CN111707461A - 一种高速电主轴用预紧力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种高速电主轴用预紧力检测装置，其包括机架、压紧组件以及测力组件，机架包括导向件以及第一固定台面；导向件的一端固定连接有第一固定台面；压紧组件具有驱动部及压紧部，驱动部活动连接于第一固定台面，压紧部连接于驱动部；测力组件与压紧部位于第一固定台面的同侧，测力组件包括测力传感器以及承托件，测力传感器靠近压紧部的一端固定有承托件；承托件面向于压紧部。把单根弹簧放置在承托件上，使用压紧组件把弹簧压缩一定长度，该长度是弹簧安装到电主轴后的压缩量，弹簧的弹力施加到承托件，测力传感器测得弹簧的弹力，根据测得的弹力，计算出弹簧安装在电主轴的数量以及具体位置，从而提高电主轴的可靠性。

Description

一种高速电主轴用预紧力检测装置
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，具体而言，涉及一种高速电主轴用预紧力检测装置。
背景技术
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。工作人员把代码输入控制系统，控制系统可以根据代码的指令自动完成加工。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。按工艺用途分类，数控机床可分为数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床发及加工中心。其中，加工中心是从数控铣床发展而来的。加工中心是高效、高精度的数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工。随着加工中心电主轴向高速、高效和高精度方向发展，其可靠性水平成为制约加工中心发展的主要瓶颈。
目前，提高电主轴可靠性的方法主要有选择合适的高速轴承、设计合理的润滑和冷却系统、从结构设计方面考虑电主轴的动态和热态特性等。
高速电主轴的刚度一般会通过对轴承施加预紧力来提高，但当预紧力过大时，轴承会发热过大、寿命降低，易发生咬粘或剥落等损伤；当预紧力过小时，主轴转子对轴承的支撑刚度下降，从而影响电主轴的加工效果。但所有上述方法并没有考虑到预紧力的问题，电主轴的可靠性仍不够高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高速电主轴用预紧力检测装置，其包括机架、压紧组件以及测力组件，机架包括至少4根导向件以及第一固定台面；导向件的一端固定连接有第一固定台面；压紧组件具有驱动部及压紧部，驱动部活动连接于第一固定台面，压紧部连接于驱动部；测力组件与压紧部位于第一固定台面的同侧，测力组件包括测力传感器以及承托件，测力传感器靠近压紧部的一端固定有承托件；承托件面向于压紧部。
优选的，压紧部设有第一螺纹孔，压紧部滑动连接于导向件；驱动部包括：驱动件以及第一固定件，驱动件螺纹连接于第一固定台面，驱动件设有第一通孔；第一紧固件穿设于第一通孔后连接于第一螺纹孔的一端。
优选的，压紧组件还包括第二紧固件，第二紧固件螺纹连接于第一螺纹孔的另一端。
优选的，压紧部设有滑动通孔，滑动通孔套设有滑动轴承，滑动轴承套设于导向件。
优选的，滑动轴承为无油轴承。
优选的，机架还包括第二固定台面，第二固定台面与第一固定台面分别固定于导向件的两端；测力传感器固定于第二固定台面。
优选的，测力组件还包括第三紧固件，承托件通过第三紧固件固定于测力传感器。
优选的，承托件与测力传感器之间设有垫片，第三紧固件穿设于垫片。
优选的，导向件为螺柱，导向件的一端螺纹连接有螺母。
优选的，测力传感器为荷重元。
同现有技术相比，本发明把单根弹簧放置在承托件上，使用压紧组件把弹簧压缩一定长度，该长度是弹簧安装到电主轴后的压缩量，弹簧的弹力施加到承托件，测力传感器测得弹簧的弹力，根据测得的弹力，计算出弹簧安装在电主轴的数量以及具体位置，使得弹簧对轴承施加的预紧力达到设计要求，从而提高电主轴的可靠性，进而提高电主轴的加工精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为实施例中高速电主轴用预紧力检测装置的主视图；
图2为实施例中高速电主轴用预紧力检测装置的俯视图。
附图标记：1机架；11导向件；12第一固定台面；13第二固定台面；14螺母；2压紧组件；21驱动部；211驱动件；2111第一通孔；2112凸缘；2113扁位；212第一紧固件；22压紧部；221第一螺纹孔；23第二紧固件；24滑动轴承；3测力组件；31测力传感器；32承托件；33第三紧固件；34第四紧固件；35垫片。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参照图1，图1为实施例中高速电主轴用预紧力检测装置的主视图。本实施例提供一种高速电主轴用预紧力检测装置，其包括机架1、压紧组件2以及测力组件3。其中，压紧组件2活动连接于机架1。
