[发明专利]一种基于UMAC的电主轴自动测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试系统，特别是涉及一种基于UMAC的电主轴自动测试系统。

背景技术

高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，其技术水平的高低和拥有量的多少是衡量一个国家制造业水平高低的标志。陶瓷电主轴单元是一种直接依赖于高性能工程陶瓷材料与精密加工、高速精密陶瓷轴承、高性能电机与伺服驱动、油气润滑与冷却、精密制造与装配等关键技术的高度机电一体化的数控机床核心功能部件，其性能好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。随着高速加工技术的发展与数控机床技术的进步，电主轴单元技术有向高速/超高速、大功率、大扭矩、高精度、高刚度、高可靠性、长寿命以及精确定位控制等方向发展的总体趋势。

生产高质量的电主轴，离不开电主轴性能检测这一重要环节,它不仅保证合格的产品出厂,而且有利于总结生产过程存在的不足,为改进电主轴的性能及相关产品的开发提供依据。目前，我国还没有一套较为系统性、完整性的电主轴自动测试系统。基于这种状况研制出一套电主轴自动测试与分析系统，找出产品存在的不足，提高产品的质量和性能，提高经济效益，提高市场竞争力有着重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UMAC的电主轴自动测试系统。本系统能对电主轴进行空负载温升特性、调速负载特性、动静态特性测试。从所测特性可以分析出电主轴性能上存在的不足，从而优化电主轴的设计。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，包括有基于振动测试仪的动态性能检测系统、基于测功机的空负载特性测试系统以及基于UMAC的控制系统，DASP振动和噪声测试系统测量电主轴运行时系统的振动特性，将加速度传感器黏在电主轴外壳上采集信号，通过DASP系统的分析软件对信号进行FFT处理，获取电主轴系统的振动信号频谱图；电主轴的调速负载特性是电主轴在整个调速范围内输出转矩及输出功率的特性曲线，测功机通过三相电参数测量仪测量电主轴输入参数；转矩转速传感器测量电主轴的输出参数；UMAC首先接收来自上位计算机发出的相关指令，然后通过其输出端口将信号发至变频器，变频器完成相应的操作。

所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，所述的基于振动测试仪的动态性能检测系统，采用热电偶测温法测量主轴前端轴承外圈的温升。

所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，所述的基于测功机的空负载特性测试系统，它的自动测试软件直接输出电主轴的空负载特性曲线以及调速负载特性曲线。

所述的一种基于UMAC的电主轴自动测试系统，所述的UMAC的控制系统，是一套3U结构的欧洲标准卡组成的模块化控制器。

本发明的优点与效果是：

该系统测量电主轴的相关性能指标参数，具有测试精度高、重复性好且运行稳定性强，及测试效率高、使用寿命长、工作简便的特点，满足加工企业和科研单位生产和科研使用。

本系统可以应用于各种型号的电主轴性能测试，可以完成空负载温升实验、调速负载性能实验、激振试验和动静态特性实验等，安装方便，测试准确，性能良好，较好的满足了测试要求。

本发明提供的基于UMAC的电主轴自动测试系统不但可以提高我国高速电主轴性能的改进，而且也能进一步提高我国在高速数控机床方面的竞争力，对于推动我国高档数控机床的研制开发工作起到了积极的作用。

附图说明

图1 为系统测试功能图；

图2 为动态性能检测系统方框图；

图3 为空负载特性测试系统方框图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

本系统的设计方案如下：

UMAC (Universal Motion and Automation Controller) 是一种由一套3U结构的欧洲标准卡组成的模块化Turbo PMAC2 系统级控制器。其控制配线及安装简便，有内置I/O和电源模块，且可以通过USB、Ethernet或MACRO等通讯方式实现与主计算机的高速通讯。在本测试系统中，UMAC主要用于完成两个功能:一是变频器的控制；二是加载用电主轴的控制。而这两个功能也主要是通过UMAC的通信线路来实现的。在具体的实现过程中，UMAC首先接收来自上位计算机发出的相关指令（如增大或减小变频器的设定频率等），然后通过其输出端口将信号发至变频器（此时，变频器的相关参数设置中，频率的给定方式应设为外部端子），变频器将完成相应的操作。