一种主轴刚性检测装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及主轴刚性检测技术领域，特别涉及一种主轴刚性检测装置及其使用方法。


背景技术：

2.主轴，是指从发动机或电动机接受动力并将它传给其它机件的轴。加工中心的精切削主轴为确保其使用精准度，通常需要进行主轴轴向刚度的测试。现有的主轴刚性检测方案，只能在主轴安装过程中通过单个轴承的安装配合量，来推测单颗轴承的安装预紧力，然后通过相关计算方案得出整支主轴的“计算轴向刚度”，其中存在了较大的误差，且操作较为复杂，变量较多，测量一致性较差，难以作为独立判定依据。故此，我们提出一种主轴刚性检测装置及其使用方法。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种主轴刚性检测装置及其使用方法，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
5.一种主轴刚性检测装置，包括主轴、检测部分、施力部分和控制器，所述主轴外表面右部固定套接有法兰盘，所述法兰盘右端设置有八个左右贯通的孔洞，八个所述孔洞呈环形阵列分布，所述主轴右端中部设置有轴芯，所述轴芯右端中部设置有口部，所述检测部分位于主轴正右方，所述施力部分位于检测部分正右方，所述控制器与检测部分电性连接，所述控制器前端中部设置有显示屏，所述控制器前端下部设置有控制按钮。
6.优选的，所述检测部分包括承载板，所述承载板右端固定安装有压力传感器，所述压力传感器右端固定安装有螺纹空心管，所述压力传感器右端固定安装有精密位移传感器，所述精密位移传感器位于螺纹空心管内部，所述螺纹空心管外表面螺纹连接有保护螺丝，所述压力传感器和精密位移传感器均与控制器电性连接。
7.优选的，所述承载板包括深入部，所述深入部呈左窄右宽的圆台形结构，所述深入部右端面直径小于口部直径，所述深入部右端固定安装有按压部，所述按压部直径大于轴芯直径。
8.优选的，所述施力部分包括连接板，所述连接板左端固定安装有八个连接柱，八个所述连接柱分别位于八个孔洞正右方，所述连接柱左端固定安装有螺纹柱，所述螺纹柱外表面螺纹穿插连接有螺母，所述连接板右端中部穿插固定连接有固定座，所述固定座左端面贯穿连接板的左端面并延伸至连接板的右方，所述固定座左端螺纹穿插活动连接有施力丝杆，所述施力丝杆左端设置有施力头，所述施力丝杆右部设置有手轮。
9.优选的，所述连接柱直径大于孔洞的直径，所述螺纹柱的直径小于孔洞的直径。
10.优选的，所述施力头右端固定安装有螺纹杆，所述施力丝杆左端开有螺纹孔，所述螺纹孔与螺纹杆相匹配，所述施力丝杆右端固定安装有八棱杆。
11.优选的，所述手轮右端开有左右贯通的穿孔，所述手轮右端设置有固定帽，所述固定帽与手轮之间螺纹连接有固定螺丝。
12.优选的，所述固定帽左端开有八棱孔，所述八棱孔与八棱杆相匹配。
13.优选的，所述施力头左端面直径大于保护螺丝右端面的直径。
14.一种主轴刚性检测装置的使用方法，其步骤如下：
15.(一)、检测部分安装：将精密位移传感器安装在螺纹空心管的内部，使用控制器同时连接压力传感器和精密位移传感器，这样控制器就可以同时检测到压力传感器和精密位移传感器的输入信号，再将压力传感器安装在承载板的按压部右端面，为了避免压力过大损坏压力传感器的感应面，特在螺纹空心管尾部锁好一个保护螺丝，此部分构成了检测部分；
16.(二)、施力部分安装：将固定座锁在连接板上，再将固定帽通过固定螺丝固定在手轮上，将手轮上的穿孔穿过八棱杆，并将八棱杆放置在八棱孔中，完成手轮与施力丝杆的连接，然后通过旋转手轮把施力丝杆拧进固定座，再通过螺纹杆将施力头与施力丝杆左端面的螺纹孔进行连接，最后将螺纹柱贯穿孔洞，使用螺母将螺纹杆固定在法兰盘上，将主轴和连接板连接到一起，此部分为施力部分；
17.(三)、检测过程：把检测部分中承载板的深入部放在主轴的口部，缓缓旋转手轮，带动施力丝杆向左挤压锁在压力传感器上的保护螺丝，承载板上的按压部同步挤压轴芯，轴芯会产生相应的反作用力，同时轴芯会向左发生一段的位移，此时压力传感器能检测到其反作用力，同时精密位移传感器测量出轴芯向左的位移量，并将信号输入到控制器中；
