螺钉III固定于滑台II上，滑台II设置在丝杠II上，丝杠II设置在底座上，底座由固定螺栓I固定在工作台I上，位移传感器I固定于安装座I上，安装座I固定在传感器支架I上，传感器支架I通过立柱I固定在工作台I上，位移传感器II固定于安装座II上，安装座II固定在传感器支架II上，传感器支架II通过立柱II固定在工作台I上。
本发明的使用方法如下：
第一步，气浮主轴A不旋转，电磁铁不通电，位移传感器I和位移传感器II分别检测加载盘的轴向位移和径向位移，获得气浮主轴A的轴向跳动和径向跳动；第二步，给电磁铁提供恒定电流向加载盘施加径向静载荷，力传感器检测径向静载荷大小，位移传感器II检测加载盘径向位移，位移传感器I检测加载盘轴向位移，获得气浮主轴A的径向静刚度、径向跳动和轴向跳动；第三步，给电磁铁提供周期性的交变电流向加载盘施加径向动载荷，力传感器检测径向动载荷大小，位移传感器II检测加载盘径向位移，位移传感器I检测加载盘轴向位移，获得气浮主轴A的径向动刚度、径向跳动和轴向跳动；第四步，气浮主轴A旋转，电磁铁不通电，位移传感器I和位移传感器II分别检测加载盘的轴向位移和径向位移，获得气浮主轴A的轴向跳动和径向跳动；第五步，给电磁铁提供恒定电流向加载盘施加径向静载荷，力传感器检测径向静载荷大小，位移传感器II检测加载盘径向位移，位移传感器I检测加载盘轴向位移，获得气浮主轴A的径向静刚度、径向跳动和轴向跳动；第六步，给电磁铁提供周期性的交变电流向加载盘施加径向动载荷，力传感器检测径向动载荷大小，位移传感器II检测加载盘径向位移，位移传感器I检测加载盘轴向位移，获得气浮主轴A的径向动刚度、径向跳动和轴向跳动。
本发明的特点：
本发明采用电磁铁提供非接触载荷，载荷大小通过调节电磁铁与加载盘之间的距离或者改变电磁铁电流调整；主轴抱夹部分可适应不同直径的主轴并根据需要调节夹紧力；传感器支架可多方位调节位姿。本发明集成度高、通用性强、使用方便。
附图说明：
图1示意了本发明的整体图。
图2示意了本发明的部分放大图。
1、摇臂I；2、支架I；3、丝杠I；4、滑台I；5、螺钉I；6、支架II；7、安装板；8、调整垫片；9、螺钉II；10、调整螺栓；11、摇臂II；12、丝杠II；13、底座；14、固定螺栓I；15、工作台I；16、固定螺栓II；17、工作台II；18、电磁铁；19、固定螺栓III；20、力传感器；21、支架III；22、固定螺栓IV；23、丝杠III；24、支架IV；25、涡轮；26、蜗杆；27、摇臂III；28、支架V；29、螺钉III；30、滑台II；31、固定螺栓V；32、加载盘；33、安装座I；34、位移传感器I；35、传感器支架I；36、安装座II；37、位移传感器II；38、传感器支架II；39、立柱I；40、立柱II；A、气浮主轴。
具体实施方式：
下面结合附图说明本发明的具体工作过程。
本发明的支架I2通过固定螺栓II16固定在工作台II17上，摇臂I1安装在丝杠I3上，丝杠I3设置在支架I2上，滑台I4设置在丝杠I3上，支架II6通过螺钉I5固定在滑台I4上，气浮主轴A设置在调整垫片8内，调整垫片8与调整螺栓10设置在安装板7上，安装板7通过螺钉II9固定在支架II6上，调节调整螺栓10微调气浮主轴A至竖直状态并控制夹紧程度，转动摇臂I1带动丝杠I3和支架II6调整气浮主轴A上下位置，电磁铁18通过固定螺栓III19与力传感器20固定，力传感器20通过固定螺栓IV22安装在支架III21上，支架III21通过固定螺栓V31固定在支架IV24上，支架IV24设置在涡轮25上，涡轮25设置在丝杠III23上，丝杠III23两端分别设置在支架V28和滑台II30上，支架V28通过螺钉III29固定于滑台II30上，滑台II30设置在丝杠II12上，丝杠II12设置在底座13上，底座13由固定螺栓I14固定在工作台I15上，转动摇臂III27带动蜗杆26和涡轮25实现电磁铁的上下进给，转动摇臂II11通过丝杠II12带动滑台II30实现电磁铁的水平移动，位移传感器I34固定于安装座I33上，安装座I33固定在传感器支架I35上，传感器支架I35通过立柱I39固定在工作台I15上，位移传感器II37固定于安装座II36上，安装座II36固定在传感器支架II38上，传感器支架II38通过立柱II40固定在工作台I15上。
