专利名称：一种电主轴性能测试台的制作方法
技术领域：
本发明属于机床部件的性能测量装置，具体涉及一种电主轴性能测试台。
背景技术：
随着现代加工向高速化的迅速发展，对机床主轴的要求越来越高，电主轴(又称内装式主轴单元)具有结构紧凑、高速、高精度的特点，已成为高速加工机床的重要功能部件之一，其用途已由内圆磨削加工向钻、铣、镗、车、外圆磨削等多种加工方向发展。电主轴正在形成一个标准化、系列化的产品，用户对电主轴的性能要求越来越严格，迫切需要生产厂家提供详细可靠的功率、转矩、转速等性能参数，生产厂家也需要完整的试验检测装置来保证电主轴的生产质量，以检测准确详细的试验数据来验证设计。但由于电主轴调速范围广、转速高达IOOOOOrpm以上，故测试难度大。目前电主轴性能参数检测是将电主轴直接与测功机连接进行测量，但现有测功机的最高转速为30000rpm，所以难以满足高速电主轴的测量要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种结构简单，操作方便，测试结果准确，并能测量高转速的电主轴性能测试台。本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的该电主轴性能测试台，用于测试电主轴的功率、转矩和转速；它包括一个水平放置的安装平台，在安装平台上固定有一个升降平台和一个能前后、左右移动的十字平台，在升降平台和十字平台上均固连有V型安装架；加载电主轴安装于升降平台的V型安装架上，被测电主轴安装在十字平台的V型安装架上；一弹性轴的两端分别与加载电主轴和被测电主轴的输出端连接，并使加载电主轴、被测电主轴和弹性轴处在同一轴线上；在弹性轴两端的外圆周表面上的对称位置处，用反光材料均勻喷涂若干形状相同的反光条纹；在弹性轴的一侧安装有聚焦镜头安装架，聚焦镜头安装架上与弹性轴两端的反光条纹相对应位置处则安装有光纤聚焦镜头；所述加载电主轴与能量回馈装置相连，并由其控制调节载荷；所述被测电主轴与变频装置相连，并由其控制试验检测转速；所述光纤聚焦镜头通过光电开关与测量电路相连。具体地说，所述弹性轴与加载电主轴和被测电主轴之间的连接采用锥度定位和螺纹连接的方式。所述升降平台采用丝杆方式实现上下移动；所述十字平台包括横平台和竖平台， 横平台位于竖平台之上并相互成十字交叉形，横平台采用丝杆方式实现左右移动，竖平台采用丝杆方式实现前后移动。本发明采用光电检测技术测量，通过变频装置控制被测电主轴的试验检测转速， 由能量回馈装置控制加载电主轴施加不同大小的载荷以适应被测电主轴不同转速测试的载荷要求，实时检测被测电主轴在不同转速下的转矩、转速、功率等性能参数。本发明通过升降平台和十字平台配合可进行三维调整，以满足被测电主轴、加载电主轴和弹性轴的安装同轴度。因此，本发明具有结构简单、操作方便、测量准确、并能通过光电检测技术来实现高速转速测量的特点。
图1是本发明实施例的结构示意图。图2是图1的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。参见图1，本实施例包括水平放置的安装平台9，在安装平台9上固定有升降平台 3和十字平台7，在升降平台和十字平台上均固连有V型安装架2。结合图2，升降平台3采用丝杆方式实现上下移动，十字平台7包括横平台和竖平台，横平台位于竖平台之上并相互成十字交叉形，横平台采用丝杆方式实现左右移动，竖平台采用丝杆方式实现前后移动。 安装平台9为安装其上的设备提供高精度的平面基准。由图可见，加载电主轴1安装于升降平台3的V型安装架2上，被测电主轴8安装在十字平台7的V型安装架2上，以确保外形呈圆柱状的加载电主轴1和被测电主轴8的可靠固定及其转动轴线的自动对中。弹性轴5的两端分别与加载电主轴1和被测电主轴8 的输出端连接，为保证三轴的连接同轴度，接头采用锥度定位和螺纹连接的方式。在实施加载电主轴1、被测电主轴8和弹性轴5的连接时，升降平台3和十字平台7配合，对加载电主轴1和被测电主轴8的相对位置进行三维调节，保证加载电主轴1、被测电主轴8和弹性轴5的顺利同轴对接。在弹性轴5两端的外圆周表面上的对称位置处，用反光材料均勻喷涂若干形状相同的反光条纹；在弹性轴5的一侧安装有聚焦镜头安装架4，聚焦镜头安装架 4上与弹性轴两端的反光条纹相对应位置处则安装有光纤聚焦镜头6，由光纤聚焦镜头6内含的调整装置调节其与弹性轴5两端反光条纹的相对位置，保证反光信号的可靠采集。