18.(四)、检测结果：在控制器上预设好计算方案，在测量时，控制器会接收到压力传感器和精密位移传感器的输入信号，通过预设的计算方案计算出结果，并实时显示在显示屏上。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.1、本发明中，通过量程精确的压力传感器测量出轴芯向内压入一定位移之后，回弹力的大小，同时通过精密位移传感器，检测出主轴轴芯向内的位移量，然后通过控制器内部设置的计算方案，实时显示出主轴在一定区间内的轴向刚度的具体数值，即直接测量出组装后和跑合完成后的主轴轴向刚性大小。
21.2、本发明中，通过控制器内部的预先设置的计算方案，使得电性连接压力传感器的控制器可以直接代入参数，在测量刚性的时候同步显示测量结果，达到实时显示的目的。
22.3、本发明中，通过施力丝杆上特制精密螺纹分度牙，缓慢压入时能防止回弹，使得测量过程更加易操作，并且能有效提高检测精度。
23.4、本发明中，所述的承载板属于适配部件，可根据主轴轴芯口部直径的不同进行更换，更换步骤简单，具备普适性。
附图说明
24.图1为本发明一种主轴刚性检测装置的整体结构图；
25.图2为本发明一种主轴刚性检测装置的部分结构检测效果示意图；
26.图3为本发明一种主轴刚性检测装置的主轴的整体结构示意图；
27.图4为本发明一种主轴刚性检测装置的检测部分的整体结构爆炸图；
28.图5为本发明一种主轴刚性检测装置的检测部分的整体结构示意图；
29.图6为本发明一种主轴刚性检测装置的施力部分的整体结构示意图；
30.图7为本发明一种主轴刚性检测装置的检测部分的部分结构爆炸图；
31.图8为本发明一种主轴刚性检测装置的连接板的整体结构示意图；
32.图9为本发明一种主轴刚性检测装置的施力丝杆的整体结构示意图；
33.图10为本发明一种主轴刚性检测装置的固定帽的整体结构示意图；
34.图11为本发明一种主轴刚性检测装置的控制器的整体结构示意图。
35.图中：1、主轴；2、法兰盘；3、孔洞；4、口部；5、检测部分；6、施力部分；7、控制器；8、显示屏；9、控制按钮；10、轴芯；21、承载板；22、压力传感器；23、螺纹空心管；24、精密位移传感器；25、保护螺丝；31、深入部；32、按压部；41、连接板；42、连接柱；43、螺纹柱；44、螺母；45、固定座；46、施力丝杆；47、施力头；48、手轮；51、螺纹杆；52、八棱杆；61、穿孔；62、固定帽；63、固定螺丝；71、螺纹孔；81、八棱孔。
具体实施方式
36.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.如图1
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11所示，一种主轴刚性检测装置，包括主轴1、检测部分5、施力部分6和控制器7，主轴1外表面右部固定套接有法兰盘2，法兰盘2右端设置有八个左右贯通的孔洞3，八个孔洞3呈环形阵列分布，主轴1右端中部设置有轴芯10，轴芯10右端中部设置有口部4，检测部分5位于主轴1正右方，施力部分6位于检测部分5正右方，控制器7与检测部分5电性连接，控制器7前端中部设置有显示屏8，控制器7前端下部设置有控制按钮9。
40.检测部分5包括承载板21，承载板21右端固定安装有压力传感器22，压力传感器22右端固定安装有螺纹空心管23，压力传感器22右端固定安装有精密位移传感器24，精密位移传感器24位于螺纹空心管23内部，螺纹空心管23外表面螺纹连接有保护螺丝25，压力传感器22和精密位移传感器24均与控制器7电性连接，压力传感器22和精密位移传感器24均为现有技术，保护螺丝25右端面为高刚性材质，螺纹空心管23的长度大于精密位移传感器24的长度。
