一种电主轴性能测试台架的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机床部件的性能测量技术领域，具体是一种电主轴性能测试台架。
【背景技术】
[0002]随着现代加工向高速化的迅速发展，对机床主轴的要求越来越高，电主轴(又称内装式主轴单元)具有结构紧凑、高速、高精度的特点，已成为高速加工机床的重要功能部件之一，因其转速高达每分钟十万转以上，对电主轴的功率、转矩、转速等性能参数的测试难度大。
[0003]目前，电主轴性能参数检测是将电主轴直接与测功机连接进行测量，但现有测功机的最高转速为30000rpm，所以难以满足高速电主轴的测量要求。高速测量的数据采集可通过光电耦合检测技术实现，但为了保证电主轴高速转动运行平稳，被测电主轴、加载电主轴和光电检测装置的弹性轴必须严格对中，因此，要求电主轴性能测试台架具有同轴度高精度调整的功能，现虽有“一种电主轴性能测试台(CN201110140866.9) ”的测试台架，但该台架只能进行三维调整，若被测电主轴与加载电主轴的轴线不平行，则无法调整，且其调整精度受到滑道间隙的制约，难以满足高速测试的同轴度要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种采用光电检测技术进行数据采集、由加载电主轴对被测电主轴施加载荷，实时检测被测电主轴性能参数的测试台架。
[0005]本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的:该电主轴性能测试台架，用于电主轴性能参数的实时检测；它包括一个水平放置的安装底座，在安装底座上的两端分别固定有二个支座组件，被测电主轴和加载电主轴的两端分别由支座组件上固结的三爪卡盘夹持；光电检测装置固定在安装底座上的中间，光电检测装置的弹性轴两端分别与被测电主轴和加载电主轴的输出轴联接，并使加载电主轴、弹性轴和被测电主轴的回转轴线在同一轴线上；所述被测电主轴通过变频装置控制试验检测转速；所述加载电主轴通过能量回馈装置控制载荷大小，以适应被测电主轴不同转速测试的载荷要求；所述光电检测装置根据光电耦合技术，实时采集其弹性轴的运动学和动力学参数，通过测量电路的处理，得出被测电主轴的实时性能参数。
[0006]具体的，所述支座组件包括一个固定于安装底座上的方框形的支座，四个楔形块将一个外纵截面和外横截面均为平行四边形的浮动架夹持在支座的方框内，浮动架的四个侧面均为与楔形块斜面配合的斜面；所述支座的方框内壁四个面上均设有一个纵向导向槽，所述楔形块的平面上设有与导向槽配合的凸起滑块；所述楔形块内设纵向螺孔，通过调节螺钉将楔形块固定于支座内；所述三爪卡盘通过螺钉固定于浮动架的外侧端面上。
[0007]本发明上述安装底座给安装其上的设备提供精准的平面基准；上述三爪卡盘，是具有高精度、自定心的电主轴夹持装置。浮动架与三爪卡盘用螺钉固结；楔形块、调节螺钉与支座组成螺旋机构，转动支座组件中对称位置的调节螺钉，则楔形块作直线运动，且对称位置的两个楔形块的斜面分别脱开和挤压浮动架相对应斜面，迫使浮动架上、下(或左、右)移动。通过四个支座组件调节螺钉的配合转动，可对电主轴进行五自由度调整，以满足被测电主轴、加载电主轴和光电检测装置弹性轴的同轴度要求。因此，本发明结构虽简单，却能方便地调节被测电主轴、加载电主轴和光电检测装置弹性轴的同轴度，满足高速测试的同轴度要求。
【附图说明】
[0008]图1是本发明实施例的整体结构主视图。
[0009]图2是图1的俯视图。
[0010]图3是图1中楔形块的左视图。
[0011]图4是图3的侧面剖视图。
[0012]图5是图1中浮动架的主视图。
[0013]图6是图5的左视图。
[0014]图7是图1中支座的左视图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0016]参见图1、图2，本实施例包括水平放置的安装底座1，在安装底座I上的两端分别固定有二个支座组件10，被测电主轴9和加载电主轴3的两端分别由支座组件10上固结的三爪卡盘2夹持；光电检测装置4固定在安装底座I上的中间，光电检测装置4的弹性轴两端分别与被测电主轴9和加载电主轴3的输出轴联接，并使加载电主轴3、弹性轴和被测电主轴9的回转轴线在同一轴线上；被测电主轴9通过变频装置控制试验检测转速；加载电主轴3通过能量回馈装置控制载荷大小，以适应被测电主轴不同转速测试的载荷要求；光电检测装置4根据光电耦合技术，实时采集其弹性轴的运动学和动力学参数，通过测量电路的处理，得出被测电主轴9的实时性能参数。
[0017]同时参见图3至图7，支座组件10包括固定于安装底座I上的方框形的支座7，四个楔形块6将外纵截面和外横截面均为平行四边形的浮动架5夹持在支座7的方框内，浮动架5的四个侧面均为与楔形块6斜面配合的斜面；支座7的方框内壁四个面上均设有一个纵向导向槽71，楔形块6的平面上设有与导向槽配合的凸起滑块61 ;楔形块6内设纵向螺孔62，通过调节螺钉8将楔形块6固定于支座7内；三爪卡盘2通过螺钉固定于浮动架5 (如图5所示)的左侧端面上。
