[发明专利]一种针对液体静压主轴系统的加载装置

说明书

本发明公开了一种针对液体静压主轴系统的加载装置，设有1个液体静压主轴转子，1个滚动轴承，2个压力传感器，2个折返式直线电动缸,分别为径向折返式电动缸和轴向折返式电动缸，1个加载控制系统；所述液体静压主轴转子与滚动轴承的内圈过盈配合，滚动轴承的外圈分别与径向加载板和轴向加载板相联接，其中轴向加载板上有4个轴向加载触点，2个压力传感器分别安装在径向推力杆和轴向推力杆上并与加载控制系统相联接，用于实时检测加载力的大小。加载控制系统与2个折返式电动缸相联接，由加载控制系统控制折返式直线电动缸位移运动及推力大小，从而实现对主轴系统的径向和轴向实时加载。

技术领域

本发明设计了一种针对液体静压主轴系统的加载装置，尤其是设计一种液体静压主轴在工作过程中能在径向和轴向实时精确加载的装置。

背景技术

在精密和超精密加工过程中，液体静压主轴系统的径向刚度和轴向刚度的好坏在很大程度上影响着其加工精度。由于主轴系统在工作过程中会受到外界切削力变化、主轴系统中油膜波动而引起的振动以及主轴系统自身不平衡而引起的振动的影响，这些力都会造成主轴系统发生一定程度的变形，主轴系统的变形会对加工精度严重降低，对加工工件的质量造成不利的影响。因此，对主轴系统径向和轴向进行加载实验，测试主轴系统的刚度，这对提高主轴系统的刚度、稳定性以及加工质量具有重要意义。

液体静压主轴加载装置包括径向加载方式和轴向加载方式。加载装置的加载原理是将滚动轴承的内圈与液体静压主轴系统的转子过盈配合，滚动轴承的外圈与加载装置中的折返式电动缸联接在一起。通过控制折返式电动缸的位移运动可以实现对液体静压主轴进行实时精确加载。折返式电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时可以实现精准位置控制、精准推力控制以及高精度直线运动控制。此外折返式电动缸具有可以进行双向运动以及节省空间等优点。

而压力传感器用来实时检测加载装置对主轴转子施加的压力大小。

发明内容

本发明是针对液体静压主轴系统在工作过程中径向和轴向加载，提供了一种对于液体静压主轴在工作过程中的加载装置，实现了静压主轴转子在工作过程中在径向和轴向可以实时精确加载，同时达到提高加工质量和为主轴工作性能的提高提供参考依据。

本发明采用的技术方案为一种针对液体静压主轴系统的加载装置，该装置设有1个液体静压主轴转子，1个滚动轴承，2个压力传感器，2个折返式直线电动缸，1个加载控制系统，1个径向加载板，1个径向加载推力杆，1个轴向加载板，4个轴向加载触点，1个轴向推力杆。所述液体静压主轴转子与滚动轴承的内圈过盈配合，滚动轴承的外圈分别于径向加载板和轴向加载板相联接，径向加载板和轴向加载板分别与相对应的推力杆相联接，2个压力传感器分别安装在径向加载推力杆和轴向加载推力杆上并与加载控制系统相联接，用于实时检测加载力的大小。加载控制系统与2个折返式电动缸相联接，由加载控制系统控制折返式直线电动缸位移运动及推力大小，从而实现对主轴系统的径向和轴向实时精确加载。

本发明具有以下突出优点：

(1)结构简单、操作方便。采用折返式电动缸作为动力源，将径向加载板和轴向加载板作为执行元件，把径向推力杆和轴向推力杆作为中间传力部件，通过控制折返式电动缸的运动来实现对主轴转子径向和轴向的加载。传动结构简单、避免了针对静压主轴系统设计复杂机械传动结构的弊端，通过控制折返式电动缸就可以实现加载。

(2)通用性好。此系统不仅适用于静压主轴，对于普遍的数控机床主轴及需加载测试的部件都有很高的通用价值。

(3)实时在线检测及控制功能。微型压力传感器对于压力变化有着非常高的灵敏度，可以对主轴转子工作状态时所受的压力实现精确测量。加载控制系统通过采集压力传感器信号和控制折返式电动缸的运动实现加载，加载控制系统是整个加载装置的至关重要的一个环节。