41.承载板21包括深入部31，深入部31呈左窄右宽的圆台形结构，深入部31右端面直径小于口部4直径，深入部31右端固定安装有按压部32，按压部32直径大于轴芯10直径，按
压部32右端面和压力传感器22左端面之间可进行拆卸。
42.施力部分6包括连接板41，连接板41左端固定安装有八个连接柱42，八个连接柱42分别位于八个孔洞3正右方，连接柱42左端固定安装有螺纹柱43，螺纹柱43外表面螺纹穿插连接有螺母44，连接板41右端中部穿插固定连接有固定座45，固定座45左端面贯穿连接板41的左端面并延伸至连接板41的右方，固定座45左端螺纹穿插活动连接有施力丝杆46，施力丝杆46左端设置有施力头47，施力丝杆46右部设置有手轮48，施力丝杆46上特制精密螺纹分度牙。
43.连接柱42直径大于孔洞3的直径，螺纹柱43的直径小于孔洞3的直径，施力部分6安装时，连接柱42左端面与法兰盘2右端面接触。
44.施力头47右端固定安装有螺纹杆51，施力丝杆46左端开有螺纹孔71，螺纹孔71与螺纹杆51相匹配，施力丝杆46右端固定安装有八棱杆52，八棱杆52配合固定帽62使得手轮48转动时可以带动施力丝杆46转动。
45.手轮48右端开有左右贯通的穿孔61，手轮48右端设置有固定帽62，固定帽62与手轮48之间螺纹连接有固定螺丝63，固定帽62与施力丝杆46相匹配。
46.固定帽62左端开有八棱孔81，八棱孔81与八棱杆52相匹配。
47.施力头47左端面直径大于保护螺丝25右端面的直径，施力头47左端面为高硬度材质。
48.本发明中，通过通过量程精确的压力传感器22测量出轴芯10向内压入一定位移之后，回弹力的大小，同时通过精密位移传感器24，检测出主轴1轴芯10向内的位移量，然后通过控制器7内部设置的计算方案，实时显示出主轴1在一定区间内的轴向刚度的具体数值，即直接测量出组装后和跑合完成后的主轴1轴向刚性大小，通过控制器7内部的预先设置的计算方案，使得电性连接压力传感器22的控制器7可以直接代入参数，在测量刚性的时候同步显示测量结果，达到实时显示的目的，通过施力丝杆46上特制精密螺纹分度牙，缓慢压入时能防止回弹，使得测量过程更加易操作，并且能有效提高检测精度，所述的承载板21属于适配部件，可根据主轴1轴芯10口部4直径的不同进行更换，更换步骤简单，具备普适性。
49.一种主轴刚性检测装置的使用方法，其步骤如下：
50.(一)、检测部分安装：将精密位移传感器安装在螺纹空心管的内部，使用控制器同时连接压力传感器和精密位移传感器，这样控制器就可以同时检测到压力传感器和精密位移传感器的输入信号，再将压力传感器安装在承载板的按压部右端面，为了避免压力过大损坏压力传感器的感应面，特在螺纹空心管尾部锁好一个保护螺丝，此部分构成了检测部分；
51.(二)、施力部分安装：将固定座锁在连接板上，再将固定帽通过固定螺丝固定在手轮上，将手轮上的穿孔穿过八棱杆，并将八棱杆放置在八棱孔中，完成手轮与施力丝杆的连接，然后通过旋转手轮把施力丝杆拧进固定座，再通过螺纹杆将施力头与施力丝杆左端面的螺纹孔进行连接，最后将螺纹柱贯穿孔洞，使用螺母将螺纹杆固定在法兰盘上，将主轴和连接板连接到一起，此部分为施力部分；
52.(三)、检测过程：把检测部分中承载板的深入部放在主轴的口部，缓缓旋转手轮，带动施力丝杆向左挤压锁在压力传感器上的保护螺丝，承载板上的按压部同步挤压轴芯，轴芯会产生相应的反作用力，同时轴芯会向左发生一段的位移，此时压力传感器能检测到
其反作用力，同时精密位移传感器测量出轴芯向左的位移量，并将信号输入到控制器中；
53.(四)、检测结果：在控制器上预设好计算方案，在测量时，控制器会接收到压力传感器和精密位移传感器的输入信号，通过预设的计算方案计算出结果，并实时显示在显示屏上。
54.本发明中，通过压力传感器和精密位移传感器配合控制器可直接测量出组装后和跑合完成后的主轴轴向刚性大小，通过控制器内部的预先设置的计算方案，在测量刚性的时候同步显示测量结果，操作简单，精准度高，普适性强。
55.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。