[发明专利]径-轴向复合非接触式加载器及机床主轴刚度测试系统

说明书

本发明公开了一种径‑轴向复合非接触式加载器和运用所述非接触式加载器的一种机床主轴刚度测试系统，所述非接触式加载器包括径向加载部分和轴向加载部分，所述径向加载部分包括固定于径向铁芯的径向线圈，所述轴向加载部分包括固定于轴向铁芯的轴向线圈，所述测试系统中的测试棒与所述径向线圈和所述轴向线圈以非接触方式设置，所述径向线圈与所述测试棒形成闭合磁路，所述轴向线圈与所述测试棒形成闭合磁路，所述测试系统中的三向测力仪对所述测试棒的径向力与轴向力进行测试；本发明提供了一套用于研究轴向切削力对机床运转主轴弯曲刚度影响的实验装置，为改善机床主轴的动态性能提供了实验手段和方法。

技术领域

本发明涉及机床动态性能检测领域，特别是涉及一种径-轴向复合非接触式加载器及机床主轴刚度测试系统。

背景技术

高速化、加工高精度化是机械制造业的发展方向，而工件加工精度的提高依赖于对切削加工精度影响因素的研究。目前，制约机床切削加工精度的主要原因是振动，包括主轴的质量不平衡引起的受迫振动、切削过程中较易产生的再生型颤振、以及机外振源等。对于机床主轴受迫振动的预测是提高切削精度的重要途径，而预测的精度往往受限于未能考虑主轴刚度、阻尼等因素在运动状态下的变化。机床主轴在转动时由于离心力的影响，主轴与刀柄结合面的压力会减弱，结合面的接触刚度减弱，从而会削弱主轴部件的弯曲刚度，此外，由于轴承是主轴部件刚度的薄弱环节，主轴转动时两端轴承在内外离心力以及陀螺力矩的作用下，轴承刚度也会变化，从而也会影响主轴部件的弯曲刚度。主轴在转动过程中温升对主轴弯曲刚度的影响也不容忽视。

如上所述，机床主轴部件在运转的情况下弯曲刚度值是变化的，而影响弯曲刚度主要因素有：转速、温度等。由于在机床切削加工过程中主轴受径向、轴向、切向三向切削力，研究发现，主轴所受的轴向动态切削力会增强刀柄与主轴结合面的接触刚度和阻尼，对机床主轴运转情况下的弯曲刚度产生较大的影响，如何测试转动的机床主轴受到径-轴向复合切削力时，机床主轴弯曲刚度的变化是亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的就是解决如何测试转动的机床主轴受到径-轴向复合切削力时，机床主轴弯曲刚度的变化这一难题。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种径-轴向复合非接触式加载器，包括盖板、底座、安装板、径向加载部分和轴向加载部分，所述径向加载部分和轴向加载部分分别设置在底座上，所述盖板与所述径向加载部分连接，所述安装板与轴向加载部分连接，所述径向加载部分和轴向加载部分安装在所述底座上。

本发明的技术问题还通过以下的技术方案予以解决：

一种机床主轴刚度测试系统，包括机床工作台、径-轴向复合非接触式加载器、测试棒、位移传感器组件、三向测力仪；所述径-轴向复合非接触式加载器安装在所述机床工作台上，所述测试棒设置在所述径-轴向复合非接触式加载器的内腔，所述位移传感器组件、所述三向测力仪均安装在所述机床工作台上。

优选地，所述径向加载部分包括径向线圈、径向铁芯和机座，所述径向线圈位于所述径向铁芯中，所述径向铁芯安装在所述机座上。

优选地，所述径向线圈包括分立的四部分，所述径向线圈安装在所述径向铁芯内；

所述径向铁芯用第一固定件在所述机座上；所述第一固定件是平键；

所述径向铁芯由硅钢片叠成，所述硅钢片间互相绝缘。

优选地，所述轴向加载部分包括轴向线圈、轴向铁芯和轴向安装板，所述轴向线圈固定在轴向铁芯内，所述轴向铁芯安装在所述轴向安装板上。

优选地，所述轴向铁芯与所述径向铁芯分别为盘类零件。

优选地，所述轴向铁芯的加载面为平面，所述径向铁芯的加载面为具有一定曲率的内圆弧面。