CN110849624A - 一种主轴径向加载装置及机床主轴性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴径向加载装置，包括，主轴检棒和径向力加载模块；所述主轴检棒安装在机床主轴上；所述径向力加载模块包括驱动装置、安装座以及接触头装置，所述驱动装置固定在所述安装座上，所述接触头装置安装在所述驱动装置上，所述驱动装置可驱动所述接触头装置对所述主轴检棒施加径向载荷。该装置可以在测试平台上，模拟机床实际加工工况的情况以进行跑车实验，进而对机床主轴进行性能测试，保证了测试的准确性。

Description

一种主轴径向加载装置及机床主轴性能测试方法

技术领域

本发明涉及机床主轴测试装置技术领域，具体涉及主轴径向加载装置。

背景技术

目前机床主轴高速跑车测试多是在测试平台上在空载工况下进行测试，但是空载跑车，主轴与使用时的受力状态不同，不能真实反映出主轴的轴承温升、径向跳动、精度稳定性和抗冲击振动性能等。为了能够在测试平台上模拟主轴高速旋转加工时的工况，以测试主轴的性能，需要一种能够在主轴高速旋转时对主轴施加一个技术指标允许的径向载荷，利用这个装置就能近似模拟真实加工工况，测量主轴性能指标数据。

发明内容

本发明提出了一种主轴径向加载装置，使得机床主轴在进行跑车测试时，可以模拟真实加工情况下受力，进而获得精确的主轴性能数据。

本发明采用的技术手段如下：

一种主轴径向加载装置，包括，主轴检棒和径向力加载模块；

所述主轴检棒安装在机床主轴上；

所述径向力加载模块包括驱动装置、安装座以及接触头装置，所述驱动装置固定在所述安装座上，所述接触头装置安装在所述驱动装置上，所述驱动装置可驱动所述接触头装置对所述主轴检棒施加径向载荷。

进一步地，所述驱动装置为液压缸或气压缸。

进一步地，所述接触头装置包括转动件和转动件固定座，所述转动件固定座固定在所述液压缸或气压缸的活塞杆上，所述转动件通过销轴固定在所述转动件固定座上。

进一步地，所述转动件为滚动轴承。

进一步地，所述转动件为第一齿轮，所述主轴检棒上固定有第二齿轮，所述驱动装置可驱动所述第一齿轮与所述第二齿轮接触。

一种机床主轴性能测试方法，采用本发明公开的主轴径向加载装置，包括以下步骤，

将机床主轴和径向力加载模块安装在测试平台上；

将主轴检棒安装在机床主轴上；

根据机床主轴设计指标计算施加在主轴检棒上的径向载荷大小和径向载荷位置，通过驱动装置驱动接触头装置在所述位置上施加所述径向载荷；

通过测试平台获取机床主轴的监测数据。

与现有技术比较，本发明所述的主轴径向加载装置具有以下优点，可以在测试平台上对机床主轴施加允许的径向载荷，以模拟机床主轴实际加工的工况进行高速跑车测试，获得更精确的主轴检测性能指标数据，同时，通过该装置对机床主轴进行加载测试，可以缩短跑车时间，提高检测效率。

附图说明

图1为本发明公开的主轴径向加载装置的第一种实施例的结构图；

图2为本发明公开的主轴径向加载装置的轴视图(主轴剖视)；

图3为接触头装置的示意图；

图4为本发明公开的主轴径向加载装置的第二种实施例的结构图。

图中：1、机床主轴，2、主轴检棒，3、滚动轴承，4、销轴，5、液压缸或气压缸，6、转动件固定座，7、安装座，10、前轴承，11、后轴承，12、前轴承温度传感器，13、后轴承温度传感器，14、第一齿轮，15、第二齿轮，60、支撑部，61、连接部，70、第一固定板，71、第二固定板。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本发明公开的主轴径向加载装置，包括，主轴检棒2和径向力加载模块；

主轴检棒2可安装在机床的主轴1上；

所述径向力加载模块包括驱动装置、安装座7以及接触头装置，驱动装置为液压缸或气压缸5，所述液压缸或气压缸5固定在所述安装座7上，本实施例中，安装座7包括相互垂直固定设置的第一固定板70和第二固定板71，第一固定板70可以固定在测试平台(测试平台为现有装置，图中未示出)上，液压缸或气压缸5安装在第二固定板71上，液压缸或气压缸5的活塞杆端部固定有转动件固定座6，如图3所示，转动件固定座6包括相对设置的两个支撑部60和连接两个支撑部60的连接部61，在本实施中，连接部61和支撑部60为一体结构，活塞杆与连接部固定连接，两个支撑部60之间通过销轴4安装有滚动轴承3，液压缸或气压缸5可以驱动滚动轴承3与主轴检棒2接触，并对主轴检棒2施加径向力。

使用本装置进行机床主轴测试的过程如下：

将机床主轴安装在测试平台上；

将主轴检棒安装在机床主轴上；

通过安装座将径向力加载模块安装在测试平台上；

根据机床主轴设计指标计算施加在主轴检棒2上的径向载荷大小和径向载荷位置，通过液压缸或气压缸5驱动滚动轴承3在主轴检棒2的相应位置上施加所述径向载荷，主轴检棒将径向载荷施加在机床主轴上；

