一種電主軸溫度與熱變形試驗裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電主軸溫度與熱變形試驗裝置，它包括依次相連的工業(yè)PC機(jī)(1)，與主軸驅(qū)動裝置(2)，測試加載裝置(3)，電主軸(4)，電主軸(4)上安裝有測試棒(5)，冷卻水循環(huán)裝置(6)和油氣潤滑裝置(7)分別與電主軸(4)的兩端相連，溫度檢測裝置(8)沿軸向布置在電主軸(4)的軸體一側(cè)，熱位移檢測裝置(10)布置在測試棒(5)的端部和周向。本發(fā)明專利技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、易實現(xiàn)、適應(yīng)性強(qiáng)，能自動完成電主軸溫度與熱變形檢測，可根據(jù)測試試驗需要打開或關(guān)閉部分裝置分別完成空載和負(fù)載試驗，同時亦可與其它裝置如激振器配合使用，完成電主軸其它一些動態(tài)特性的測試試驗，實用性強(qiáng)，可克服現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種電主軸溫度與熱變形試驗裝置，特別涉及一種對數(shù)控機(jī)床用高速電主軸在出廠前及維修后進(jìn)行溫度與熱變形性能檢測的試驗裝置。
技術(shù)介紹
高速電主軸是高速加工機(jī)床的核心部件之一，也是近年來在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將電機(jī)與旋轉(zhuǎn)主軸融為一體的高性能主軸，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點，隨著數(shù)控加工技術(shù)從傳統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給、大扭矩切削加工向高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給切削方向發(fā)展，電主軸廣泛用作數(shù)控機(jī)床的高速主軸單元。但電主軸是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，主要包括電主軸、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、高頻變頻裝置、冷卻裝置、供氣裝置、動平衡裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。目前，我國電主軸的研究、應(yīng)用、維修水平和國外尚有較大差距，高轉(zhuǎn)速、高精度電主軸主要還是依賴德國、瑞士等國家進(jìn)口，由于國外廠家對電主軸核心技術(shù)的封鎖，對國外電主軸缺乏核心技術(shù)資料，以及在使用、維修保養(yǎng)方面的不足，導(dǎo)致電主軸的維修和檢測全部依賴主軸廠家，電主軸維修與檢測周期長、費用高。與此同時，由于轉(zhuǎn)速很高，系統(tǒng)的動態(tài)特性尤其是熱特性成為影響和制約電主軸壽命和工作可靠性的重要因素。且隨著我國電主軸的品種及生產(chǎn)廠家逐步擴(kuò)大，用戶對電主軸的性能要求越來越嚴(yán)格，迫切需要生產(chǎn)廠家提供詳細(xì)可靠的溫升和熱變形等一系列參數(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的:本專利技術(shù)針對當(dāng)前電主軸產(chǎn)品出廠檢測、應(yīng)用和維修方面的不足，借助紅外傳感器和測試棒，采用5點測量和評價技術(shù)，提出一種實現(xiàn)簡單、能自動完成電主軸溫度與熱變形檢測、能分析與評價冷卻潤滑特性的試驗裝置。技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為:一種電主軸溫度與熱變形試驗裝置，它包括工業(yè)PC機(jī)，與工業(yè)PC機(jī)相連的主軸驅(qū)動裝置，與主軸驅(qū)動裝置相連接的測試加載裝置，與測試加載裝置相連的電主軸和安裝在電主軸上的測試棒，冷卻水循環(huán)裝置和油氣潤滑裝置分別與電主軸相連，溫度檢測裝置沿軸向布置在電主軸軸體一側(cè)，熱位移檢測裝置布置在測試棒端部和周向；所述測試棒端部安裝有模擬刀具齒輪，模擬刀具齒輪與測試加載裝置中的模擬加載齒輪相嚙合完成實際工況模擬加載；所述測試加載裝置包括連接器，力/扭矩測試器和模擬加載齒輪，測功機(jī)為交流高速測功機(jī)，測功機(jī)經(jīng)連接器與模擬加載齒輪相連接，模擬加載齒輪用于模擬實際工況加載切削力和力矩，其大小由力/扭矩測試器檢測。