[发明专利]可调偏心测量基准球及其应用的主轴单元性能评价装置

说明书

本发明涉及一种可调偏心测量基准球及其应用的主轴单元性能评价装置，可调偏心测量基准球包括球头体和连接座，球头体一端为球头，另一端设有定位圆柱面；连接座一端为圆柱体，内设盲孔与球头体活动连接，一端为法兰部分，设有一圈沉头孔与主轴的端面固连。主轴单元性能评价装置中，主轴单元上还设有加载圆盘，加载圆盘上侧和水平外侧两个方向依次设置加载头、力传感器和连接油箱的液压缸，加载圆盘下侧和相对于加载头的另一侧以及球头体外侧三个方向设有各自的位移传感器，传感器信号经变送器后由数据卡接入监测和分析评价软件平台，软件平台连续调整油箱上伺服阀的压力输出，获取主轴单元在不同载荷下的刚度、轴向窜动和回转精度等性能。

技术领域

本发明涉及一种机床性能评价的仪器和装置，尤其是一种机床功能部件性能评价的仪器和装置。

背景技术

随着数控机床的突飞猛进和高端数控机床市场的强力增长，数控机床的精度要求已经不局限于静态的几何精度，数控机床的运动精度、热变形以及对振动的检测和补偿受到了越来越多的重视。为了提高数控机床各方面的可靠性,具有高精度保持性和高可靠性的功能部件的应用成为必然。针对机床功能部件可靠性，中国机械工业联合会提出制订国家标准《GB/T 23568机床功能部件可靠性评定》，该标准依次分为总则、滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、机械主轴单元、电主轴、刀库和刀具自动交换装置、数控转塔刀架、数控转台、排屑装置和防护装置共十个部分。其中第四和第五部分所涉及的主轴单元是一种极其重要的机床功能部件，使用时主要关心其刚度、径向跳动、轴向窜动和回转精度等性能指标，这些性能指标会对机床的加工精度和表面质量产生决定性的影响，也是机床功能部件可靠性考核评定的重要指标。

针对机床功能部件可靠性，首先推出的GB/T 23568.1—2009《机床功能部件可靠性评定第1部分：总则》规定了机床功能部件在进行可靠性评定时的故障判定准则、抽样原则、试验方法、数据处理、结果评定的总的要求，然而前述围绕主轴单元进行可靠性评定的国家标准至今仍未提出。为了对主轴单元进行可靠性评定，急需开发相应的仪器和性能评价装置，在主轴单元连续运转且承载的工况下采集反映其动态性能特别是主轴单元刚度和精度等方面的指标数据，通过监测和分析主轴性能的演化规律来综合提升主轴单元的运行可靠性性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可调偏心测量基准球及其应用的主轴单元性能评价装置。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种主轴单元性能评价装置，包括试验平台、主轴单元、加载头、力传感器、液压缸，所述液压缸通过伺服阀连接油箱，所述主轴单元的主轴轴端外圆柱面和端面分别设有加载圆盘和可调偏心测量基准球，所述加载圆盘上侧和一水平外侧两个方向上分别设有由加载头、力传感器和液压缸组成的力加载机械本体部件；所述加载圆盘上侧的力加载机械本体部件通过过渡支架与试验平台上的大立柱侧面固定连接；所述加载圆盘水平外侧的力加载机械本体部件与试验平台上的小立柱侧面固定连接；所述加载圆盘下侧和相对于加载头的另一侧水平外侧上分别设有位移传感器；所述可调偏心测量基准球的球头球心外侧三个正交坐标轴方向上分别设有位移传感器，所述力传感器和位移传感器通过变送器和数据采集卡将检测信号送入监测和分析评价软件平台，所述监测和分析评价软件平台通过控制线连接伺服阀，对伺服阀输出油压进行控制，调整加载头对加载圆盘的加载力，从而获取主轴单元性能评价所需要的在不同工况下主轴单元的刚度、轴向窜动和回转精度的性能数据。