CN206095616U - 一种主轴双向轴向力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主轴双向轴向力测量装置，包括底座，底座上通过支座固定有加载螺杆，加载螺杆连接加载支架，加载支架内设置有球座与端盖，球座与端盖组成密闭腔体，密闭腔体内设置有受力球，受力球和球座通过销轴铰接在加载支架上，端盖上固定有拉压力传感器，拉压力传感器与加载轴连接。本实用新型机构的机构简单、体积较小、操作方便、通用性强，能够对主轴在旋转状态下施加轴向载荷，能够在轴向载荷施加的过程中实时精确测量所施加载荷的大小，能够保证对主轴施加方向稳定的纯轴向载荷，并且结合主轴可以模拟主轴加工时轴向的受力状态。

Description

一种主轴双向轴向力测量装置

技术领域

本实用新型属于主轴的轴向力加载及测量领域，具体涉及一种主轴双向轴向力测量装置。

背景技术

使用机床对工件进行加工时，机床性能会决定加工后工件的精度，而机床的主轴部件是机床的关键部件之一，其性能会直接影响工件的加工精度。通常对机床主轴刚度的测量是在主轴静止状态下，对主轴施加一定大小的载荷，然后测出主轴在所施加载荷作用下产生的位移，据此计算出主轴的静态刚度。显然，这样所得到的机床主轴刚度与机床主轴的实际工作状态不符，因此有必要设计一种合适的，可在机床主轴处于旋转状态下对主轴施加轴向载荷的装置。

在高精加工过程中，机床主轴的刚度更是需要进行控制。机床主轴部件的动态刚度在机床的服役过程中会随着载荷变化而发生变化，因此有必要设计一种加载机构，在机床的旋转状态下对机床的主轴部件施加轴向变化的载荷，模拟主轴部件的工作状态，然后计算出主轴工作状态时的动态刚度。

除了主轴的动态刚度外，测试机床主轴在旋转状态下的其他性能时，也需要对主轴施加轴向载荷，为保证测量的准确性，需要保证施加的载荷是纯轴向载荷。这就要求设计一种可以对主轴施加纯轴向载荷的机构。

其中对主轴施加轴向载荷时，完全刚性的加载机构并不能保证施加的载荷是纯轴向载荷。非接触式的电磁加载机构结构复杂，维修困难。因此，需要设计一种结构简单，操作方便，可准确施加轴向载荷的机构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种主轴双向轴向力测量装置，能够对机床主轴旋转状态下进行轴向载荷施加和实时测量所施加载荷大小，并且能够保证施加的载荷为纯轴向载荷，在载荷施加的过程中方向不发生偏斜，可对主轴进行双向轴向力加载。

为了达到上述目的，本实用新型包括底座，底座上通过支座固定有加载螺杆，加载螺杆连接加载支架，加载支架内设置有球座与端盖，球座与端盖组成密闭腔体，密闭腔体内设置有受力球，受力球和球座通过销轴铰接在加载支架上，端盖上固定有拉压力传感器，拉压力传感器与加载轴连接。

所述加载轴通过角接触球轴承与轴承座连接，轴承座固定在拉压力传感器上。

所述加载轴的顶端设置有用于固定角接触球轴承的锁紧螺母。

所述拉压力传感器通过螺纹副与轴承座和端盖相连接。

所述加载螺杆的两端均具有反向螺纹，加载螺杆分别通过两端的反向螺纹连接加载支架和支座。

所述受力球与端盖和球座之间为点接触。

所述支座上设置有加强肋板。

与现有技术相比，本实用新型对机床主轴进行轴向力加载时，当机床主轴与加载轴之间的同轴度相差较小时，可以先通过微量调整销轴与加载支架之间的相对位置，减小两者竖直方向之间的同轴度误差；同时，也可以通过微量调整受力球与球座之间的相对位置，来减小主轴与机构在水平方向之间的同轴度误差；本实用新型机构的机构简单、体积较小、操作方便、通用性强，能够对主轴在旋转状态下施加轴向载荷，能够在轴向载荷施加的过程中实时精确测量所施加载荷的大小，能够保证对主轴施加方向稳定的纯轴向载荷，并且结合主轴可以模拟主轴加工时轴向的受力状态。

进一步的，本实用新型受力球与端盖和球座之间为点接触，通过加载螺杆所施加的载荷，通过受力球可以垂直施加到端盖(6)与球座上，因此，只要调整后使得机床主轴与加载轴之间的同轴度误差较小时，即可保证机床主轴所受到的轴向力的方向是机床主轴的轴向方向。

进一步的，本实用新型支座上设有加强肋板结构，可以增加支座的刚度，避免在载荷施加的过程中因支座发生弯曲变形而产生误差及故障。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型销轴与加载支架之间的相对位置图；

