[发明专利]一种数控机床主轴加载性能测试装置及测试评价方法

权利要求书

1.一种数控机床主轴加载性能测试装置，其特征在于，包括：

测试棒，通过刀柄竖直地安装在机床主轴上；

两个加速度传感器，安装在所述机床主轴上，分别用于检测所述机床主轴的X方向和Y方向的加速度时域信号；

加载部，包括用于向所述测试棒施加加载力的电磁铁和用于控制所述电磁铁的电流的电磁加载控制器；

三向力传感器，通过夹具安装在工作台上，用于检测所述电磁铁对所述测试棒加载的电磁加载力；

数据采集卡，用于接收所述加速度传感器及所述三向力传感器的检测信号；

数据分析部，用于对所述加速度时域信号进行处理得到所述机床主轴的振动轴心轨迹；以及

显示输入部，用于显示所述振动轴心轨迹，并让用户输入所述电磁铁的设定电流、所述机床主轴的设定转速和所述加速度传感器的设定采集频率。

2.根据权利要求1所述的数控机床主轴加载性能测试装置，其特征在于：

其中，两个所述加速度传感器的检测方向与所述工作台的台面相平行。

3.根据权利要求1所述的数控机床主轴加载性能测试装置，其特征在于：

其中，所述X方向和所述Y方向相互垂直。

4.一种数控机床主轴加载性能测试评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，用户通过移动工作台调整电磁铁与测试棒之间的非接触距离L，并采用显示输入部让所述用户输入所述电磁铁的设定电流，采用电磁加载控制器控制所述电磁铁的加载力，以及采用三向力传感器检测所述电磁铁对所述测试棒施加的电磁加载力；

步骤2，采用所述显示输入部让所述用户输入机床主轴的设定转速N，根据式(1)得到所述机床主轴的转动频率fn，

fn＝N/60 (1)；

步骤3，所述显示输入部让所述用户根据所述转动频率fn输入加速度传感器的设定采集频率fk，并采用所述加速度传感器检测所述机床主轴的X方向和Y方向的每秒钟的加速度时域信号a(i)(i＝0,1,...,N-1)；

步骤4，采用数据采集卡接收所述三向力传感器及所述加速度传感器的检测信号；

步骤5，根据式(2)和式(3)，采用数据分析部对所述加速度时域信号a(i)进行分析，分别获得所述加速度传感器的振动速度时域信号b(j)和振动幅值时域信号x(n)，

b ( j ) = Σ i = 0 j a ( i ) d t , j = 0 , 1 , ... , N - 1 - - - ( 2 ) ]]>

x ( n ) = Σ m = 0 n b ( m ) d t = Σ m = 0 n Σ i = 0 m a ( i ) d t d t , n = 0 , 1 , ... , N - 1 - - - ( 3 ) ]]>

上式中，

步骤6，所述数据分析部根据所述振动速度时域信号b(j)和振动幅值时域信号x(n)得到所述机床主轴的振动轴心轨迹，并采用所述显示输入部显示所述振动轴心轨迹；

步骤7，重复所述步骤1至所述步骤6，得到所述机床主轴在不同设定转速N的条件下的空载振动轴心轨迹ai和加载振动轴心轨迹ao，通过对比所述空载振动轴心轨迹ai和所述加载振动轴心轨迹ao对所述机床主轴的动态性能进行评价。