启动测试平台，调整机床主轴的转速，适当调节施加径向载荷的大小，以模拟机床主轴实际加工的工况，通过测试平台读取机床主轴的监测数据(如图2所示，机床主轴具有前轴承10、后轴承11和对应的前轴承温度传感器12、后轴承温度传感器13)，通过测试平台可以获取主轴在跑车测试时，前后轴承温度传感器数据，以获得主轴轴承的温度变化。通过该装置可以获取机床主轴在不同转速下、不同载荷(轻载或重载)的主轴轴承的温升，同时，还可以测量跑车前后主轴径向跳动，以获得主轴的性能。

同时，在使用该装置进行主轴跑车试验时，需要控制主轴的轴承温升、高速跑车时的噪声、在不同转速下的振动频率、在不同转速下动平衡不平衡量等数据不超过设计要求，以保护主轴免于损坏。

实施例2

如图1和图4所示为本发明公开的主轴径向加载装置的第二种结构，包括，主轴检棒2和径向力加载模块；

主轴检棒2安装在机床主轴1上，主轴检棒2上固定有第二齿轮15；

所述径向力加载模块包括驱动装置、安装座7以及接触头装置，驱动装置为液压缸或气压缸5，所述液压缸或气压缸5固定在所述安装座7上，本实施例中，安装座7包括相互垂直固定设置的第一固定板70和第二固定板71，第一固定板70可以固定在测试平台上，液压缸或气压缸5安装在第二固定板71上，液压缸或气压缸5的活塞杆端部固定有转动件固定座6，转动件固定座6包括相对设置的两个支撑部60和连接两个支撑部的连接部61，在本实施中，连接部和支撑部为一体结构，两个支撑部60之间通过销轴4安装有第一齿轮14，液压缸或气压缸5可以驱动第一齿轮14与第二齿轮15接触，并对主轴检棒2施加径向力。

使用本装置进行机床主轴测试的过程如下：

将机床主轴安装在测试平台上；

将主轴检棒2安装在机床主轴上；

通过安装座将径向力加载模块安装在测试平台上；

根据机床主轴设计指标计算施加在主轴检棒2上的径向载荷大小和径向载荷位置(第二齿轮的位置)，通过液压缸或气压缸5驱动第一齿轮在与第二齿轮接触，优选地，第一齿轮和第二齿轮的中心距稍微大于两个齿轮的分度圆半径之和，使得机床主轴在测试平台转动过程中，机床主轴带动第二齿轮转动，第二齿轮和第一齿轮的齿相互接触，使得每组齿接触时产生径向冲击力(模拟机床在进行工件加工时，刀具接触工件或离开工件时，机床主轴受冲击的工况)；

启动测试平台，调整机床主轴的转速，适当调节施加径向载荷的大小，以模拟机床主轴实际加工的工况，通过测试平台读取机床主轴的监测数据(如图2所示，机床主轴具有前后轴承和对应的前后轴承温度传感器)，通过测试平台可以获取主轴在跑车测试时，前后轴承温度传感器数据，以获得主轴轴承的温度变化。通过该装置可以获取机床主轴在不同转速下、不同载荷(轻载或重载)的主轴轴承的温升，同时，还可以测量跑车前后主轴径向跳动，以获得主轴的性能，同时，由于设置有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮的接触会产生冲力效果，以便于模拟机床在加工时，刀具与工件接触或分离时，主轴受到径向冲击的加工工况，进而可以获得更精准的主轴性能数据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种主轴径向加载装置，其特征在于：包括，主轴检棒和径向力加载模块；

所述主轴检棒安装在机床主轴上；

所述径向力加载模块包括驱动装置、安装座以及接触头装置，所述驱动装置固定在所述安装座上，所述接触头装置安装在所述驱动装置上，所述驱动装置可驱动所述接触头装置对所述主轴检棒施加径向载荷。

2.根据权利要求1所述的主轴径向加载装置，其特征在于：所述驱动装置为液压缸或气压缸。

3.根据权利要求2所述的主轴径向加载装置，其特征在于：所述接触头装置包括转动件和转动件固定座，所述转动件固定座固定在所述液压缸或气压缸的活塞杆上，所述转动件通过销轴固定在所述转动件固定座上。

4.根据权利要求3所述的主轴径向加载装置，其特征在于：所述转动件为滚动轴承。

5.根据权利要求3所述的主轴径向加载装置，其特征在于：所述转动件为第一齿轮，所述主轴检棒上固定有第二齿轮，所述驱动装置可驱动所述第一齿轮与所述第二齿轮接触。

6.一种机床主轴性能测试方法，采用权利要求1至5中任意一项所述的主轴径向加载装置，其特征在于：包括以下步骤，

将机床主轴和径向力加载模块安装在测试平台上；

将主轴检棒安装在机床主轴上；

根据机床主轴设计指标计算施加在主轴检棒上的径向载荷大小和径向载荷位置，通过驱动装置驱动接触头装置在所述位置上施加所述径向载荷；

通过测试平台获取机床主轴的监测数据。

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