专利名称：一种基于umac的电主轴自动测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试系统，特别是涉及一种基于UMAC的电主轴自动测试系统。
背景技术：
高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，其技术水平的高低和拥 有量的多少是衡量一个国家制造业水平高低的标志。陶瓷电主轴单元是一种直接依赖于高 性能工程陶瓷材料与精密加工、高速精密陶瓷轴承、高性能电机与伺服驱动、油气润滑与冷 却、精密制造与装配等关键技术的高度机电一体化的数控机床核心功能部件，其性能好坏 在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。随着高速加工技术的发展与数控机 床技术的进步，电主轴单元技术有向高速/超高速、大功率、大扭矩、高精度、高刚度、高可 靠性、长寿命以及精确定位控制等方向发展的总体趋势。生产高质量的电主轴，离不开电主轴性能检测这一重要环节，它不仅保证合格的 产品出厂，而且有利于总结生产过程存在的不足，为改进电主轴的性能及相关产品的开发 提供依据。目前，我国还没有一套较为系统性、完整性的电主轴自动测试系统。基于这种状 况研制出一套电主轴自动测试与分析系统，找出产品存在的不足，提高产品的质量和性能， 提高经济效益，提高市场竞争力有着重要的指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于UMAC的电主轴自动测试系统。本系统能对电主 轴进行空负载温升特性、调速负载特性、动静态特性测试。从所测特性可以分析出电主轴性 能上存在的不足，从而优化电主轴的设计。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，包括有基于振动测试仪的动态性能检测系统、 基于测功机的空负载特性测试系统以及基于UMAC的控制系统，DASP振动和噪声测试系 统测量电主轴运行时系统的振动特性，将加速度传感器黏在电主轴外壳上采集信号，通过 DASP系统的分析软件对信号进行FFT处理，获取电主轴系统的振动信号频谱图；电主轴的 调速负载特性是电主轴在整个调速范围内输出转矩及输出功率的特性曲线，测功机通过三 相电参数测量仪测量电主轴输入参数；转矩转速传感器测量电主轴的输出参数；UMAC首先 接收来自上位计算机发出的相关指令，然后通过其输出端口将信号发至变频器，变频器完 成相应的操作。所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，所述的基于振动测试仪的动态性 能检测系统，采用热电偶测温法测量主轴前端轴承外圈的温升。所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，所述的基于测功机的空负载特性 测试系统，它的自动测试软件直接输出电主轴的空负载特性曲线以及调速负载特性曲线。所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，所述的UMAC的控制系统，是一套3U 结构的欧洲标准卡组成的模块化控制器。
本发明的优点与效果是
该系统测量电主轴的相关性能指标参数，具有测试精度高、重复性好且运行稳定性强， 及测试效率高、使用寿命长、工作简便的特点，满足加工企业和科研单位生产和科研使用。本系统可以应用于各种型号的电主轴性能测试，可以完成空负载温升实验、调速 负载性能实验、激振试验和动静态特性实验等，安装方便，测试准确，性能良好，较好的满足 了测试要求。本发明提供的基于UMAC的电主轴自动测试系统不但可以提高我国高速电主轴性 能的改进，而且也能进一步提高我国在高速数控机床方面的竞争力，对于推动我国高档数 控机床的研制开发工作起到了积极的作用。
图1为系统测试功能图2为动态性能检测系统方框图； 图3为空负载特性测试系统方框图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行详细说明。本系统的设计方案如下
UMAC (Universal Motion and Automation Controller) : —禾中$ 3U g丰勾白勺@ 洲标准卡组成的模块化Turbo PMAC2系统级控制器。其控制配线及安装简便，有内置1/0 和电源模块，且可以通过USB、Ethernet或MACRO等通讯方式实现与主计算机的高速通讯。 在本测试系统中，UMAC主要用于完成两个功能一是变频器的控制；二是加载用电主轴的 控制。而这两个功能也主要是通过UMAC的通信线路来实现的。在具体的实现过程中，UMAC 首先接收来自上位计算机发出的相关指令(如增大或减小变频器的设定频率等)，然后通过 其输出端口将信号发至变频器(此时，变频器的相关参数设置中，频率的给定方式应设为外 部端子)，变频器将完成相应的操作。振动是主轴动态特性的关键指标之一，直接影响工件的表面加工质量。DASP振动 和噪声测试系统主要用于测量电主轴运行时系统的振动特性，将加速度传感器黏在电主轴 外壳上采集信号，通过DASP系统的分析软件对信号进行FFT处理，获取电主轴系统的振动 信号频谱图，从而可以在线监测电主轴的动态特性。如图1所示。温升是电主轴热态特性 的重要指标，它综合反映了电主轴的设计、制造水平和材料质量。主轴的温度过高会影响运 行精度，严重时可以影响轴承烧伤，因此轴承的热特性制约其提高转速。本系统采用热电偶 测温法测量主轴前端轴承外圈的温升。如图2所示。电主轴的调速负载特性是指电主轴在整个调速范围内输出转矩及输出功率的特 性曲线，是电主轴的重要性能指标。测量电主轴负载特性的目的在于获取电主轴的调速负 载特性。检验电主轴在额定运行情况下的主要技术性能指标(如转速、转矩、输出功率等)， 同时还可以了解电主轴各项性能指标随负载变化的情况。测功机是通过三相电参数测量仪 测量电主轴输入参数，包括电压、电流及输入功率、频率等；转矩转速传感器测量电主轴的 输出参数，包括转矩、转速。它的自动测试软件可以直接输出电主轴的空负载特性曲线以及调速负载特性曲线。如图3所示。
权利要求
1.一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，包括有基于振动测试仪的动态性能检测系 统、基于测功机的空负载特性测试系统以及基于UMAC的控制系统，其特征在于DASP振动和 噪声测试系统测量电主轴运行时系统的振动特性，将加速度传感器黏在电主轴外壳上采集 信号，通过DASP系统的分析软件对信号进行FFT处理，获取电主轴系统的振动信号频谱图； 电主轴的调速负载特性是电主轴在整个调速范围内输出转矩及输出功率的特性曲线，测功 机通过三相电参数测量仪测量电主轴输入参数；转矩转速传感器测量电主轴的输出参数； UMAC首先接收来自上位计算机发出的相关指令，然后通过其输出端口将信号发至变频器， 变频器完成相应的操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，其特征在于，所述的 基于振动测试仪的动态性能检测系统，采用热电偶测温法测量主轴前端轴承外圈的温升。
3.根据权利要求1所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，其特征在于，所述的 基于测功机的空负载特性测试系统，它的自动测试软件直接输出电主轴的空负载特性曲线 以及调速负载特性曲线。
4.根据权利要求1所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，其特征在于，所述的 UMAC的控制系统，是一套3U结构的欧洲标准卡组成的模块化控制器。
全文摘要
一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，涉及一种测试系统，包括有基于振动测试仪的动态性能检测系统、基于测功机的空负载特性测试系统以及基于UMAC的控制系统，其特征在于DASP振动和噪声测试系统用于测量电主轴运行时系统的振动特性；电主轴的调速负载特性是电主轴在整个调速范围内输出转矩及输出功率的特性曲线，测功机通过三相电参数测量仪测量电主轴输入参数；UMAC首先接收来自上位计算机发出的相关指令，然后通过其输出端口将信号发至变频器。本系统能对电主轴进行空负载温升特性、调速负载特性、动静态特性测试。从所测特性可以分析出电主轴性能上存在的不足，从而优化电主轴的设计。
文档编号G01K7/04GK102095575SQ20101056523
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者吴玉厚, 张丽秀, 张珂 申请人:沈阳建筑大学