机架1包括导向件11、第一固定台面12，导向件11的一端固定有第一固定台面12。优选的，导向件11为柱状结构。导向件11的数量至少为4根，优选的，导向件11的数量为4根。优选的，导向件11由金属材料制成，更为优选的，导向件11由45钢制成。
压紧组件2具有驱动部21以及压紧部22，驱动部21活动连接于第一固定台面12，压紧部22连接于驱动部21。驱动部21驱动压紧部22移动。
测力组件3与压紧部22位于第一固定台面12的同侧，测力组件3与第一固定台面12的距离大于压紧部22与第一固定台面12的距离。测力组件3包括测量传感器31以及承托件32，测量传感器31靠近压紧部22的一端固定连接有承托件32，承托件32面向于压紧部22。承托件32可以为金属材质、木质或者玻璃材质等，优选的，承托件32由金属材质制成。优选的，承托件32为平板结构，承托件32表面平整光滑。
使用时，把单根弹簧放置在承托件32上，使用压紧组件2把弹簧压缩一定长度，该长度是弹簧安装到电主轴后的压缩量，使得弹簧的弹力施加到承托件32，测力传感器31测得弹簧弹力，根据测得的弹力，计算出弹簧安装在电主轴的数量以及具体位置，使得弹簧对轴承施加的预紧力达到设计要求，从而提高电主轴可靠性，进而提高电主轴的加工精度。
进一步的，请复阅图1，压紧部22设有第一螺纹孔221，压紧部22滑动连接于导向件11。为了使待压弹簧受力均匀，压紧部22优选为平板结构。压紧部22可以是三角形、正方形或者圆形等各种形状的平板结构，优选的，压紧部22为矩形平板结构。驱动件211推动压紧部22沿着导向件11滑动，方便快速移动压紧部22，从而快速对待测弹簧施加压力。
请复阅图1，驱动部21包括驱动件211以及第一紧固件212。驱动件211螺纹连接于第一固定台面12，驱动件211设有第一通孔2111，具体来说，驱动件211为杆状结构，驱动件211沿其轴向设有第一通孔2111，驱动件211外表面设有驱动外螺纹，第一固定台面12开设有驱动螺纹孔，驱动外螺纹与驱动螺纹孔螺纹连接。驱动件211的一端还设有凸缘2112。请参照图2，图2为实施例中高速电主轴用预紧力检测装置的俯视图。优选的，驱动件211的另一端的外侧设有扁位2113。第一紧固件212穿设于第一通孔2111后连接与第一螺纹孔221的一端。其中，第一紧固件212与第一通孔2111为间隙配合。凸缘2112的尺寸大于驱动螺纹孔的尺寸，使得驱动件211无法从设有凸缘2112的一端脱离，同时，凸缘2112增大了驱动件211与压紧部22的受力面积，避免驱动件211磨损压紧部22。
进一步的，请复阅图1，压紧组件2还包括第二紧固件23，第二紧固件23螺纹连接于第一螺纹孔221的另一端。第一紧固件212与第二紧固件23共同连接第一螺纹孔221，形成双紧固件放松，使得第一紧固件212、第二紧固件23以及压紧部22形成刚性连接，避免第一紧固件212脱离压紧部22，从而避免驱动件211转动时，驱动件211无法推动压紧部22运动。
进一步的，请复阅图1，压紧部22设有滑动通孔，滑动通孔套设有滑动轴承24，滑动轴承24套设于导向件11。优选的，滑动轴承24为无油轴承，无油轴承可以为气体润滑轴承、复合材料润滑轴承、水润滑轴承等，优选的，无油轴承为气体润滑轴承。气体润滑轴承可以使用空气、氮、氩、氢或者氦作为润滑剂，优选的，气体润滑轴承使用空气作为润滑剂。
进一步的，机架1还包括第二固定台面13，第二固定台面13与第一固定台面12分别固定于导向件11的两端。第二固定台面13与第一固定台面12同时固定住导向件11，增强了导向件11的稳定性，避免导向件11出现摆动，从而提高了导向件11的导向精度。
进一步的，请复阅图1，测力组件3包括第四紧固件34，测力传感器31通过第四紧固件34固定于第二固定台面13。第四紧固件34的数量为至少两个，优选的，第四紧固件34的数量为4个。具体来说，测力传感器31的底部设置有第四螺纹孔，第二固定台面13设有第四通孔，第四紧固件34穿设与第四通孔后与第四螺纹孔螺纹连接。
进一步的，请复阅图1，测力组件3还包括第三紧固件33，承托件32通过第三紧固件33固定于测力传感器31。第三紧固件33的数量至少两个，优选的，第三紧固件33的数量为4个。具体的，测力传感器31设有第三螺纹孔，承托件32开设有第三通孔，第三通孔与第三紧固件33适配，第三紧固件33穿设于第三通孔后与第三螺纹孔连接。优选的，承托件32开设有第一沉孔，第一沉孔的尺寸与第三紧固件33的头部适配，沉孔的数量与第三紧固件33的数量对应，第三紧固件33依次穿设于沉孔以及第三通孔后与第三螺纹孔连接。
