[发明专利]用于研究振动对机床主轴精密测量影响的装置

说明书

本发明涉及一种用于研究振动对机床主轴精密测量影响的装置，床座板、隔振层与测试台面依次叠加，由设在床座板上的若干上离合定位机构、下离合定位机构、横向离合定位机构依据六点定位原理将床座板与测试台面连接定位，并通过上述三种离合定位机构中的离合销、离合旋钮离合床座板与测试台面之间的虚实接触，以离合传感器与机床工作台的共振与否。本发明所述装置通过离合旋钮锁紧与否的简单调节，既可测试了解机床主轴在空间中回转的真实位移情况，又可测试了解刀具相对工件的相对位移；且通过更换不同的传感器夹具及配置相应的传感器，本发明还能满足两点法、三点法、四点法等机床主轴回转精度测试所需，也可对轴的圆度误差、圆柱度误差等进行测量评定。

技术领域

本发明涉及一种机床精密测试装置，主要涉及一种机床主轴振动位移测量的装置，尤其是涉及一种用于分析振动噪声对机床主轴振动位移测量影响的装置。

背景技术

机床加工机械零件过程中，主轴产生的振动对产品加工精度以及刀具的磨损和寿命都有较大影响。加工高精度的机械零件，对机床主轴的回转精度、圆度精度、圆柱度精度等都有非常高的要求。主轴回转误差、圆度误差、圆柱度误差等是衡量加工中心和机床精度的重要指标，通常可采用双向法、三点法等对其进行测试评估。通过测量，可以了解机床主轴的工作状态，分析误差产生的原因；另一方面，主轴转动时会产生很大的振动，为精确地采集到主轴的振动位移信号，必须采取一定的隔振措施来保证位移传感器采集到真实有效的数据，进而方便处理和分析数据。现有主要测量和隔振方法如下：

两点法：对主轴振动位移的精确测量，需要至少两个传感器在主轴横截面内相互垂直的两个方向同时采集数据，但是简单的垂直两点法无法将传感器安装的误差分离出来，从而影响测量结果的精确性；

三点法：需要三个传感器同时采集数据，三个传感器要位于同一主轴截面内，且相交于主轴的几何中心。三点法要求测试装置需有较高的加工精度，同时对传感器的装夹、调试要求较高。但是三点法会产生严重的谐波抑制，从而影响实验的准确性；

四点法或其他多点法的优点是，采用四个或更多的传感器采集数据进行误差分离，能够减少谐波抑制。但这也使数据处理变的更加复杂，同时多个传感器带来的安装对心、精确的角度布置、传感器性能之间的差异问题同样会降低误差分离结果的精度；

主动隔振技术：对于机器本身是振源的设备，为了减小它们对周围其它设备的影响，将它们与地基（或支承）隔离开来。这种将振源进行隔离，振源的振动经过减振后再传递出去的隔振称为主动隔振；

被动隔振技术：对于需要隔振的设备，为了减小周围振源对它的影响，需要将它与整个地基（或支承）隔离开来。这种将设备进行隔离，在振源与系统之间加入弹性元件、阻尼元件甚至惯性元件等，防止周围振源传给设备的隔振称为被动隔振。

综上，测量主轴振动位移时，传感器安装精度及隔离振源的振动至关重要。

然而，现有的主轴回转精度测量实验装置，如“用于主轴回转精度测量实验的混合多方法测试装置”（CN105033759A），虽然可以用于各种实验目的主轴回转时径向位移的采集实验，且保证了传感器的定位精度，但并未考虑到主轴转动过程中床体因动力源和传动不平稳所造成的振动对主轴回转精度测试的影响，故无法对比振动与否对机床主轴回转精度测试的影响。虽然，现有隔振平台，如“被动隔振平台”（CN204083050U）也能起到隔振的作用，但无法直接用于机床主轴回转精度的测试：一是因为其结构安装、调节不便，无法适应精密测试；二是因为现有隔振平台不能在保证测试传感器位置不变的条件下对振动进行隔离。为精确测量主轴的振动位移，不仅要保证传感器的安装精度，更要隔离振源的振动。

研究表明，在机床加工零件的过程中，主轴工作时所产生的振动位移是影响加工质量和精度的主要扰动源,因此寻找一种可靠且便捷的传感器夹具隔振平台，准确的测量出主轴的实际振动位移具有重要的现实意义。本发明装置的主要作用就是为测量主轴振动位移提供良好的隔振实验环境。

发明内容