專利名稱：高速立式加工中心性能試驗臺的制作方法
高速立式加工中心性能試驗臺
技術領域：
本發明涉及一種機械制造裝備試驗臺，特別是一種高速立式加工中心性能試驗臺。
背景技術：
在現代數控機床技術的發展過程中，高速加工技術(HSC)由于不但能以盡量短的 時間加工出質量合格的零件，而且能提高一個企業的市場快速反應能力，因此，越來越受到 廠商的青睞，與此對應，對切削速度、對主軸進給速度以及最大扭矩的要求也逐步提高。迄 今為止，我國制造的高速數控機床配置的主軸系統等主要功能部件多數是進口的。因此，高 速數控機床主要功能部件及技術的開發和研究已成為國家中長期科學和技術發展規劃的 目標。在提高主軸轉速，進給速度以后，機床的振動、熱變形增加，可靠性降低，使得最初 配備的主軸等關鍵部件的剛度和精度要求難以滿足，因此，必須采用試驗分析方法和精度 保持措施，保證高速、高精度和高剛度數控立式加工中心安全可靠地運行；研究高速、高加 速度條件下導軌防護技術，研究高速主軸系統力、熱耦合特性，提高主軸系統精度穩定性； 建立高速主軸滾動軸承動力學模型，為軸承的設計、選用與參數優化提供依據；針對高速主 軸滾動軸承的運轉特性進行試驗研究，確定軸承的優化方案及使用條件。通過試驗研究和 數據采集得到高速立式加工中心主要功能部件的精度指標、發熱量、平均無故障工作時間 及高速驅動、防護等相關數據，設計出滿足目標所需要的主軸部件，軸承，高速絲杠，高速驅 動及導軌防護裝置。為提高高速數控立式加工中心的性能提供技術支持。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種高速立式加工中心性能試驗臺，其可以針 對多個部件進行檢測，且結構簡單，性能穩定。為實現上述目的，本發明提供一種高速立式加工中心性能試驗臺，包括電主軸測 試系統及高速絲杠及支撐測試系統，電主軸測試系統包括上方開放且自上方朝內凹陷有容 納空間的基臺及置于基臺上方并與基臺可拆卸連接的工作臺，所述電主軸測試系統安裝在 工作臺上方，包括固定在工作臺上表面且用于固定電主軸的一對蓋板、置于電主軸端部的 激振器，以及在電主軸設置激振器的一側并與電主軸的端部分離設置的電渦流傳感器及其 支架，所述電主軸的外周表面安裝有溫度傳感器；所述高速絲杠及支撐測試系統安裝在工 作臺下方，包括空心絲杠，該空心絲杠通過絲杠螺母與工作臺固定連接，且該空心絲杠被電 機驅動，所述絲杠螺母上開設有安裝溫度檢測元件的安裝孔。作為本發明的優選實施例，進一步包括防護裝置測試系統，該防護裝置測試系統 主要包括防護裝置，該防護裝置一端安裝固定在基臺上，另一端安裝固定在工作臺上，且該 防護裝置為折疊式；作為本發明的優選實施例，所述基臺的收容空間內壁設有供工作臺移動的的導軌；作為本發明的優選實施例，所述工作臺與基臺通過鎖緊裝置拆卸連接；作為本發明的優選實施例，所述電渦流傳感器、激振器，以及電主軸的軸向共線；作為本發明的優選實施例，所述在電渦流傳感器支架底部的工作臺上開設有調整 電渦流傳感器與電主軸之間的間距的銷孔；作為本發明的優選實施例，所述空心絲杠的兩端分別被軸承支座支撐，且該軸承 支座上分別安裝有位移傳感元件和溫升傳感元件；作為本發明的優選實施例，所述工作臺上表面設有貫穿其厚度的導向孔；作為本發明的優選實施例，所述工作臺下方安裝有速度傳感器。與現有技術相比，本發明試驗臺至少具有以下優點本發明試驗臺可測量多個部 件，且按照機床的運動方式進行搭建，使分析結果更加準確，操作方便，整體性能穩定。此 外，該裝置結構簡單，便于推廣使用。
圖1是本發明試驗臺的結構示意圖。圖2是本發明試驗臺的剖視圖。其中，圖中標號與對應元件關系如下1-電機；2-聯軸器；3-電主軸；4-蓋板；5-溫度傳感器；6_激振器7_工作臺； 8-電渦流傳感器；9-電渦流傳感器支架；10-基臺；11-導軌；12-銷孔；13-鎖緊裝置； 15-加速傳感器；16-溫升傳感器；17，20-軸承支座；18-位移傳感器；19-導向孔；21-定位 塊；22-滑塊；23-絲杠螺母；24-安裝孔；25-空心絲杠。