进一步的，请复阅图1，承托件32与测力传感器31之间设有垫片35，第三紧固件33穿设于垫片35。当承托件32未与压紧部22保持平行时，通过垫片35把较低的位置垫高，具体的，在较低的第三紧固件33套入垫片35后拧紧，使得承托件32保持水平，避免承托件32的倾斜影响预紧力的准确测量。
进一步的，请复阅图1，导向件11为螺柱，导向件11依次穿设于第二固定台面13以及第一固定台面12，导向件11的一端螺纹连接有螺母14。使用螺柱作为导向件11，导向件11依次穿设于第二固定台面13以及第一固定台面12后，用螺母14锁紧螺柱即可完成安装，安装方便快速。
进一步的，测力传感器31为荷重元。
使用时，首先确保承托件32与压紧部22平行，如承托件32与压紧部22平行，则通过在处于较低位置的第三紧固件33上套设垫片35，使得承托件32与压紧部22平行；其次，把单根待测弹簧置于承托件32，使待测弹簧与承托件32垂直，使用扳手卡入驱动件211的扁位213，转动扳手，使得驱动件211向承托件32移动，承托件32推动压紧部22沿着导向件11向承托件32滑动，使得压紧部22对弹簧压缩一定长度，该长度为弹簧安装入电主轴后的压缩量，弹簧的弹力作用于承托件32，荷重元检测出弹簧的弹力。
综上，通过压紧组件压缩弹簧一定长度，使得弹簧的弹力施加到承托件，测力传感器测得弹簧在一定压缩量时的弹力，根据弹簧的弹力，计算出安装到高速电主轴的弹簧数量以及具体位置，从而提高高速电主轴可靠性，进而提高高速电主轴的加工精度。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于，包括：
机架(1)，所述机架(1)包括至少4根导向件(11)以及第一固定台面(12)，所述导向件(11)的一端固定连接有所述第一固定台面(12)；
压紧组件(2)，所述压紧组件(2)具有驱动部(21)及压紧部(22)，所述驱动部(21)活动连接于所述第一固定台面(12)，所述压紧部(22)连接于所述驱动部(21)；
测力组件(3)，所述测力组件(3)与所述压紧部(22)位于所述第一固定台面(12)的同侧，所述测力组件(3)包括测力传感器(31)以及承托件(32)，所述测力传感器(31)靠近所述压紧部(22)的一端固定有承托件(32)；所述承托件(32)面向于所述压紧部(22)。
2.根据权利要求1所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于，所述压紧部(22)设有第一螺纹孔(221)，所述压紧部(22)滑动连接于所述导向件(11)，所述驱动部(21)包括：
驱动件(211)，所述驱动件(211)螺纹连接于所述第一固定台面(12)，所述驱动件(211)设有第一通孔(2111)；
第一紧固件(212)，所述第一紧固件(212)穿设于所述第一通孔(2111)后连接于所述第一螺纹孔(221)的一端。
3.根据权利要求2所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述压紧组件(2)还包括第二紧固件(23)，所述第二紧固件(23)螺纹连接于所述第一螺纹孔(221)的另一端。
4.根据权利要求2所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述压紧部(22)设有滑动通孔，所述滑动通孔套设有滑动轴承(24)，所述滑动轴承(24)套设于所述导向件(11)。
5.根据权利要求4所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述滑动轴承(24)为无油轴承。
6.根据权利要求1所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述机架(1)还包括第二固定台面(13)，所述第二固定台面(13)与所述第一固定台面(12)分别固定于所述导向件(11)的两端；所述测力传感器(31)固定于所述第二固定台面(13)。
7.根据权利要求1所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述测力组件(3)还包括第三紧固件(33)，所述承托件(32)通过所述第三紧固件(33)固定于所述测力传感器(31)。
8.根据权利要求7所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述承托件(32)与所述测力传感器(31)之间设有垫片(35)，所述第三紧固件(33)穿设于所述垫片(35)。
9.根据权利要求1所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述导向件(11)为螺柱，所述导向件(11)的一端螺纹连接有螺母(13)。
10.根据权利要求1所述的高速电主轴用预紧力检测装置，其特征在于：所述测力传感器(31)为荷重元。
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