CN111947908B

CN111947908B - 一种电主轴掰腕测试方法和装置

Info

Publication number: CN111947908B
Application number: CN202010802313.4A
Authority: CN
Inventors: 官端阳; 王军见; 赵钦志; 刘福强
Original assignee: QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION CT OF CHINA MACHINE TOOL
Current assignee: QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION CT OF CHINA MACHINE TOOL
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2040-08-11
Also published as: CN111947908A

Abstract

本发明提供一种电主轴掰腕测试方法，包括：1)从同一批次的电主轴中随机抽取第一电主轴和第二电主轴；2)将第一电主轴和第二电主轴分别左右安装至安装平台，调节第一电主轴和第二电主轴的同轴度，使用高速联轴节对两电主轴端部进行同轴连接；3)驱动第一电主轴，使第一电主轴带动第二电主轴同步转动；4)从小到大逐步向第二电主轴施加与第一电主轴的转动方向相反的转动阻力，直至第一电主轴的驱动力和第二电主轴的转动阻力达到平衡，保持原有运转状态；5)调整第一电主轴的转速，重复上述步骤3)至4)，以测试第一电主轴在不同转速状态下的主轴扭矩和功率指标。本发明能够保证被测电主轴的全转速范围内任意扭矩和功率测试。

Description

一种电主轴掰腕测试方法和装置

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种电主轴掰腕测试方法和装置。

背景技术

电主轴作为当代数控机床的核心部件，其振动、转速、噪声、精度、扭矩和功率指标对机床的整体性能影响很大，因此，在很大程度上数控机床的品质决定于主轴品质。随着机床结构形式的多样化，双主轴机床不断增加，电主轴的需求量要比数控机床数控需求量还大，而且呈现增加的趋势。

目前，国内生产电主轴的企业有近100家，产品产量也不断增加，但生产企业遇到了电主轴测试瓶颈，尤其是扭矩和功率指标测试，往往不能全转速范围测试，给出的主轴扭矩、功率特征曲线多数是设计计算的曲线图，而不是真正意义上的测试结果，其主要原因就是载荷器不合适，低速载荷器只能满足部分扭矩测试，不能满足功率测试，而高速载荷器只能满足部分功率测试，不能满足扭矩测试，因此急需一种新的电主轴全转速全功率扭矩测试方法。从生产企业调研情况看，多数企业的功率、扭矩试验台空白，部分企业有一些试验台，也只能做部分高速电主轴试验。

目前很多检验机构和部分生产企业应用了对拖测试方法，但这些对拖测试用的载荷器是固定不变的工作在发电模式下的电主轴，不能应对不同规格的被测电主轴，而且在安装方面比较困难，测试能力受限，通用性较差。

发明内容

因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种电主轴掰腕测试方法和装置，以保证被测电主轴的全转速范围内任意扭矩和功率测试。

为了实现上述目的，提供一种电主轴掰腕测试方法，包括：

1)从同一批次的电主轴中随机抽取第一电主轴和第二电主轴；

2)将第一电主轴和第二电主轴分别左右安装至安装平台，调节第一电主轴和第二电主轴的同轴度，使用高速联轴节对两电主轴端部进行同轴连接；

3)驱动第一电主轴，使第一电主轴带动第二电主轴同步转动；

4)从小到大逐步向第二电主轴施加与第一电主轴的转动方向相反的转动阻力，直至第一电主轴的驱动力和第二电主轴的转动阻力达到平衡，保持原有运转状态；

5)调整第一电主轴的转速，重复上述步骤3)至4)，以测试第一电主轴在不同转速状态下的主轴扭矩和功率指标。

进一步地，

所述步骤2)中，调节第一电主轴和第二电主轴的同轴度，进一步包括使第一电主轴和第二电主轴的同轴度小于0.015mm。

进一步地，

所述步骤2)中将第一电主轴和第二电主轴分别左右安装至安装平台，进一步包括在安装平台上确定第一电主轴和第二电主轴的安装位置，将V形垫铁固定于安装位置上的T形槽内，将每个电主轴均支撑于所述V形垫铁内，通过压板将所述第一电主轴和第二电主轴固定于所述安装平台上。

进一步地，

所述步骤4)中，从小到大逐步向第二电主轴施加与第一电主轴的转动方向相反的转动阻力，进一步包括从小到大逐步向第二电主轴施加激励电流，以使得所述第二电主轴产生与所述第一电主轴相反的运动趋势。

进一步地，

所述步骤4)中，直至第一电主轴的驱动力和第二电主轴的转动阻力达到平衡，进一步包括第二电主轴产生阻力，第一电主轴产生反阻力抵抗，当阻力与反阻力相同后，第二电主轴保持与第一电主轴相同方向运行，并维持运动平衡状态，从而实现了对第一电主轴的加载工作。