具體實施方式下面結合附圖具體介紹本發明的最優實施例本發明試驗臺包括電主軸試驗系統、高速絲杠及支撐測試系統，以及防護裝置系 統，下面詳細描述電主軸試驗請參閱圖1并結合圖2所示，本發明電主軸試驗系統包括基臺10，所述基臺10上 端開放，且自上方朝下凹陷有容納空間，基臺10上方固定安裝有工作臺7，工作臺7自其上 表面向上延伸有相距一定距離的一對蓋板4，電主軸3即被該一對蓋板4所固定，并通過螺 栓鎖緊；所述電主軸3的前端法蘭通過螺栓直接固定在工作臺7上，從而，使電主軸3與工 作臺7可靠連接；另外，在工作臺7的四個角處，分別通過鎖緊裝置13將工作臺7和基臺 10可拆卸的連接在一起；此外，在電主軸3的端部安裝有激振器6，敲擊激振器6即可測量 電主軸3的固有頻率；在電主軸3的外周表面還安裝有測量溫度的溫度傳感器5，在蓋板4 上安裝有位移傳感器18 ；而在電主軸3上安裝有激振器6的一側安裝有電渦流傳感器8及 其支架9，所述電渦流傳感器8與電主軸3的端部分離設置且相距一定距離，啟動電主軸3 時，電渦流傳感器8用于檢測電主軸3的軸向位移及回轉誤差，此外，在電渦流傳感器支架9 底部的工作臺7上設計有銷孔12用以調整電渦流傳感器8與電主軸3之間的間距以保證 測試實驗的準確。另外，所述電渦流傳感器8、激振器6，以及電主軸3的軸共線。
高速絲杠及支撐測試請特別參閱圖2并結合圖1所示，本發明高速絲杠及支撐測試系統包括空心絲杠 25，該空心絲杠25位于基臺10的容納空間內并置于工作臺7下方。該空心絲杠25 —方面 通過聯軸器2與電機1連接，另一方面通過絲杠螺母23與工作臺7連接。所述絲杠螺母23 與工作臺7用螺栓緊固，且絲杠螺母23上開設有安裝孔24，溫度檢測元件即安裝在該安裝 孔24內；此外，絲杠螺母23通過螺紋嚙合與空心絲杠25連接。空心絲杠25的兩端分別被 軸承支座17、20支撐，且該軸承支座17和20之間的距離可調，并被定位塊21定位，以適應 不同型號的空心絲杠，除此之外，在軸承支架17和20上分別安裝有加速傳感元件15和溫 升傳感元件16。測試時，首先，使工作臺7四個角處的鎖緊裝置13呈松開狀態，以使工作臺7與基 臺10呈非固定連接狀態，接著，啟動電機1，電機1帶動空心絲杠25轉動，從而，通過絲杠螺 母23帶動工作臺7水平移動，如此，在該轉動及水平移動的過程中，對空心絲杠的各個性能 進行測量并采集數據。另外，需要說明的是，在本實施方式中，工作臺7上表面設有貫穿其厚度的導向孔 19，當傳感器電纜較多時，傳感器與采集卡之間的電纜、引線分布雜亂影響主軸移動，同時 工作臺7的移動會造成傳感器接觸不良，影響測量結果，為了不影響工作臺7的正常運動， 絲杠螺母的傳感器自該導向孔19內穿過而安裝在各自位置。防護裝置測試請特別參閱圖1所示，本發明防護裝置系統主要包括防護裝置，該防護裝置為折 疊式防護板，其一端與基臺10連接，另一端與工作臺7連接，同時，在基臺10容納空間的內 壁設置有導軌11，工作臺7支承在導軌11上，如此，當工作臺7移動時，該防護裝置隨著工 作臺的移動而被拉伸或壓縮。進一步，在工作臺7下方安裝有速度傳感器，這樣，在防護裝 置隨著工作臺7的移動而被拉伸或壓縮時，速度傳感器可以檢測防護裝置的運動情況。在本實施方式中，除了電主軸測試中，需要將工作臺7與基臺10固定在一起，其他 試驗中，工作臺7與基臺10的鎖緊裝置13應松開。以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，通過閱讀本 發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