所述電主軸冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水循環(huán)機(jī)和與冷卻水循環(huán)機(jī)相連的多級冷卻栗，冷卻水循環(huán)機(jī)通過多級冷卻栗與電主軸上的冷卻水道入口相連；所述油氣潤滑裝置包括油-汽潤滑系統(tǒng)和空壓機(jī)，空壓機(jī)分別與電主軸的氣壓入口和油-汽潤滑系統(tǒng)中油氣混合裝置的壓縮空氣進(jìn)口相連接；作為優(yōu)選方案，以上所述的電主軸溫度與熱變形試驗裝置，所述的溫度檢測裝置包括五只紅外測溫儀，第一只紅外測溫儀布置于電主軸前端，第二只紅外測溫儀、第三只紅外測溫儀、第四只紅外測溫儀和第五只紅外測溫儀依次呈90°沿電主軸軸向螺旋布置，五只紅外測溫儀的輸出端均與屏蔽接線盒相連，屏蔽接線盒和數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與工業(yè)PC機(jī)相連接。作為優(yōu)選方案，以上所述的電主軸溫度與熱變形試驗裝置，所述的熱位移檢測裝置包括五只電渦流位移傳感器，第一只電渦流位移傳感器布置于測試棒的端部，第二只電渦流位移傳感器和第三只電渦流位移傳感器沿測試棒軸向布置，第四只電渦流位移傳感器和第五只電渦流位移傳感器與第二只電渦流位移傳感器和第三只電渦流位移傳感器呈90°沿測試棒軸向布置，五只電渦流位移傳感器的輸出端與電荷放大器相連，電荷放大器與信號調(diào)理器相連，信號調(diào)理器與數(shù)據(jù)采集卡相連。本專利技術(shù)借助安裝于測試棒端部的模擬刀具齒輪與模擬加載齒輪相嚙合完成加載切削力和力矩，更接近實際切削工況，試驗數(shù)據(jù)更真實。本專利技術(shù)借助布置在測試棒四周的5個電渦流位移傳感器完成電主軸熱變形的測量，相對于3點測量更能準(zhǔn)確的反應(yīng)電主軸的熱變形；借助呈螺旋形均勻布置在電主軸四周的5個紅外傳感器完成電主軸溫度場的分布測量，所測溫度場更逼近真實溫度場。本專利技術(shù)借助調(diào)節(jié)多級冷卻栗的流量可完成對電主軸冷卻水流量的調(diào)節(jié)，借助紅外測溫儀適時測量的溫度場溫度和電渦流位移傳感器所測量的電主軸適時熱變形，完成對電主軸冷卻特性的分析與評價，通過將冷卻介質(zhì)水替換為其它冷卻介質(zhì)，亦可完成對不同冷卻介質(zhì)對電主軸冷卻特性影響的分析與評價。本專利技術(shù)借助對油-汽潤滑系統(tǒng)供油量和壓縮空氣壓力大小的調(diào)節(jié)可完成對電主軸油-汽潤滑工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)，同時借助紅外測溫儀適時測量的溫度場溫度和電渦流位移傳感器所測量的電主軸適時熱變形，可完成對電主軸油-汽潤滑特性的分析與評價，通過將更換不同品質(zhì)的油，亦可完成對油-汽潤滑潤滑油粘度、流量等參數(shù)對電主軸油-汽潤滑特性影響的分析與評價。本專利技術(shù)提供的電主軸溫度與熱變形試驗裝置工作時，工業(yè)PC機(jī)先發(fā)出測試指令，驅(qū)動裝置接收測試指令，驅(qū)動測功機(jī)和電主軸按照指定的狀態(tài)運轉(zhuǎn)，光電編碼器完成電主軸和測功機(jī)的速度測量并反饋回驅(qū)動裝置與測試指令值比較，同時冷卻水循環(huán)機(jī)和多級冷卻栗啟動冷卻工作，空壓機(jī)工作為油-汽潤滑系統(tǒng)和電主軸提供工作壓力，油-汽潤滑系統(tǒng)啟動電主軸潤滑工作，紅外測溫儀完成電主軸溫度場溫度檢測，并將檢測數(shù)據(jù)傳送給屏蔽接線盒完成信號過濾，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡讀取后傳送給工業(yè)PC機(jī)處理，與此同時電渦流位移傳感器完成電主軸熱位移檢測，經(jīng)電荷放大和信號調(diào)理后送往工業(yè)PC機(jī)進(jìn)行分析處理。