进一步地，

所述步骤2)中，进一步包括，测试第一电主轴和第二电主轴的同轴旋转一致性：驱动所述第一电主轴，使其往一个方向运转，同时带动所述第二主轴往同一方向运转，停机；

驱动所述第二电主轴，使其往另一方向运转，同时带动所述第一主轴往另一方向运转，停机。

本发明还提供一种用于实施上述测试方法的电主轴掰腕测试平台，包括：

安装平台；

固定结构，所述固定结构位于所述安装平台上表面，用于固定所述第一电主轴和第二电主轴于所述安装平台上；

控制台，所述控制台能够通过第一电主轴驱动与所述第一电主轴的接线端连接，所述控制台能够通过第二电主轴驱动与所述第二电主轴的接线端连接，以用于控制所述第一电主轴和第二电主轴的运转状态；

第一电参数测量仪，其与所述第一电主轴驱动器电源和控制台连接；

第二电参数测量仪，其与所述第二电主轴驱动器电源和控制台连接；

电主轴连接装置，所述电主轴连接装置用于将所述第一电主轴和第二电主轴转轴进行连接。

进一步地，所述固定结构进一步包括：

位于安装平台表面的第一T形槽和第二T形槽，所述第一T形槽和第二T形槽对应于所述第一电主轴和第二电主轴的安装位置；

V形垫铁，所述V形垫铁固定与所述第一T形槽和第二T形槽内，用于支撑所述第一电主轴和第二电主轴；

压板，所述压板能够与所述V形垫铁固定连接，用于将所述第一电主轴和第二电主轴固定于所述的同一安装平台上。

进一步地，所述电主轴连接装置包括高速联轴节。

进一步地，还包括水冷机和气源，所述水冷机和气源与所述第一电主轴和第二电主轴连接。

与现有技术相比，本发明可以保证全转速范围内任意扭矩和功率测试，而且量级接近，彻底解决了没有对应载荷器的难题。且成本低，检测效率高。相对国内其他方法，掰腕测试法，不需要购置专门的负载驱动器及负载电主轴，并且一次可以测试2个电主轴，有效提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明的一种电主轴掰腕测试装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的一个实施例中，提供一种电主轴掰腕测试方法，包括：

在一个实施例中，安装平台上每个电主轴前后的安装位置处分别由2个“V”型垫铁支撑，共4个“V”垫铁，4个垫铁尺寸相同并在移置后固定于平台“T“型槽内。调节两主轴的同轴度，使同轴度小于0.015mm。调节完后，轻轻压紧两主轴，再次检查同轴度是否符合要求，如此往复，直到安装好两电主轴为止。

起动第1个电主轴，主轴往一个方向运转，同时带动第2主轴往同一方向运转，停机。

起动第2个电主轴，主轴往另一方向运转，同时带动第1主轴往另一方向运转，停机。

在一个实施例中，

起动第1电主轴，第2电主轴跟随第1电主轴往同一方向运转，稳定后，起动第2主轴，励磁电流必定促使第2电主轴往相反方向运动趋势，产生阻力，而第1电主轴产生反阻力抵抗，当阻力与反阻力相同后，第2电主轴保持原来的运动“惯性”——保持与第1电主轴相同方向运行，并维持一种运动平衡状态，从而实现了对第1主轴的加载工作，继续增加第2电主轴励磁励磁电流，重新建立新的运动平衡状态，如此往复，从而实现对第1电主轴不同载荷加载。

在一个实施例中，第一电主轴为速度控制模式，第二电主轴为转矩控制模式。

本发明测试方法的工作模型如下：设x为测试电主轴，k为控制，c为固定载荷器，那么测量值f(x)：

“对拖”方法数学模型：f(x)＝g(x,k,c)；

“掰腕”方法数学模型：f(x)＝g(x₁,k,x₂)。

测试结果判定方法：设x1、x2为两个特性相同的电主轴，当电参数测量仪显示能加载到设计要求，则x1、x2特性能达到要求，且制造质量稳定；当电参数测量仪显示不能加载到设计要求，则x1、x2特性不能达到要求，且制造质量不稳定。

本发明的测试方法的有如下优点：

1)可以保证全转速范围内任意扭矩和功率测试，而且量级接近，彻底解决了没有对应载荷器的难题。

2)测试安装简单快捷。安装时同轴度很容易保障，由于事先可以用一根芯棒放在4个“V”垫铁上很容易调好，同时，平台的平面度较高，轴线高度也容易保证；这是目前安装最快捷的方法。