图3为本实用新型受力球与球座的位置关系图；

图4为本实用新型受力销轴与球座水平方向的位置关系图；

其中，1、加载轴；2、角接触球轴承；3、轴承座；4、锁紧螺母；5、拉压力传感器；6、端盖；7、受力球；8、销轴；9、球座；10、加载支架；11、加载螺杆；12、支座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1至图4，本实用新型包括底座13，底座13上通过支座12固定有加载螺杆11，加载螺杆11连接加载支架10，加载支架10内设置有球座9与端盖6，球座9与端盖6组成密闭腔体，密闭腔体内设置有受力球7，受力球7和球座9通过销轴8铰接在加载支架10上，端盖6上固定有拉压力传感器5，拉压力传感器5与加载轴1连接，加载轴1通过角接触球轴承2与轴承座3连接，轴承座3固定在拉压力传感器5上，述加载轴1的顶端设置有用于固定角接触球轴承2的锁紧螺母，支座12上设置有加强肋板4。

优选的，拉压力传感器5通过螺纹副与轴承座3和端盖6相连接，加载螺杆11的两端均具有反向螺纹，加载螺杆11分别通过两端的反向螺纹连接加载支架10和支座12，受力球7与端盖6和球座9之间为点接触。

用本实用新型对机床主轴进行轴向载荷加载时，通过机床主轴端部的刀柄将加载轴1固定在主轴刀柄内，即可实现整个机构与机床主轴的连接。通过手动旋转加载螺杆11，调整加载螺杆11到适当位置，然后将底座13固定。此时，再手动旋转加载螺杆11即可对机床主轴施加轴向的拉压载荷。

拉压力传感器5可以实时的测量所施加轴向载荷的大小，以便控制主轴的受力。其中受力球7将所受的力垂直施加到端盖6或球座9表面，可保证拉压力传感器5不受到偏载，增加测量的精度，保证沿加载轴传到主轴的载荷是纯轴向载荷，从而减小主轴所受的偏载，保护主轴和传感器。

施加压力时，载荷通过加载螺杆11传递到加载支架10,然后通过销轴8传递到受力球7，并由受力球7将载荷垂直传递到端盖6，经过拉压力传感器5传递到轴承座3，然后经过一对角接触球轴承2传递到加载轴1，最终将载荷施加到受载主轴。

其中，因为受力球7与端盖6和球座9之间理论上为点接触，所以当整个装置受压力时，从销轴8传到受力球7的力，再通过受力球7施加到端盖6上时，能保证力的方向垂直于端盖6的表面，从而使传感器不受偏载，测量准确。同样，当整个装置受拉力时，从销轴8传到受力球7的力，再通过受力球7施加到球座9上时，也能保证力的方向垂直于球座9的表面，使传感器不受偏载，测量准确。

拉压力传感器5与轴承座3和端盖6之间是通过螺纹连接，载荷施加过程中需保证加载轴1的旋转方向为顺时针方向。

该机构对机床主轴进行轴向力加载时，可以先将机构的加载轴1与主轴直接相连接。对于主轴与该机构上加载轴1之间同轴度的保证，可以不使用精密仪器来进行两个轴之间的对中测量。当机床主轴与加载轴1通过刀柄连接后，机构与主轴之间的同轴度误差已在较小的范围之内，此时，可以通过微量调整销轴8与加载支架10之间的相对位置，来减小两者竖直方向的同轴度误差。同时，也可以通过微量调整受力球7与球座9之间的相对位置，来减小主轴与机构在水平方向的同轴度误差。

Claims (7)

1.一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，包括底座(13)，底座(13)上通过支座(12)固定有加载螺杆(11)，加载螺杆(11)连接加载支架(10)，加载支架(10)内设置有球座(9)与端盖(6)，球座(9)与端盖(6)组成密闭腔体，密闭腔体内设置有受力球(7)，受力球(7)和球座(9)通过销轴(8)铰接在加载支架(10)上，端盖(6)上固定有拉压力传感器(5)，拉压力传感器(5)与加载轴(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，所述加载轴(1)通过角接触球轴承(2)与轴承座(3)连接，轴承座(3)固定在拉压力传感器(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，所述加载轴(1)的顶端设置有用于固定角接触球轴承(2)的锁紧螺母(4)。

4.根据权利要求1所述的一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，所述拉压力传感器(5)通过螺纹副与轴承座(3)和端盖(6)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，所述加载螺杆(11)的两端均具有反向螺纹，加载螺杆(11)分别通过两端的反向螺纹连接加载支架(10)和支座(12)。

6.根据权利要求1所述的一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，所述受力球(7)与端盖(6)和球座(9)之间为点接触。

7.根据权利要求1所述的一种主轴双向轴向力测量装置，其特征在于，所述支座(12)上设置有加强肋板。