CN219901384U - 一种主轴径向施力装置和主轴刚度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种主轴径向施力装置和主轴刚度检测装置，主轴径向施力装置包括：主体和两个施力件；两个所述施力件并排设置在所述主体上，与所述主体转动连接，两个所述施力件的转动轴线相互平行，所述施力件上设置有环形的施力面，所述施力面环绕所述施力件的转动轴线布置。相对于现有技术，本实用新型的主轴径向施力装置通过两个施力件抵接在主轴上，能够随着主轴旋转而转动，便于对主轴稳定施加力度。

Description

一种主轴径向施力装置和主轴刚度检测装置

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体涉及一种主轴径向施力装置和主轴刚度检测装置。

背景技术

机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；有的用来装夹工件，如心轴。除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。

现有的主轴刚度主要是以静态刚度为主，通过一个推块推动主轴结构便可以测量静态刚度，无法实现在主轴旋转状态下对主轴施力，难以实现动态刚度测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种主轴径向施力装置和主轴刚度检测装置。

本实用新型的一个实施例提供一种主轴径向施力装置，包括：主体和两个施力件；

两个所述施力件并排设置在所述主体上，与所述主体转动连接，两个所述施力件的转动轴线相互平行，所述施力件上设置有环形的施力面，所述施力面环绕所述施力件的转动轴线布置。

相对于现有技术，本实用新型的主轴径向施力装置通过两个施力件抵接在主轴上，能够随着主轴旋转而转动，便于对主轴稳定施加力度。

在一些可选的实施方式中，所述施力件与所述主体可拆卸连接。

在一些可选的实施方式中，所述施力件的一侧形成有弧形曲面，所述弧形曲面向所述主体内凹陷。

在一些可选的实施方式中，所述主体上设置有两个安装槽，所述施力件一一对应设置在所述安装槽内，并且部分伸出所述安装槽外。

在一些可选的实施方式中，所述主体上设置有两个安装槽，所述施力件一一对应设置在所述安装槽内，所述安装槽在所述弧形曲面上形成有开口，所述施力件从所述开口部分伸出所述安装槽外

在一些可选的实施方式中，所述施力件包括滚珠轴承，所述滚珠轴承与所述主体通过转轴转动连接，所述施力面布置在所述滚珠轴承的外环的外侧。

本实用新型的另一个实施例提供一种主轴刚度检测装置，包括：机架、主轴支撑座、旋转驱动组件、位移传感器、平移驱动组件以及如上述所述的一种主轴径向施力装置，所述主轴支撑座和所述旋转驱动组件设置在所述机架上，所述平移驱动组件与所述主轴径向施力装置的主体传动连接，用于驱动所述主体靠近或者远离固定在所述主轴支撑座上的主轴；其中，

所述位移传感器的检测端与所述主体连接；或者，

所述位移传感器的检测端朝向所述主体的一侧；或者，

所述位移传感器和所述主体相对布置，所述位移传感器和所述主体上的施力件之间形成有供主轴放置的空间。

相对于现有技术，本实用新型的主轴径向施力装置通过两个施力件抵接在主轴上，能够随着主轴旋转而转动，便于对主轴稳定施加力度。

在一些可选的实施方式中，主轴刚度检测装置还包括辅助芯棒，所述辅助芯棒用于与主轴可拆卸连接，其背离所述主轴支撑座延伸，所述主体布置在所述辅助芯棒的一侧，所述施力件的施力面与所述辅助芯棒的侧面抵接；所述平移驱动组件用于驱动所述主体靠近或者远离固定所述辅助芯棒。

在一些可选的实施方式中，所述机架上设置有调节轨道和安装座，所述调节轨道背离所述主轴支撑座延伸，所述安装座与所述调节轨道活动连接，所述平移驱动组件设置在所述安装座上。

在一些可选的实施方式中，所述主体和所述平移驱动组件之间设置有力传感器。

为了能更清晰的理解本实用新型，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的主轴刚度检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的主轴刚度检测装置的一侧的部分结构的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例的主轴径向施力装置的结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例的主轴刚度检测装置的一侧的部分结构的剖视图。

附图标记说明：

10、机架；11、调节轨道；12、安装座；20、主轴支撑座；30、旋转驱动组件；40、位移传感器；50、平移驱动组件；60、主轴径向施力装置；61、主体；62、施力件；621、施力面；63、弧形曲面；64、安装槽；70、辅助芯棒；80、力传感器；90、主轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是2个或2个以上，“若干”的含义是1个或1个以上。

请参阅图1和图2，图1是本实用新型一个实施例的主轴刚度检测装置的结构示意图，图2是本实用新型一个实施例的主轴刚度检测装置的一侧的部分结构的结构示意图，该主轴刚度检测装置，包括：机架10、主轴支撑座20、旋转驱动组件30、位移传感器40、平移驱动组件50以及主轴径向施力装置60，主轴支撑座20和旋转驱动组件30设置在机架10上，平移驱动组件50与主轴径向施力装置60的主体61传动连接，用于驱动主体61靠近或者远离固定在主轴支撑座20上的主轴90。

