电主轴刚度测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种电主轴刚度测试装置，包括电磁加载装置和电路控制模块，电磁加载装置包括与电主轴同轴固定连接的导磁环和套设于导磁环外的励磁装置，电路控制模块用于控制励磁装置中的电路，本发明的电主轴刚度测试装置，能够实现对高速电主轴动态加载，相对于静态实验和空载试验，本发明的电主轴刚度测试装置能够更加准确的模拟电主轴的实际工作状态，为电主轴的设计及优化提出建设性意见，同时装置零件易于系列化和标准化的设计制造、装置结构简单紧凑，易于装配和维护。
【专利说明】电主轴刚度测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试装置，具体是一种电主轴刚度测试装置。
【背景技术】
[0002]高速电主轴作为高速加工机床中的核心部件，其动态性能一直是设计人员关心的重点，直接影响到机床的加工精度和生产效率。但由于高速电主轴结构特点，对其进行在线测试一直都是难点，目前对电主轴的动态性能的研究主要以建仿真、有限元分析为主，动态测试方法也多集中于空载运行试验。工程上常用锤击法、转矩转速仪法、利用切削力作为负载和利用传动方式减速后进行加载。但是这些加载方式均为接触式加载，不稳定，而且常常需要复杂的辅助器械，成本高，机器磨损严重，另一方面，研究被测高速电主轴，需要一种可以模拟被测高速电主轴真实工作状况的动态加载装置，在此基础上对电主轴进行测试、试验。国内有一些功能简单的被测高速电主轴试验台，这种试验台只能对电主轴进行空载情况下的试验，或者是使用液压系统或电机对电主轴进行静态加载，模拟电主轴的受力状况，但即便是这样，与被测高速电主轴的真实受力情况也有很大差距。真实工况下，刀具受到的动态切削力间接作用在电主轴上，切削力还有一定频率，同时主轴还受扭矩作用，这对被测高速电主轴的性能和可靠性有很大影响，而现有的加载装置都不能模拟动态高频切削力对电主轴的影响。因此，急需发明一种新型的高速电主轴动态加载装置，模拟主轴真实工况下的受力，以满足主轴性能及可靠性的研究。
[0003]因此，为解决以上问题，需要提出了能够更加准确的模拟电主轴的实际工作状态的电主轴刚度测试装置。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种能够更加准确的模拟电主轴的实际工作状态的电主轴刚度测试装置。本发明的电主轴刚度测试装置包括电磁加载装置和电路控制模块，电磁加载装置包括与电主轴同轴固定连接的导磁环和套设于导磁环外的励磁装置，电路控制模块用于控制励磁装置中的电路；
[0005]进一步，所述励磁装置包括铁心和缠绕于铁芯的用于沿导磁环径向为其提供磁通的线圈，铁心包括与导磁环同轴设置的外圈和固定连接于外圈内壁与外圈一体成型的铁齿对，铁齿对包括两个沿铁心径向设置的铁齿，线圈依次缠绕于两铁齿上且两铁齿上线圈的电路流向相反；
[0006]进一步，所述铁齿对沿铁心周向均勾设直多对；
[0007]进一步，所述电路控制模块包括计算机、数模转换器、电源和功率放大器，计算机信号输出端通过数模转换器与功率放大器信号输入端连接，功率放大器输出端电连接于所述线圈，电源电连接于功率放大器并为功率放大器供电；
[0008]进一步，所述铁齿对沿铁心周向均匀设有4对，功率放大器相应的设置4个输出端;[0009]进一步，所述励磁装置还包括与铁心下侧固定连接的调节机构；
[0010]进一步，所述调节机构包括基座和调节平台，调节平台上端通过支架与铁心外圈固定连接，调节平台下端通过丝杆传动机构与基座滑动连接，丝杆传动机构包括与基座固定连接的丝杆和设于调节平台上与丝杆相配合的螺纹孔；
[0011]进一步，所述丝杠传动机构为利用两个十字交叉的丝杠控制滑台移动的十字滑台结构；两个丝杠分别沿铁心轴向和水平径向设置且两丝杠一端设有调节旋钮；
[0012]进一步，所述铁心由工业纯铁制作而成。
[0013]本发明的有益效果是:本发明的电主轴刚度测试装置，能够实现对高速电主轴动态加载，相对于静态实验和空载试验，本发明的电主轴刚度测试装置能够更加准确的模拟电主轴的实际工作状态，为电主轴的设计及优化提出建设性意见，同时装置零件易于系列化和标准化的设计制造、装置结构简单紧凑，易于装配和维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0015]图1为本发明的结构示意图；
[0016]图2为图1的右视图；
[0017]图3为电路控制模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]图1为本发明的结构示意图，图2为图1的右视图，图3为电路控制模块的结构示意图。如图所示，本实施例中的电主轴3刚度测试装置，包括电磁加载装置和电路控制模块，电磁加载装置包括与电主轴3同轴固定连接的导磁环6和套设于导磁环6外的励磁装置，电路控制模块用于控制励磁装置中的电路。
[0019]本实施例中，所述励磁装置包括铁心4和缠绕于铁芯的用于沿导磁环6径向为其提供磁通的线圈5，铁心4包括与导磁环6同轴设置的外圈9和固定连接于外圈9内壁与外圈9 一体成型的铁齿对10，铁齿对10包括两个沿铁心4径向设置的铁齿，线圈5依次缠绕于两铁齿上且两铁齿上线圈5的电路流向相反，铁心4由软磁材料制成，在铁齿处，顺时针绕上预订数目的线圈5，并将两个铁齿上的线圈5按照规定方式连接起来，使其电流方向相反，每一对齿上的两个线圈5只剩下一个输入端和一个输出端。将导磁环6放进铁心4中部，铁心4与导磁环6之间留有预定间隙，线圈5通电时，铁心4、导磁环6和预留间隙形成闭合磁路，产生电磁力，从而实现对电主轴3的动态加载。