一種高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于該試驗臺包括電主軸測試系統及高速絲杠及支撐測試系統，電主軸測試系統包括上方開放且自上方朝內凹陷有容納空間的基臺(10)及置于基臺(10)上方并與基臺(10)可拆卸連接的工作臺(7)，所述電主軸測試系統安裝在工作臺(7)上方，包括固定在工作臺(7)上表面且用于固定電主軸(3)的一對蓋板(4)、置于電主軸(3)端部的激振器(6)，以及在電主軸(3)設置激振器(6)的一側并與電主軸(3)的端部分離設置的電渦流傳感器(8)及其支架(9)，所述電主軸(3)的外周表面安裝有溫度傳感器；所述高速絲杠及支撐測試系統安裝在工作臺(7)下方，包括空心絲杠(25)，該空心絲杠(25)通過絲杠螺母(23)與工作臺(7)固定連接，且該空心絲杠(25)被電機(1)驅動，所述絲杠螺母(23)上開設有安裝溫度檢測元件的安裝孔(24)。
2.如權利要求1所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于進一步包括防護 裝置測試系統，該防護裝置測試系統主要包括防護裝置，該防護裝置一端安裝固定在基臺 (10)上，另一端安裝固定在工作臺(7)上，且該防護裝置為折疊式。
3.如權利要求2所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于所述基臺(10)的 收容空間內壁設有供工作臺(7)移動的導軌(11)。
4.如權利要求1所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于所述工作臺(7) 與基臺(10)通過鎖緊裝置(13)可拆卸連接。
5.如權利要求4所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于所述電渦流傳感 器(8)、激振器(6)，以及電主軸(3)的軸向共線。
6.如權利要求1所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于在電渦流傳感器 支架(9)底部的工作臺(7)上開設有調整電渦流傳感器⑶與電主軸(3)之間的間距的銷 孔(12)。
7.如權利要求1或5或6所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于所述空 心絲杠(25)的兩端分別被軸承支座(17、20)支撐，且該軸承支座(17)和(20)上分別安裝 有位移傳感元件和溫升傳感元件。
8.如權利要求1所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于所述工作臺(7) 上表面設有貫穿其厚度的導向孔(19)。
9.如權利要求7所述的高速立式加工中心性能試驗臺，其特征在于所述工作臺(7) 下方安裝有速度傳感器。
全文摘要
本發明提供了一種高速立式加工中心性能試驗臺，包括電主軸測試系統及高速絲杠及支撐測試系統，電主軸測試系統包括上方開放且自上方朝內凹陷有容納空間的基臺及置于基臺上方并與基臺可拆卸連接的工作臺，所述電主軸測試系統安裝在工作臺上方，包括固定在工作臺上表面且用于固定電主軸的一對蓋板、置于電主軸端部的激振器，以及在電主軸設置激振器的一側并與電主軸的端部分離設置的電渦流傳感器及其支架，所述電主軸的外周表面安裝有溫度傳感器；所述高速絲杠及支撐測試系統安裝在工作臺下方，包括空心絲杠，該空心絲杠通過絲杠螺母與工作臺固定連接，且該空心絲杠被電機驅動，所述絲杠螺母上開設有安裝溫度檢測元件的安裝孔。本發明試驗臺可以對多個部件進行測試，且結構簡單，性能穩定。
文檔編號G01M13/00GK101907514SQ201010229268
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者呂玉清, 夏田, 徐金華, 文懷興, 燕向陽, 王美妍, 陸君 申請人:陜西科技大學;寧夏中衛大河機床有限責任公司