加载电主轴1与能量回馈装置相连，并由其控制调节载荷，以适应被测电主轴8不同转速测试时的载荷的要求。被测电主轴8与变频装置相连，并由其控制试验检测转速。光纤聚焦镜头6通过光电开关与测量电路相连，当弹性轴5转一圈时，光纤聚光镜头6采集弹性轴5两端反光条纹的反光信号并传输至光电开关，光电开关输出相应的脉冲信号，通过测量电路的处理，可得到转速；当弹性轴5承受转矩而发生扭转变形时，弹性轴5两端的反光条纹会发生与扭转变形相应的错位，则光电开关产生的两路脉冲信号也将发生与扭转变形相对应的相位差，通过测量电路的处理，可得到转矩。本发明的电主轴性能测试台的实施过程如下
在安装平台9上固定带有V型安装架2的升降平台3和十字平台7，将加载电主轴1和被测电主轴8分别固定在升降平台3和十字平台7的V型安装架2上，并用弹性轴5将加载电主轴1和被测电主轴8的输出轴连接在一起，通过升降平台3和十字平台7的配合进行三维调整，使三者严格同轴。通过调整固定在安装平台9上的聚焦镜头安装架4的位置， 使光纤聚焦镜头6与弹性轴5的反光条纹相对应，同时转动光纤聚焦镜头6内的调整装置， 使其与弹性轴5的反光条纹保持合适的距离。被测电主轴8由变频装置控制试验检测转速，加载电主轴1由能量回馈装置控制调节载荷，以适应被测电主轴不同转速测试时的载荷的要求。当被测电主轴8转动时，弹性轴5和加载电主轴1同步转动，光纤聚焦镜头6采集弹性轴5两端反光条纹的反光信号并传输至光电开关，光电开关输出相应的脉冲信号，通过测量电路的处理，可得到被测电主轴 8转速；由于测试中加载电主轴1在能量回馈装置控制下施加载荷，使得弹性轴5承受转矩而发生扭转变形，弹性轴5两端的反光条纹会发生与扭转变形相应的错位，则光电开关产生的两路脉冲信号也将发生与扭转变形相对应的相位差，通过测量电路的处理，可得到被测电主轴8在该转速的转矩，进而可计算出相应的输出功率。 另外，在测试台上安装相应的传感器，还可测试被测电主轴8运行中的温度、噪声和振动等性能参数。
权利要求
1.一种电主轴性能测试台，用于测试电主轴的功率、转矩和转速，其特征在于它包括一个水平放置的安装平台，在安装平台上固定有一个升降平台和一个能前后、左右移动的十字平台，在升降平台和十字平台上均固连有V型安装架；加载电主轴安装于升降平台的V 型安装架上，被测电主轴安装在十字平台的V型安装架上；一弹性轴的两端分别与加载电主轴和被测电主轴的输出端连接，并使加载电主轴、被测电主轴和弹性轴处在同一轴线上； 在弹性轴两端的外圆周表面上的对称位置处，用反光材料均勻喷涂若干形状相同的反光条纹；在弹性轴的一侧安装有聚焦镜头安装架，聚焦镜头安装架上与弹性轴两端的反光条纹相对应位置处则安装有光纤聚焦镜头；所述加载电主轴与能量回馈装置相连，并由其控制调节载荷；所述被测电主轴与变频装置相连，并由其控制试验检测转速；所述光纤聚焦镜头通过光电开关与测量电路相连。
2.根据权利要求1所述的电主轴性能测试台，其特征在于所述弹性轴与加载电主轴和被测电主轴之间的连接采用锥度定位和螺纹连接的方式。
3.根据权利要求1或2所述的电主轴性能测试台，其特征在于所述升降平台采用丝杆方式实现上下移动；所述十字平台包括横平台和竖平台，横平台位于竖平台之上并相互成十字交叉形，横平台采用丝杆方式实现左右移动，竖平台采用丝杆方式实现前后移动。
全文摘要
本发明属于机床部件的性能测量装置，具体涉及一种电主轴性能测试台。本发明包括一个安装平台，在安装平台上固定一个升降平台和一个十字平台，加载电主轴安装于升降平台的V型安装架上，被测电主轴安装在十字平台的V型安装架上；一弹性轴的两端分别与加载电主轴和被测电主轴的输出端连接，在弹性轴两端的外圆周表面上的对称位置处，用反光材料均匀喷涂若干形状相同的反光条纹；在弹性轴一侧的聚焦镜头安装架上安装有光纤聚焦镜头；加载电主轴与能量回馈装置相连，被测电主轴与变频装置相连，光纤聚焦镜头通过光电开关与测量电路相连。本发明具有结构简单、操作方便、测量准确、并能通过光电检测技术来实现高速转速测量的特点。
文档编号G01M13/00GK102323046SQ20111014086
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者余以道, 王立勇 申请人:湖南科技大学