请参阅图3，其是本实用新型一个实施例的主轴径向施力装置的结构示意图，主轴径向施力装置60包括主体61和两个施力件62，两个施力件62并排设置在主体61上，与主体61转动连接，两个施力件62的转动轴线相互平行，施力件62上设置有环形的施力面621，施力面621环绕施力件62的转动轴线布置。测量时，主轴90部分伸入两个施力件62之间，两个施力件62的施力面621分别抵接在主轴90靠近顶部和靠近底部的位置，平移驱动组件50带动主体61向主轴90移动，进而推动主轴90产生位移量，在主轴90转动的时候，施力件62也可以随之转动，有利于施力件62对主轴90施加稳定的力度，且利于减少摩擦。

位移传感器40用于检测主轴90的位移量，主轴90的刚度可以通过见着主轴90受力产生的位移量来检测，其原理为本领域技术人员所公知的技术，因此在此不进行赘述。其中，位移传感器40的设置方式可以根据实际需要结合位移传感器40的类型来选择合适的设计，例如，位移传感器40采用直线位移传感器40时，位移传感器40的检测端与主体61连接，施力面621抵接主轴90时，如果主轴90出现形变，则会将位移量传递给主体61，使得位移传感器40能够检测到因主轴90的形变而产生的位移量；或者，位移传感器40和主体61相对布置，位移传感器40和主体61上的施力件62之间形成有供主轴90放置的空间，施力面621和位移传感器40分别抵接在主轴90的两次车，如果主轴90出现形变，位于主体61对面的位移传感器40能够检测到因主轴90的形变而产生的位移量。当然，位移传感器40采用光电式位移传感器40时，其可以设置在支撑架上，朝向位于主体61的一侧的主轴90，如果主轴90出现形变，光电式位移传感器40能够检测到因主轴90的形变而产生的位移量。在本实施方式中，以位移传感器40和主体61相对布置为例进行说明。

在一些可选的实施方式中，主轴刚度检测装置还包括辅助芯棒70，辅助芯棒70用于与主轴90可拆卸连接，其背离主轴支撑座20延伸，主体61布置在辅助芯棒70的一侧，施力件62的施力面621与辅助芯棒70的侧面抵接；平移驱动组件50用于驱动主体61靠近或者远离辅助芯棒70。测量主轴90的刚度时，辅助芯棒70与主轴90装配，施力件62不直接接触主轴90，其通过对辅助芯棒70施力，从而对主轴90施力，通过辅助芯棒70来模拟主轴90装配的工件或刀具等结构时的情况，进而可以测量主轴90使用刀具时的刚度，例如，主轴90用于削切时，需要在主轴90上装配刀具，而辅助芯棒70可以替代刀具安装在主轴90上，施力件62抵接在主轴90上，对辅助芯棒70施力，进而模拟主轴90装配刀具时的情况，实现对主轴90装配刀具时的刚度的测量。辅助芯棒70可以根据实际主轴90所需安装的工件或刀具的类型来设计，例如辅助芯棒70可更换不同的尺寸。下面均以主轴90装配有辅助芯棒70，施力件62抵接辅助芯棒70的情况来进行说明；在不设置辅助芯棒70时，则施力件62可直接抵接主轴90的结构。

在一些可选的实施方式中，机架10上设置有调节轨道11和安装座12，调节轨道11背离主轴支撑座20延伸，安装座12与调节轨道11活动连接，平移驱动组件50设置在安装座12上，通过调节安装座12相对主轴支撑座20的距离，从而调节施力件62和辅助芯棒70的接触位置相对主轴90的距离，从而满足对主轴90装配不同长度的工件或刀具时的刚度测量。调节轨道11可以根据实际需要来设计，例如，调节轨道11可以采用凹槽或者凸轨，在本实施方式中，调节轨道11为凹槽，安装座12通过螺纹紧固件来与凹槽装配，使得安装座12紧固在机架10上。

在一些可选的实施方式中，施力件62与主体61可拆卸连接，进而使得在主轴90需要在静态上检测刚度时，可以取下施力件62，通过主体61直接抵接辅助芯棒70；另外，也方便拆装更换施力件62。

在一些可选的实施方式中，施力件62的一侧形成有弧形曲面63，弧形曲面63向主体61内凹陷，在主轴90需要在静态上检测刚度时，主体61取下施力件62，通过弧形曲面63来抵接主轴90上的辅助芯棒70，从而适配主轴90形状，提高施力的稳定性。

为了方便固定施力件62，在一些可选的实施方式中，主体61上设置有两个安装槽64，施力件62一一对应设置在安装槽64内，并且部分伸出安装槽64外，施力件62伸出到安装槽64外的部分抵接主轴90上的辅助芯棒70。

