[发明专利]一种磁粉加载式机床旋转主轴的扭转动刚度检测系统

权利要求书

1.一种磁粉加载式机床旋转主轴的扭转动刚度检测系统，所述主轴设置在机床上，其特征在于进一步包括：

设于所述机床的工作台上的加载装置，该加载装置包含定子、具有容置腔的内衬件、隔磁环、磁粉及安装于所述定子的线圈，所述内衬件设置于所述定子的内腔中，所述磁粉分布在所述内衬件的容置腔内；

测试棒，该测试棒的一端与所述主轴相连，另一端插入所述加载装置中的所述容置腔，所述加载装置的线圈通直流电流后产生磁场，该磁场将位于所述容置腔内的磁粉磁化形成磁粉链，所述磁粉链与由所述主轴驱动旋转的测试棒表面产生摩擦力，实现对所述测试棒的扭矩的加载；

力传感器，所述力传感器设在所述加载装置上以检测所述测试棒受到的加载作用的扭矩大小；

以及，光栅式扭转角位移传感器，它包含设在所述机床上的主体部分和圆盘光栅，该圆盘光栅安装于所述测试棒上，以间接测量方式检测所述测试棒的扭转角。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述加载装置的定子还包括底座。

3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，所述加载装置中的隔磁环镶嵌在所述内衬件中，该隔磁环用于阻隔所述线圈在所述内衬件中的磁路。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述力传感器为应变片，所述应变片设在所述加载装置的定子与内衬件的连接处。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述力传感器包括四个应变片，该四个应变片均分为两组，安装在所述加载装置的定子与内衬件的平键连接处，每一个平键连接处安装一个应变片。

6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述光栅式扭转角位移传感器的主体部分包括：拼接的左安装板和右安装板，依次设置于该左安装板的安装腔内发光二极管、透镜和指示光栅，以及安装在该右安装板对应部位的光电三极管；该指示光栅和圆盘光栅均采用切向光栅，该指示光栅和圆盘光栅的刻线相同，切线方向相反。

7.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述测试棒为圆柱形测试棒；所述磁粉的粒径为10~40μm。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述圆柱形测试棒的连接所述主轴的一端为带自锁螺纹的锥形部，另一端的摩擦系数为0.12-0.18。

9.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，进一步包括信号处理装置，用于处理所述力传感器输出的扭矩信号和所述光栅式扭转角位移传感器输出的扭转角信号，进而计算所述主轴运转情况下的扭转动刚度。

10.在权利要求1所述的检测系统中对机床旋转主轴磁粉加载的方法，其特征在于包括以下步骤：

将测试棒一端与机床的主轴连接；该测试棒的另一端插入加载装置中的容置腔，施加直流电流到该加载装置的线圈产生磁场，该磁场磁化位于所述容置腔内的磁粉形成磁粉链，该磁粉链与由所述主轴驱动旋转的测试棒表面产生摩擦力，对所述测试棒的扭矩的加载；所述测试棒另一端的摩擦系数为0.12-0.18。