[0018]本发明的工作原理是:
[0019]在安装底座I上固定带有三爪卡盘2的四个支座组件10，将加载电主轴3和被测电主轴9分别固定在相应的二组支座组件10的三爪卡盘2上，并用光电检测装置4的弹性轴将加载电主轴3和被测电主轴9的输出轴连接在一起。
[0020]当加载电主轴3与被测电主轴9的回转轴线不平行时，通过转动加载电主轴3(或被测电主轴9) 一端支座组件10中对称位置的二个调节螺钉8，布置在支座7对称位置的二个楔形块6沿支座7的导向槽71同向运行，由于对称位置的二个楔形块6斜面方向相反，所以同向运行的二个楔形块6的斜面分别挤压和脱开浮动架5对称位置的斜面，迫使浮动架5向脱开浮动架5的楔形块6侧移动，改变加载电主轴3 (或被测电主轴9)回转轴线的方向。当确定加载电主轴3 (或被测电主轴9)的回转轴线为X轴时，通过转动加载电主轴3(或被测电主轴9) 一端支座组件10的上、下对称位置(或左、右对称位置)的二个调节螺钉8，可以使得加载电主轴3 (或被测电主轴9)回转轴线绕Y轴(或Z轴)转动，使加载电主轴3与被测电主轴9的回转轴线达到平行状态。
[0021]当加载电主轴3与被测电主轴9的回转轴线平行但不在同一直线上时，通过同步转动加载电主轴3 (或被测电主轴9)两端支座组件10中对称位置的二个调节螺钉8，布置在支座7对称位置的二个楔形块6沿支座7的导向槽71同向运行，由于对称位置的二个楔形块6斜面方向相反，所以同向运行的二个楔形块6的斜面分别挤压和脱开浮动架5对称位置的斜面，迫使浮动架5向脱开浮动架5的楔形块6侧移动。因为加载电主轴3 (或被测电主轴9)两端支座组件10是同步转动相应的调节螺钉8，那么加载电主轴3 (或被测电主轴9)的两端同步上、下(或左、右)横向移动，所以，只改变加载电主轴3(或被测电主轴9)回转轴线的位置，不改变其方向。
[0022]当加载电主轴3与被测电主轴9的回转轴线满足同轴度要求，但需要在X轴方向微幅调整加载电主轴3与被测电主轴9的相对位置时(大幅调整则需改变三爪卡盘2对电主轴的装夹位置)，通过配合转动加载电主轴3 (或被测电主轴9)两端支座组件10的8个调节螺钉，使同一斜面方向挤压浮动架5的所有楔形块6后退，另一斜面方向的所有楔形块6前进，可以使两端支座组件10的浮动架5沿X方向移动，以达到调整加载电主轴3与被测电主轴9在X轴方向的相对位置。
[0023]因此，本发明一种电主轴性能测试台架可以在五个自由度上调整被测电主轴9、加载电主轴3和光电检测装置4弹性轴的同轴度。通过分别对被测电主轴9和加载电主轴3的速度、载荷的控制、光电检测装置4和相应测量电路的处理，可得到被测电主轴9的实时性能参数。
【主权项】
1.一种电主轴性能测试台架，用于电主轴性能参数的实时检测；其特征在于:它包括一个水平放置的安装底座，在安装底座上的两端分别固定有二个支座组件，被测电主轴和加载电主轴的两端分别由支座组件上固结的三爪卡盘夹持；光电检测装置固定在安装底座上的中间，光电检测装置的弹性轴两端分别与被测电主轴和加载电主轴的输出轴联接，并使加载电主轴、弹性轴和被测电主轴的回转轴线在同一轴线上；所述被测电主轴通过变频装置控制试验检测转速；所述加载电主轴通过能量回馈装置控制载荷大小，以适应被测电主轴不同转速测试的载荷要求；所述光电检测装置根据光电耦合技术，实时采集其弹性轴的运动学和动力学参数，通过测量电路的处理，得出被测电主轴的实时性能参数。
2.根据权利要求1所述电主轴性能测试台架，其特征在于:所述支座组件包括一个固定于安装底座上的方框形的支座，四个楔形块将一个外纵截面和外横截面均为平行四边形的浮动架夹持在支座的方框内，浮动架的四个侧面均为与楔形块斜面配合的斜面；所述支座的方框内壁四个面上均设有一个纵向导向槽，所述楔形块的平面上设有与导向槽配合的凸起滑块；所述楔形块内设纵向螺孔，通过调节螺钉将楔形块固定于支座内；所述三爪卡盘通过螺钉固定于浮动架的外侧端面上。
【专利摘要】本发明属于机床部件的性能测量技术领域，具体涉及一种电主轴性能测试台架。本发明包括一个水平放置的安装底座，在安装底座上的两端分别固定有二个支座组件，被测电主轴和加载电主轴的两端分别由支座组件上固结的三爪卡盘夹持；光电检测装置固定在安装底座上的中间，光电检测装置的弹性轴两端分别与被测电主轴和加载电主轴的输出轴联接，并使加载电主轴、弹性轴和被测电主轴的回转轴线在同一轴线上。本发明结构简单，能方便地调节被测电主轴、加载电主轴和光电检测装置弹性轴的同轴度，满足高速测试的同轴度要求。
【IPC分类】G01M13-00
【公开号】CN104614176
【申请号】CN201510081816
【发明人】雷先明, 陈国新, 余以道
【申请人】邵阳学院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月15日