为了方便生产装配，以及方便对主轴90刚度的静态测量和动态测量的切换，在一些可选的实施方式中，主体61上设置有两个安装槽64，施力件62一一对应设置在安装槽64内，安装槽64在弧形曲面63上形成有开口，施力件62从开口部分伸出安装槽64外，需要对静态的主轴90测量刚度时，取下施力件62，调节主体61位置即可对主轴90上的辅助芯棒70施加压力。

为了减少摩擦，提高施力件62的稳定性，在一些可选的实施方式中，施力件62包括滚珠轴承，滚珠轴承与主体61通过转轴转动连接，施力面621布置在滚珠轴承的外环的外侧。

在一些可选的实施方式中，主体61和平移驱动组件50之间设置有力传感器80，通过力传感器80来检测主体61上的施力件62对主轴90上的辅助芯棒70施加的力度大小，基于力度信息可辅助分析主轴90的刚度等数据。

另外，还可以根据实际需要来安装温度检测器或者转速检测器，温度检测器用于监控主轴90的温度，转速检测器用于检测主轴90的转速。

请参阅图4，其是本实用新型一个实施例的主轴刚度检测装置的一侧的部分结构的剖视图，平移驱动组件50可以根据实际需要来设计，例如，平移驱动组件50可以为丝杆驱动组件、旋转电机平移驱动组件50、气缸平移驱动组件50或直线电机平移驱动组件50等等。在本实施方式中，平移驱动组件50包括螺纹件，安装座12上设置有通孔，力度传感器活动伸入通孔内，螺纹件与通孔螺纹连接，其抵接力度传感器，通过旋转螺纹件来推动力度传感器，进而带动与力度传感器连接的主体61进行平移，使得主体61靠近或者远离辅助芯棒70。

在本实施方式中，主轴支撑座20上设置有支撑孔和连接法兰，主轴90穿设在支撑孔中，连接法兰与主轴90连接。连接法兰可以与主轴支撑座20可拆卸连接，从而更换不同型号的连接法兰，以适配不同信号的主轴90。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种主轴径向施力装置，其特征在于，包括：主体和两个施力件；

两个所述施力件并排设置在所述主体上，与所述主体转动连接，两个所述施力件的转动轴线相互平行，所述施力件上设置有环形的施力面，所述施力面环绕所述施力件的转动轴线布置。

2.根据权利要求1所述的一种主轴径向施力装置，其特征在于：所述施力件与所述主体可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种主轴径向施力装置，其特征在于：所述施力件的一侧形成有弧形曲面，所述弧形曲面向所述主体内凹陷。

4.根据权利要求1所述的一种主轴径向施力装置，其特征在于：所述主体上设置有两个安装槽，所述施力件一一对应设置在所述安装槽内，并且部分伸出所述安装槽外。

5.根据权利要求3所述的一种主轴径向施力装置，其特征在于：所述主体上设置有两个安装槽，所述施力件一一对应设置在所述安装槽内，所述安装槽在所述弧形曲面上形成有开口，所述施力件从所述开口部分伸出所述安装槽外。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种主轴径向施力装置，其特征在于：所述施力件包括滚珠轴承，所述滚珠轴承与所述主体通过转轴转动连接，所述施力面布置在所述滚珠轴承的外环的外侧。

7.一种主轴刚度检测装置，其特征在于，包括：机架、主轴支撑座、旋转驱动组件、位移传感器、平移驱动组件以及如权利要求1至6任一项所述的一种主轴径向施力装置，所述主轴支撑座和所述旋转驱动组件设置在所述机架上，所述平移驱动组件与所述主轴径向施力装置的主体传动连接，用于驱动所述主体靠近或者远离固定在所述主轴支撑座上的主轴；其中，

所述位移传感器的检测端与所述主体连接；或者，

所述位移传感器的检测端朝向所述主体的一侧；或者，

所述位移传感器和所述主体相对布置，所述位移传感器和所述主体上的施力件之间形成有供主轴放置的空间。

8.根据权利要求7所述的一种主轴刚度检测装置，其特征在于：还包括辅助芯棒，所述辅助芯棒用于与主轴可拆卸连接，其背离所述主轴支撑座延伸，所述主体布置在所述辅助芯棒的一侧，所述施力件的施力面与所述辅助芯棒的侧面抵接；所述平移驱动组件用于驱动所述主体靠近或者远离固定所述辅助芯棒。

9.根据权利要求8所述的一种主轴刚度检测装置，其特征在于：所述机架上设置有调节轨道和安装座，所述调节轨道背离所述主轴支撑座延伸，所述安装座与所述调节轨道活动连接，所述平移驱动组件设置在所述安装座上。

10.根据权利要求7所述的一种主轴刚度检测装置，其特征在于：所述主体和所述平移驱动组件之间设置有力传感器。