3)成本低，检测效率高。相对国内其他方法，“掰腕”测试法，不需要专门购置驱动器及负载电主轴，并且一次可以测试2个电主轴。

如图1所示，本发明还提供一种用于实施上述测试方法的电主轴掰腕测试平台，包括：

安装平台1；

固定结构，所述固定结构位于所述安装平台1上表面，用于固定所述第一电主轴2和第二电主轴3于所述安装平台1上；

控制台4，所述控制台4能够通过第一电机5与所述第一电主轴2的第一端连接，所述控制台4能够通过第二电机6与所述第二电主轴3的第二端连接，以用于控制所述第一电主轴2和第二电主轴3的转速；

第一电参数测量仪7，其与所述第一电机5、控制台4连接；

第二电参数测量仪8，其与所述第二电机6、控制台4连接；

电主轴连接装置9，所述电主轴连接装置9用于将所述第一电主轴2的第一端和第二电主轴3的第二端固定连接；

在一个实施例中，

所述固定结构进一步包括：

位于安装平台1表面的第一T形槽和第二T形槽，所述第一T形槽和第二T形槽对应于所述第一电主轴2和第二电主轴3的安装位置；

V形垫铁，所述V形垫铁固定于所述第一T形槽和第二T形槽内，用于支撑所述第一电主轴2和第二电主轴3；

压板10，所述压板10能够于所述V形垫铁固定连接，用于将所述第一电主轴2和第二电主轴3固定于所述安装平台1上。

在一个实施例中，

所述电主轴连接装置9包括尼龙绳连接装置。

在一个实施例中，

还包括水冷机11和气源12，所述水冷机11和气源12与所述第一电主轴2和第二电主轴3连接。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种电主轴掰腕测试方法，采用电主轴掰腕测试平台实施所述电主轴掰腕测试方法，所述测试平台包括：安装平台；固定结构，所述固定结构位于所述安装平台上表面，用于固定第一电主轴和第二电主轴于所述安装平台上；控制台，所述控制台能够通过第一电主轴驱动与所述第一电主轴的接线端连接，所述控制台能够通过第二电主轴驱动与所述第二电主轴的接线端连接，以用于控制所述第一电主轴和第二电主轴的运转状态；第一电参数测量仪，其与所述第一电主轴驱动器电源和控制台连接；第二电参数测量仪，其与所述第二电主轴驱动器电源和控制台连接；电主轴连接装置，所述电主轴连接装置用于将所述第一电主轴和第二电主轴转轴进行连接，其特征在于，所述电主轴掰腕测试方法包括：

1）从同一批次的电主轴中随机抽取第一电主轴和第二电主轴；

2）将第一电主轴和第二电主轴分别左右安装至安装平台，调节第一电主轴和第二电主轴的同轴度，使用高速联轴节对两电主轴端部进行同轴连接；

3）驱动第一电主轴，使第一电主轴带动第二电主轴同步转动；

4）从小到大逐步向第二电主轴施加与第一电主轴的转动方向相反的转动阻力，直至第一电主轴的驱动力和第二电主轴的转动阻力达到平衡，保持原有运转状态，从小到大逐步向第二电主轴施加与第一电主轴的转动方向相反的转动阻力，进一步包括从小到大逐步向第二电主轴施加激励电流，以使得所述第二电主轴产生与所述第一电主轴相反的运动趋势，直至第一电主轴的驱动力和第二电主轴的转动阻力达到平衡，进一步包括第二电主轴产生阻力，第一电主轴产生反阻力抵抗，当阻力与反阻力相同后，第二电主轴保持与第一电主轴相同方向运行，并维持运动平衡状态，从而实现了对第一电主轴的加载工作；

5）调整第一电主轴的转速，重复上述步骤3）至4），以测试第一电主轴在不同转速状态下的主轴扭矩和功率指标；

6）测试方法的工作模型如下：设x为测试电主轴，k为控制，c为固定载荷器，那么测量值f(x)：

“对拖”方法数学模型：f(x)=g(x,k,c)；

“掰腕”方法数学模型：f(x)=g(x ₁,k,x ₂)；

2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，

所述步骤2）中，调节第一电主轴和第二电主轴的同轴度，进一步包括使第一电主轴和第二电主轴的同轴度小于0.015mm。

3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，

所述步骤2）中将第一电主轴和第二电主轴分别左右安装至安装平台，进一步包括在安装平台上确定第一电主轴和第二电主轴的安装位置，将V形垫铁固定于安装位置上的T形槽内，将每个电主轴均支撑于所述V形垫铁内，通过压板将所述第一电主轴和第二电主轴固定于所述安装平台上。

4.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，

所述步骤2）中，进一步包括，测试第一电主轴和第二电主轴的同轴旋转一致性：驱动所述第一电主轴，使其往一个方向运转，同时带动所述第二电主轴往同一方向运转，停机；

驱动所述第二电主轴，使其往另一方向运转，同时带动所述第一电主轴往另一方向运转，停机。