有益效果:本專利技術(shù)提供的電主軸溫度與熱變形試驗裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)、適應(yīng)性強(qiáng)，能自動完成電主軸溫度與熱變形檢測，可根據(jù)測試試驗需要打開或關(guān)閉某些裝置分別完成空載和負(fù)載試驗，同時亦可與其它裝置如激振器配合使用，完成電主軸其它一些動態(tài)特性的測試試驗，實用性強(qiáng)。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)提供的電主軸溫度與熱變形試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是專利技術(shù)提供的電主軸溫度與熱變形試驗裝置中溫度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是專利技術(shù)提供的電主軸溫度與熱變形試驗裝置中熱位移檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實施方式】下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本專利技術(shù)，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本專利技術(shù)而不用于限制本專利技術(shù)的范圍，在閱讀了本專利技術(shù)之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本專利技術(shù)的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。實施例1如圖1至圖3所示，一種電主軸溫度與熱變形試驗裝置，它包括工業(yè)PC機(jī)1，與工業(yè)PC機(jī)1相連的主軸驅(qū)動裝置2，與主軸驅(qū)動裝置2相連接的測試加載裝置3，與測試加載裝置3相連的電主軸4和安裝在電主軸4上的測試棒5，冷卻水循環(huán)裝置6和油氣潤滑裝置7分別與電主軸4的兩端相連，溫度檢測裝置8沿軸向布置在電主軸4的軸體一側(cè)，熱位移檢測裝置10布置在測試棒5的端部和周向；所述測試棒5端部安裝有模擬刀具齒輪5-1 ;所述測試加載裝置當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種電主軸溫度與熱變形試驗裝置，其特征在于，它包括工業(yè)PC機(jī)(1)，與工業(yè)PC機(jī)(1)相連的主軸驅(qū)動裝置(2)，與主軸驅(qū)動裝置(2)相連接的測試加載裝置(3)，與測試加載裝置(3)相連的電主軸(4)和安裝在電主軸(4)上的測試棒(5)，冷卻水循環(huán)裝置(6)和油氣潤滑裝置(7)分別與電主軸(4)的兩端相連，溫度檢測裝置(8)沿軸向布置在電主軸(4)的軸體一側(cè)，熱位移檢測裝置(10)布置在測試棒(5)的端部和周向；所述測試棒(5)端部安裝有模擬刀具齒輪(5?1)；所述測試加載裝置(3)包括測功機(jī)(3?1)、連接器(3?2)、力/扭矩測試器(3?3)和模擬加載齒輪(3?4)，測功機(jī)(3?1)采用交流高速測功機(jī)，測功機(jī)(3?1)通過連接器(3?2)與模擬加載齒輪(3?4)相連接，模擬加載齒輪(3?4)用于模擬實際工況加載切削力和力矩，其大小由力/扭矩測試器(3?3)檢測；所述電主軸冷卻水循環(huán)裝置(6)包括冷卻水循環(huán)機(jī)(6?2)和與冷卻水循環(huán)機(jī)(6?2)相連的多級冷卻泵(6?1)，冷卻水循環(huán)機(jī)(6?2)通過多級冷卻泵(6?1)與電主軸(4)上的冷卻水道入口相連；所述油氣潤滑裝置(7)包括油?汽潤滑系統(tǒng)(7?1)和空壓機(jī)(7?2)，空壓機(jī)(7?2)分別與電主軸(4)的氣壓入口和油?汽潤滑系統(tǒng)(7?1)中油氣混合裝置的壓縮空氣進(jìn)口相連接；所述主軸驅(qū)動裝置(2)包括驅(qū)動器(2?1)和光電編碼器(2?2)，驅(qū)動器(2?1)采用高頻變頻器驅(qū)動電主軸(4)運轉(zhuǎn)，光電編碼器(2?2)用于監(jiān)測電主軸(4)轉(zhuǎn)速。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭德星，陳蔚芳，計如桄，余鳳杰，催慧婷，
申請(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32