[0020]本实施例中，所述铁齿对10沿铁心4周向均匀设置多对，多对铁齿对10能实现多种信号产生的电磁力同时对电主轴3进行加载，能更加真实的模拟电主轴3工作中受到的载荷，从而更好的测试出其性能。
[0021]本实施例中，所述电路控制模块包括计算机14、数模转换器13、电源12和功率放大器11，计算机14信号输出端通过数模转换器13与功率放大器11信号输入端连接，功率放大器11输出端电连接于所述线圈5，电源12电连接于功率放大器11并为功率放大器11供电，当系统工作时，将加载信号写入计算机14，通过应用程序分析产生数字信号，通过数模转换，并经由放大器放大后输入线圈5,从而生成磁场,产生电磁力，完成对高速电主轴3的动态加载。电源12可产生脉冲信号、阶跃信号、正弦信号、方波信号以及任意两种信号的
叠加信号。
[0022]本实施例中，所述铁齿对10沿铁心4周向均匀设有4对，水平方向左右各I对，竖直方向上下各I对。功率放大器11相应的设置4个输出端,放大器输出分为4路,分别与4个线圈5的出线端相连，使4个线圈5得到独立的控制。
[0023]本实施例中，所述励磁装置还包括与铁心4下侧固定连接的调节机构，调节机构用于调节铁心4与导磁环6的相对位置，使铁心4轴线和导磁环6的轴线重合，使铁心4端面和导磁环6的端面重合，从而使导磁环6和铁心4的间隙均匀。
[0024]本实施例中，所述调节机构包括基座I和调节平台2，调节平台2上端通过支架7与铁心4外圈9固定连接，调节平台2下端通过丝杆传动机构与基座I滑动连接，丝杆传动机构包括与基座I固定连接的丝杆和设于调节平台2上与丝杆相配合的螺纹孔，采用精密的丝杆传动机构对铁心4的位置进行调节，能精确的控制铁心4的位置，使导磁环6和铁心4的间隙均匀。
[0025]本实施例中，所述丝杠传动机构为利用两个十字交叉的丝杠控制滑台移动的十字滑台结构，两个丝杠分别沿铁心4轴向和水平径向设置且两丝杠一端设有调节旋钮8，采用十字滑台结构可使铁心4具有两个方向的自由度。同时，设置丝杆一端设置有水平方向调节旋钮8和垂直方向调节旋钮8，可以通过对铁心4的轴线和端面的位置进行调节，使其轴线和导铁心4的轴线重合，使其端面和导磁环6的端面重合，从而使导磁环6和铁心4的间隙均匀，调节好位置后将丝杆上的锁紧螺钉锁死。
[0026]本实施例中，所述铁心4由工业纯铁制作而成，工业纯铁为软磁材料，具有低矫顽力和高磁通率等优点，用其制造的铁心4能保证对电主轴3加载的可靠性。
【权利要求】
1.一种电主轴刚度测试装置，其特征在于:包括电磁加载装置和电路控制模块；所述电磁加载装置包括与电主轴同轴固定连接的导磁环和套设于导磁环外的励磁装置；所述电路控制模块用于控制励磁装置中的电路。
2.根据权利要求1所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述励磁装置包括铁心和缠绕于铁芯的用于沿导磁环径向为其提供磁通的线圈；所述铁心包括与导磁环同轴设置的外圈和固定连接于外圈内壁与外圈一体成型的铁齿对；所述铁齿对包括两个沿铁心径向设置的铁齿；所述线圈依次缠绕于两铁齿上且两铁齿上线圈的电路流向相反。
3.根据权利要求2所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述铁齿对沿铁心周向均匀设置多对。
4.根据权利要求3所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述电路控制模块包括计算机、数模转换器、电源和功率放大器；所述计算机信号输出端通过数模转换器与功率放大器信号输入端连接，功率放大器输出端电连接于所述线圈；所述电源电连接于功率放大器并为功率放大器供电。
5.根据权利要求4所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述铁齿对沿铁心周向均匀设有4对；所述功率放大器相应的设置4个输出端。
6.根据权利要求5所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述励磁装置还包括与铁心下侧固定连接的调节机构。
7.根据权利要求6所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述调节机构包括基座和调节平台；所述调节平台上端通过支架与铁心外圈固定连接，调节平台下端通过丝杆传动机构与基座滑动连接。所述丝杆传动机构包括与基座固定连接的丝杆和设于调节平台上与丝杆相配合的螺纹孔。
8.根据权利要求7所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述丝杠传动机构为利用两个十字交叉的丝杠控制滑台移动的十字滑台结构；两个丝杠分别沿铁心轴向和水平径向设置且两丝杠一端设有调节旋钮。
9.根据权利要求8所述的电主轴刚度测试装置，其特征在于:所述铁心由工业纯铁制作而成。
【文档编号】G01M13/00GK103868683SQ201410088140
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】合烨, 李培明, 卢艳, 陈小安 申请人:重庆大学