[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

说明书

本发明提供了一种数控机床主轴加载性能测试装置及测试评价方法，其中，数控机床主轴加载性能测试装置，具有这样的特征，包括：测试棒；两个加速度传感器，分别用于检测机床主轴的X方向和Y方向的加速度时域信号；加载部，包括用于向测试棒施加加载力的电磁铁和用于控制电磁铁的电流的电磁加载控制器；三向力传感器，安装在工作台上，用于检测电磁铁对测试棒加载的电磁加载力；数据采集卡，用于接收加速度传感器及三向力传感器的检测信号；数据分析部，用于对加速度时域信号进行处理得到机床主轴的振动轴心轨迹；以及显示输入部，用于显示振动轴心轨迹，并让用户输入电磁铁的设定电流、机床主轴的设定转速和加速度传感器的设定采集频率。

技术领域

本发明涉及一种数控机床主轴加载性能测试装置及测试评价方法。

背景技术

机床主轴作为数控机床的核心部件，它的性能直接影响数控机床的加工精度和生产效率，决定着国产数控机床的整体发展水平。目前我国数控机床的高性能主轴国产化程度较差，同一型号的主轴性能往往存在较大差异，主轴的优劣成为影响着我国高速数控机床发展的关键部件之一，生产装配质量稳定可靠的高性能机床主轴已经成为国内机床厂家追求的目标。

目前数控机床主轴加载性能测试装置及测试评价方法大多利用位移传感器直接测量机床主轴精度、刚度，但是上述这些装置和方法存在安装过程复杂、难以实施加载测量，在对大批量机床主轴性能进行测试评价有很大局限性，国内在此方面尚没有统一的标准。因此开发容易安装测量、加载方便的数控机床主轴性能测试与评价系统成为企业亟待解决的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种数控机床主轴加载性能测试装置及测试评价方法。

本发明提供了一种数控机床主轴加载性能测试装置，具有这样的特征，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，安装在机床主轴上，分别用于检测机床主轴的X方向和Y方向的加速度时域信号；加载部，包括用于向测试棒施加加载力的电磁铁和用于控制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，用于检测电磁铁对测试棒加载的电磁加载力；数据采集卡，用于接收加速度传感器及三向力传感器的检测信号；数据分析部，用于对加速度时域信号进行处理得到机床主轴的振动轴心轨迹；以及显示输入部，用于显示振动轴心轨迹，并让用户输入电磁铁的设定电流、机床主轴的设定转速和加速度传感器的设定采集频率。

在本发明提供的数控机床主轴加载性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，两个加速度传感器的检测方向与工作台的台面相平行。

在本发明提供的数控机床主轴加载性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，X方向和Y方向相互垂直。

本发明提供了一种数控机床主轴加载性能测试评价方法，具有这样的特征，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用户输入电磁铁的设定电流，采用电磁加载控制器控制电磁铁的加载力，以及采用三向力传感器检测电磁铁对测试棒施加的电磁加载力；

步骤2，采用显示输入部让用户输入机床主轴的设定转速N，根据式(1)得到机床主轴的转动频率fn，

fn＝N/60 (1)；

步骤3，显示输入部让用户根据转动频率fn输入加速度传感器的设定采集频率fk，并采用加速度传感器检测机床主轴的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三向力传感器及加速度传感器的检测信号；