[发明专利]一种电主轴加载测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于数控机床高速电主轴测试技术领域，具体涉及一种电主轴加载测试系统及方法。

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，高速数控机床的技术水平高低是衡量一个国家制造业水平高低的标志。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。电主轴的主要性能包括：功率、效率(损耗)、最高转速、振动、噪声及温升等。电主轴上述性能的准确检测一直是行业内的难题。主要原因有两个：第一，没有专门的检测装置。电主轴的转速大多为上万转，有的甚至达到十几万转，而且功率较大。因此对测功设备的同轴度、传感器的精度、加载系统与被测系统的同步性以及系统的冷却润滑均有特殊要求，难以通过普通测功设备进行检测。第二，无论哪种性能指标的检测，出厂前都应该完成空载及加载两种工况下的测试，这需要专门的电主轴加载检测装置。目前，我国还没有一种高性能的，适合于高速电主轴的加载系统，能够实现对被测电主轴精确加载的同时，检测电主轴的性能指标。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电主轴加载测试系统及方法。

本发明的技术方案是：

一种电主轴加载测试系统，包括被测电主轴、第一变频器、加载电主轴、转矩／转速传感器、第二变频器、电参数测量仪、转速转矩仪、工控机和信号采集装置；

所述信号采集装置包括温度传感器、加速度传感器、噪声传感器和位移传感器；

所述加载电主轴与转矩／转速传感器通过第一联轴器连接；

所述被测电主轴与转矩／转速传感器通过第二联轴器连接；

所述转矩／转速传感器的输出端连接转速转矩仪的输入端，转速转矩仪的输出端连接工控机的输入端；

所述第一变频器的输入端和第二变频器的输入端分别连接工控机的控制端口，第一变频器的输出端连接加载电主轴；第二变频器的不同输出端分别连接被测电主轴和电参数测量仪的输入端，电参数测量仪的输出端连接工控机的输入端；

所述信号采集装置的各传感器的输出端连接工控机。

该电主轴加载测试系统还包括冷却系统，冷却系统的输入端连接工控机的控制输出端，冷却系统的两个输出端分别连接加载电主轴和被测电主轴，冷却系统的另一个输出端连接工控机的输入端。

该电主轴加载测试系统还包括润滑装置，该装置通过空压机供应压缩空气，润滑装置的输入端连接工控机的控制输出端，润滑装置的不同输出端分别连接工控机的输入端、加载电主轴和被测电主轴。

所述被测电主轴、加载电主轴、转速／转矩传感器均通过夹具固定在工作台上。

所述冷却系统采用水冷装置，该装置的供水管路设有调节冷却水速度的可控阀。

所述润滑装置采用油气润滑装置，该装置的油气管路设有调节油气流量的调节阀。

所述将被测电主轴的夹具、加载电主轴的夹具、转速／转矩传感器的夹具均在底部设有导向槽，且工作台上设有导轨，被测电主轴的夹具、加载电主轴的夹具、转速／转矩传感器的夹具装配在该导轨上。

采用所述的电主轴加载测试系统进行电主轴加载测试的方法，包括以下步骤：

步骤1：启动润滑装置中空气压缩机向储气罐充气，待气压上升到设定值时，工控机控制第一变频器和第二变频器开始工作；

步骤2：通过工控机设定第一变频器和第二变频器频率，确定加载电主轴和被测电主轴速度；步骤3：检查润滑装置的油气管路内供油状态是否正常，是，则进行步骤4，否则通过调节阀调节油气流量；

步骤4：检查冷却系统的冷却水进出水是否正常，是，则进行步骤6，否则，通过可控阀调节冷却水速度；

步骤5：转矩／转速传感器采集加载电主轴与被测电主轴间的转矩／转速，并经转速转矩仪传输至工控机；

步骤6：电参数测量仪采集第二变频器的电力参数，并输出至工控机；

步骤7：工控机根据采集到的加载电主轴与被测电主轴间的转矩／转速信号进行加载测试，即进行被测电主轴空载特性测试及被测电主轴负载特性测试；

步骤7.1：在加载电主轴与被测电主轴同步等速的旋转条件下，电参数测量仪采集被测电主轴的定子电压和定子电流，并传输至工控机，结合转速／转矩仪的测量结果，计算获得被测电主轴的效率、输入功率和输出功率，即得到被测电主轴空载特性；