一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置及方法

本发明涉及一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置及方法，属于精密设备。

背景技术：

1、随着制造业的高速发展，我国加快推进科技体制改革，促进高技术含量、高附加值产业的发展，高端制造领域的快速发展，自动化程度的不断提高，轴承是当今社会发展不可或缺的一个重要机械组成原件，空气轴承(气浮轴承)应用于许多高端领域上，如航空航天，精密测量。在对气浮轴承的性能研究中，径向气浮轴承的偏心是重要的影响因素，主轴的加工精密性会改变气浮轴承的偏心特性，在实际工况中由于主轴会出现锥型转动而产生角偏位，形成气膜动压效应，因此本发现可测量气浮轴承振幅特性为研究主轴加工精密性提供了技术支持。

2、为了解决上述问题，本发明提出一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置及方法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，提供了一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置及方法。

2、本发明的技术方案是：一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，包括主轴，所述主轴外侧套设有气浮轴承，所述气浮轴承与主轴之间为间隙配合，且两者之间产生气体动压效应；外界空压机对气浮轴承输入高压气体，两者之间产生气体动压效应，主轴对气浮轴承的偏心使上下气膜厚度不一样，气浮轴承在气膜的支撑下有了支撑力；

3、所述主轴一端固设在联轴器上，所述联轴器与电机的输出轴固定连接；

4、所述气浮轴承上侧固定安装有激光测振仪，所述激光测振仪的检测由激光测振仪通过数据线连接至计算机。

5、优选地，所述气浮轴承两侧表面均固定安装有支撑架，所述支撑架通过螺栓固定安装在水平面上。

6、优选地，所述气浮轴承顶端表面通过螺丝固定安装有定滑轮。

7、优选地，所述定滑轮外侧活动套设有铁丝，且铁丝两端分别位于气浮轴承两侧，所述铁丝两端均固定连接有砝码，且砝码通过铁丝被定滑轮吊起水平。

8、优选地，所述气浮轴承与外界空压机连接，所述气浮轴承表面均匀的开设有节流孔。

9、优选地，所述电机由支撑板通过螺栓固定安装在水平面上，且使联轴器的圆心与气浮轴承的圆心水平重合。

10、优选地，基于激光测振仪测量主轴加工精密性的方法：由激光测振仪检测气浮轴承的振幅动态特性，通过与标准主轴形成的振幅信号相比较，得出主轴和气浮轴承之间气膜阻尼强弱，即得出静压气浮轴承内所产生的气膜刚度，从而得出主轴的制造精密性。

11、本发明的有益效果：本发明通过空压机向静压气浮轴承输送高压气体，在轴与轴承间产生动压效应使之形成压力气膜，轴承内圈与主轴外圈不直接接触。在输送高压气体过程中，静压径向气浮轴承振幅随着气膜刚度的变化不停振动，通过激光测振仪捕捉，由数据线连接在计算机软件上输出振幅信号，通过与标准主轴形成的振幅信号相比较，能实现对主轴加工精密性的检测；本发明的优势基于静压径向气浮轴承气膜阻尼原理，通过激光测振仪将气膜厚度与轴承振幅进行标定，利用输出振幅动态特性测量气浮轴承内部上下气膜厚度，进而得到了气浮主轴制造精密性。

12、本发明结构简单，通过激光测振仪原理提高了主轴加工的精确性，本装置无需封闭，清洁无污染，实验台结构合理，对检测环境要求不高，普遍适用。

技术特征：

1.一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，包括主轴(4)，其特征在于：所述主轴(4)外侧套设有气浮轴承(7)，所述气浮轴承(7)与主轴(4)之间为间隙配合，且两者之间产生气体动压效应；

2.根据权利要求1所述的一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，其特征在于：所述气浮轴承(7)两侧表面均固定安装有支撑架(9)，所述支撑架(9)通过螺栓固定安装在水平面上。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，其特征在于：所述气浮轴承(7)顶端表面通过螺丝(12)固定安装有定滑轮(5)。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，其特征在于：所述定滑轮(5)外侧活动套设有铁丝(10)，且铁丝(10)两端分别位于气浮轴承(7)两侧，所述铁丝(11)两端均固定连接有砝码(11)，且砝码(11)通过铁丝(10)被定滑轮(5)吊起水平。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，其特征在于：所述气浮轴承(7)与外界空压机连接，所述气浮轴承(7)表面均匀的开设有节流孔(13)。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置，其特征在于：所述电机(1)由支撑板(2)通过螺栓固定安装在水平面上，且使联轴器(3)的圆心与气浮轴承(7)的圆心水平重合。

7.根据权利要求1所述的一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的方法，其特征在于：由激光测振仪(6)检测气浮轴承(7)的振幅动态特性，通过与标准主轴形成的振幅信号相比较，得出主轴(4)和气浮轴承(7)之间气膜阻尼强弱，即得出静压气浮轴承(7)内所产生的气膜刚度，从而得出主轴(4)的制造精密性。

技术总结
本发明涉及一种基于激光测振仪测量主轴加工精密性的装置及方法，属于精密设备技术领域；本发明主轴上的气浮轴承上端采用铁丝连接，铁丝分为左右两边并悬挂重物，通过支架和定滑轮连接使气浮轴承能够水平悬空，此时主轴与气浮轴承间存在偏心，在气浮轴承上方安装激光测振仪，对气浮轴承的振幅进行测量，再依次电连接至计算机。主轴端通过联轴器连接电机。本发明的优势基于动静压径向气浮轴承气膜阻尼原理通过激光测振仪将气膜厚度与轴承振幅进行标定，利用输出振幅动态特性测量气浮轴承内部上下气膜厚度，进而得到了气浮主轴制造精密性。

技术研发人员：贺满江,龙威,卢思臣,自健龙,张雨森,钱海峰,张治红,印玉廷,桂浦腾,王杰,王小华,冯郎,林婷婷,乔妍
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11