[发明专利]一种机床主轴刚度测试方法及其系统

说明书

本发明公开了一种机床主轴刚度测试方法及其系统，所述方法包括：S1、在主轴不同转速下，仅施加径向力时测量机床主轴的弯曲变形；S2、在主轴不同转速下，同时施加径向力与轴向力情况下测量机床主轴的弯曲变形，根据测量结果分析轴向力值的变化以及速度变化对主轴弯曲刚度的影响；通过测得主轴转速、施加轴向力值对主轴弯曲变形的影响，有利于机床动态性能的改善；所述系统包括径‑轴向复合非接触式加载器、测试棒；所述径‑轴向复合非接触式加载器与所述测试棒以非接触方式设置，在轴向与径向方向分别形成两个闭合磁路；本发明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，如何测量及评价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的的问题。

发明内容

本发明目的就是解决如何测量及评价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：

一种机床主轴刚度测试系统的测试方法，包括以下步骤：

S1、不同转速时，在仅施加径向力情况下测量机床主轴的弯曲变形；

S2、不同转速时，同时施加径向力与轴向力情况下测量机床主轴的弯曲变形；

S3、根据S1、S2的测量结果分析轴向力值的变化以及速度变化对主轴弯曲刚度的影响。

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，包括加载器、测试棒、位移传感器组件、三向测力仪、信号采集与调理系统；所述测试棒的工作部分设置在所述径-轴向复合非接触式加载器的内腔，所述位移传感器组件用于调节位移传感器与所述测试棒之间的间距；所述三向测力仪用于测量所述测试棒的受力情况；所述信号采集与调理系统分别与所述位移传感器、三向测力仪相连，所述信号采集与调理系统用于接收位移传感器和三向测力仪的信号，并将采集到的数据传输到计算机中进行处理。