当本发明需要对气浮主轴A进行检测时，第一步，气浮主轴A不旋转，电磁铁18不通电，位移传感器I34和位移传感器II37分别检测加载盘32的轴向位移和径向位移，获得气浮主轴A的轴向跳动和径向跳动；第二步，给电磁铁18提供恒定电流向加载盘32施加径向静载荷，力传感器20检测径向静载荷大小，位移传感器II37检测加载盘32径向位移，位移传感器I34检测加载盘32轴向位移，获得气浮主轴A的径向静刚度、径向跳动和轴向跳动；第三步，给电磁铁18提供周期性的交变电流向加载盘32施加径向动载荷，力传感器20检测径向动载荷大小，位移传感器II37检测加载盘32径向位移，位移传感器I34检测加载盘32轴向位移，获得气浮主轴A的径向动刚度、径向跳动和轴向跳动；第四步，气浮主轴A旋转，电磁铁18不通电，位移传感器I34和位移传感器II37分别检测加载盘32的轴向位移和径向位移，获得气浮主轴A的轴向跳动和径向跳动；第五步，给电磁铁18提供恒定电流向加载盘32施加径向静载荷，力传感器20检测径向静载荷大小，位移传感器II37检测加载盘32径向位移，位移传感器I34检测加载盘32轴向位移，获得气浮主轴A的径向静刚度、径向跳动和轴向跳动；第六步，给电磁铁18提供周期性的交变电流向加载盘32施加径向动载荷，力传感器20检测径向动载荷大小，位移传感器II37检测加载盘32径向位移，位移传感器I34检测加载盘32轴向位移，获得气浮主轴A的径向动刚度、径向跳动和轴向跳动。

Claims (2)

1.一种静压气浮主轴性能检测装置，其包括：摇臂I(1)、支架I(2)、丝杠I(3)、滑台I(4)、螺钉I(5)、支架II(6)、安装板(7)、调整垫片(8)、螺钉II(9)、调整螺栓(10)、摇臂II(11)、丝杠II(12)、底座(13)、固定螺栓I(14)、工作台I(15)、固定螺栓II(16)、工作台II(17)、电磁铁(18)、固定螺栓III(19)、力传感器(20)、支架III(21)、固定螺栓IV(22)、丝杠III(23)、支架IV(24)、涡轮(25)、蜗杆(26)、摇臂III(27)、支架V(28)、螺钉III(29)、滑台II(30)、固定螺栓V(31)、加载盘(32)、安装座I(33)、位移传感器I(34)、传感器支架I(35)、安装座II(36)、位移传感器II(37)、传感器支架II(38)、立柱I(39)、立柱II(40)，其特征在于：支架I(2)通过固定螺栓II(16)固定在工作台II(17)上，摇臂I(1)安装在丝杠I(3)上，丝杠I(3)设置在支架I(2)上，滑台I(4)设置在丝杠I(3)上，支架II(6)通过螺钉I(5)固定在滑台I(4)上，气浮主轴(A)设置在调整垫片(8)内，调整垫片(8)与调整螺栓(10)设置在安装板(7)上，安装板(7)通过螺钉II(9)固定在支架II(6)上，电磁铁(18)通过固定螺栓III(19)与力传感器(20)固定，力传感器(20)通过固定螺栓IV(22)安装在支架III(21)上，支架III(21)通过固定螺栓V(31)固定在支架IV(24)上，支架IV(24)设置在涡轮(25)上，涡轮(25)设置在丝杠III(23)上，丝杠III(23)两端分别设置在支架V(28)和滑台II(30)上，支架V(28)通过螺钉III(29)固定于滑台II(30)上，滑台II(30)设置在丝杠II(12)上，丝杠II(12)设置在底座(13)上，底座(13)由固定螺栓I(14)固定在工作台I(15)上，位移传感器I(34)固定于安装座I(33)上，安装座I(33)固定在传感器支架I(35)上，传感器支架I(35)通过立柱I(39)固定在工作台I(15)上，位移传感器II(37)固定于安装座II(36)上，安装座II(36)固定在传感器支架II(38)上，传感器支架II(38)通过立柱II(40)固定在工作台I(15)上。
2.根据权利要求1所述的一种静压气浮主轴性能检测装置的使用方法，其特征在于：第一步，气浮主轴(A)不旋转，电磁铁(18)不通电，位移传感器I(34)和位移传感器II(37)分别检测加载盘(32)的轴向位移和径向位移，获得气浮主轴(A)的轴向跳动和径向跳动；第二步，给电磁铁(18)提供恒定电流向加载盘(32)施加径向静载荷，力传感器(20)检测径向静载荷大小，位移传感器II(37)检测加载盘(32)径向位移，位移传感器I(34)检测加载盘(32)轴向位移，获得气浮主轴(A)的径向静刚度、径向跳动和轴向跳动；第三步，给电磁铁(18)提供周期性的交变电流向加载盘(32)施加径向动载荷，力传感器(20)检测径向动载荷大小，位移传感器II(37)检测加载盘(32)径向位移，位移传感器I(34)检测加载盘(32)轴向位移，获得气浮主轴(A)的径向动刚度、径向跳动和轴向跳动；第四步，气浮主轴(A)旋转，电磁铁(18)不通电，位移传感器I(34)和位移传感器II(37)分别检测加载盘(32)的轴向位移和径向位移，获得气浮主轴(A)的轴向跳动和径向跳动；第五步，给电磁铁(18)提供恒定电流向加载盘(32)施加径向静载荷，力传感器(20)检测径向静载荷大小，位移传感器II(37)检测加载盘(32)径向位移，位移传感器I(34)检测加载盘(32)轴向位移，获得气浮主轴(A)的径向静刚度、径向跳动和轴向跳动；第六步，给电磁铁(18)提供周期性的交变电流向加载盘(32)施加径向动载荷，力传感器(20)检测径向动载荷大小，位移传感器II(37)检测加载盘(32)径向位移，位移传感器I(34)检测加载盘(32)轴向位移，获得气浮主轴(A)的径向动刚度、径向跳动和轴向跳动。
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