[发明专利]一种主轴的轴向动刚度测试方法和装置

说明书

本发明公开了一种主轴的轴向动刚度测试方法，包括以下步骤：在主轴上安装承载板；沿主轴的轴向在承载板的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承；驱动主轴旋转；采用两个定量泵分别对应往两个液体静压轴承的油腔输入油，并使油经过液体静压轴承的油腔喷向承载板；采用位移传感器测试承载板的轴向位移，并根据承载板的轴向位移确定主轴的轴向位移x；计算出液体静压轴承的油腔的有效承载面积S；计算出液体静压轴承的油腔的出油液阻R₀；计算出主轴的轴向动刚度k。本发明可减小振动，并能避免碰磨导致的安全事故。本发明还公开了一种主轴的轴向动刚度测试装置。

技术领域

本发明涉及一种主轴技术领域，尤其涉及一种主轴的轴向动刚度测试方法和装置。

背景技术

目前，高速机床主轴是现代机床的核心功能部件，其作用是带动刀具(砂轮)或工件旋转，实现高速精密加工。随着现代工业对机床加工精度和加工效率要求的不断提高，机床对主轴性能的要求也越来越高。刚度是衡量高速机床主轴性能的重要指标之一。主轴刚度包括静止状态下的静刚度和高速运转时的动刚度。目前工程上可行且被广泛采用的刚度测试方法是静刚度测试方法。但是静刚度无法真实反映主轴在高速运转时承受切削载荷条件下抵抗变形的能力，只有动刚度才能科学反映主轴的动态承载特性。

目前工程上动刚度测试方法有：滚动轴承式加载测量方法，即直接用滚动轴承作为加载轴承，加载轴承外圆与主轴悬伸端的外圆接触，而实现对主轴的加载；但是，该种方式存在以下缺陷：

(1)加载轴承随主轴高速旋转，导致噪音大，振动大；

(2)加载轴承与主轴外圆是光滑法向接触，导致加载轴承容易因碰磨发热而损坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种主轴的轴向动刚度测试方法，本发明的目的之二在于提供一种主轴的轴向动刚度测试装置，其采用间隙设置的液体静压轴承实现加载，且液体静压轴承与承载板之间存在间隙，可减小振动，并能避免碰磨导致的安全事故。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种主轴的轴向动刚度测试方法，包括以下步骤：

准备步骤：在主轴上安装承载板；沿所述主轴的轴向在所述承载板的相对两侧分别间隙设置液体静压轴承，使两个所述液体静压轴承分别与所述承载板之间的初始间隙大小相同，并使两所述液体静压轴承的油腔呈相对设置；

施加载荷步骤：驱动主轴旋转；采用两个定量泵分别对应往两个液体静压轴承的油腔输入油，并使油经过所述液体静压轴承的油腔喷向所述承载板；同时，将其中一个所述定量泵的转速V₁调节为n₀+n_x，并将另一个所述定量泵的转速V₂调节为n₀-n_x；

轴向位移获取步骤：在所述施加载荷步骤中，采用位移传感器测试承载板的轴向位移，并根据所述承载板的轴向位移确定主轴的轴向位移x；

计算步骤：

根据面积计算公式计算出所述液体静压轴承的油腔的有效承载面积S；

计算出所述液体静压轴承的油腔的出油液阻R₀；

根据式子(1)计算出所述主轴轴向动刚度k；

其中，上述式子(1)中：