[发明专利]一种基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置及方法

权利要求书

1.一种基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，包括底座（4），底座（4）上设有两个相对设置的径向加载电磁铁（6）和一个轴向加载电磁铁（11）；与高速电主轴（8）相连接的加载测试棒（9）设置在径向加载电磁铁（6）和轴向加载电磁铁（11）之间，加载测试棒（9）与径向加载电磁铁（6）、轴向加载电磁铁（11）之间均留有一定的间隙；加载测试棒（9）包括实心加载测试棒和外周开槽的加载测试棒两种，所述的外周开槽的加载测试棒中所开设的槽中设有绕阻导线，绕阻导线连接外置电源；

径向加载电磁铁（6）后方均设有至少两个径向力传感器（5），轴向加载电磁铁（11）的下方设有轴向力传感器（12）；径向位移传感器（7）和轴向位移传感器（10）分别通过位移传感器支架（3）设置在加载测试棒（9）的径向和轴向方向上，并留有一定间隙；位移传感器支架（3）上还分别设有扭矩传感器和角位移传感器；

径向加载电磁铁（6）、轴向加载电磁铁（11）上的线圈分别与功率放大器（1）相连接，与计算处理单元（14）相连接的信号输出与采集模块（13）接收其发出的信号后，发送给功率放大器（1）；信号输出与采集模块（13）还分别与径向力传感器（5）、轴向力传感器（12）、径向位移传感器（7）、轴向位移传感器（10）、扭矩传感器和角位移传感器相连接，采集位移信号和力信号并将其发送给计算处理单元（14）；

计算处理单元（14）根据所接收的位移信号和力信号经运算处理，得到动静刚度曲线。

2.如权利要求1所述的基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，所述的轴向加载电磁铁（11）通过第一压板（17）和第一固定板（16）固定在底座（4）上，轴向力传感器（12）固定在底座（4）与第一固定板（16）之间；

径向加载电磁铁（6）通过第二压板（19）和第二固定板（18）固定在底座（4）上，第二固定板（18）与底座（4）之间还设有固定块（20），径向力传感器（5）固定在固定块（20）与第二固定板（18）之间。

3.如权利要求1所述的基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，所述的位移传感器支架（3）包括与机床工作台（2）相连接的支撑座，支撑座上设有可供加载测试棒（9）穿过的固定框；径向位移传感器（7）和轴向位移传感器（10）设置在固定框上，径向位移传感器（7）分布在加载测试棒（9）不同的径向上。

4.如权利要求3所述的基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，所述的径向位移传感器（7）至少包括三个，分别设置在固定框相互垂直的边框上；

径向力传感器（5）为偶数个，其沿径向加载电磁铁（6）的磁极面两侧对称分布。

5.如权利要求1所述的基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，所述的底座（4）设置在机床工作台（2）上并且其位置可调，底座（4）上还设有吊环螺钉（15）；径向加载电磁铁（6）的磁极面所对应的中心线，与加载测试棒（9）的轴心线相重合；加载测试棒（9）为导磁性良好的金属棒。

6.如权利要求1所述的基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，加载测试棒（9）通过与高速电主轴刀柄相匹配的连接部与高速电主轴相连接。

7.如权利要求1所述的基于三向电磁力加载的高速电主轴动静刚度测试装置，其特征在于，所述的径向力传感器（5）、轴向力传感器（12）均采用压电式力传感器或应变式拉压力传感器；测静态力及低频动态力时采用应变式拉压力传感器，测高频动态力时采用压电式力传感器。