一種小型精密靜壓實驗臺臺面變形檢測裝置的製作方法

2023-09-16 21:59:15 1

本發明涉及一種小型精密靜壓實驗轉臺臺面變形檢測裝置，此類檢測裝置適用於小型、微型、精密靜壓轉臺臺面變形的檢測。

背景技術：

在「中國製造2025」大背景下，超精密製造技術是我國現代化裝備製造的核心支撐技術，將成為未來製造業賴以生存的基礎和可持續發展的關鍵。精密靜壓轉臺作為超精密加工設備的核心部件之一，其技術性能和製造水平直徑影響到超精密工具機的加工精度。

工具機製造企業及研究機構對靜壓轉臺的設計與分析中均未考慮靜壓轉臺臺面變形問題，將臺面視為剛體，忽略了臺面變形的影響。由於靜壓轉臺自身剛度的制約及工件加載位置的影響，靜壓轉臺在承載工件時臺面將發生彈性變形，影響靜壓支承油墊油膜流態及整體承載性能，並降低工具機加工精度。目前，缺乏靜壓轉臺臺面變形直接檢測裝置，設計一種精密靜壓轉臺臺面變形檢測裝置對於研究和設計靜壓轉臺具有重要意義。

技術實現要素：

為了能更準確的得到精密靜壓轉臺各支承油墊處油膜厚度及油腔壓力，本發明提供了一種精密靜壓轉臺臺面變形檢測裝置，該裝置可以完成精密靜壓轉臺的靜態測試：靜壓轉臺在不同加載位置、不同加載力下臺面變形量及各支承油墊處的油膜厚度、油腔壓力。

為了實現上述目的，本發明採取如下技術方案：

一種小型精密靜壓實驗轉臺臺面變形檢測裝置，包括：精密靜壓轉臺、加載裝置、臺面變形檢測裝置及信號採集處理系統；其特徵在於：

臺面變形檢測裝置包括兩部分：(1)靜壓轉臺臺面自身變形檢測裝置，臺面直徑為D4，支承油墊分布直徑為D2，採用三根光纖傳感器，一根光纖傳感器沿著支承油墊分布直徑D2布置一圈，另外兩根分別沿著D1、D3處布置一圈，其中D1＝D2/2，(2)靜壓轉臺臺面浮起量檢測裝置，將電渦流位移傳感器布置於支承油墊附近臺面的底部。

進一步，加載裝置採用兩個交叉呈「十字形」橫梁的門型框架固定，將液壓缸安裝在懸臂梁下，並能沿著加載臂調節位置，加載臂的一段通過轉軸懸掛於門型框架的橫梁中間。

採用以上設計方案，其特點是：

(1)加載裝置採用門型框架結構，並配合壓力傳感器能夠實時準確的控制加載力的大小並實現加載位置可調節；

(2)轉臺臺面自身變形檢測採用三根光纖傳感器分別布置在不同的半徑處，通過數據擬合能夠反映臺面自身在外載下的變形情況；

(3)臺面變形檢測裝置採用電渦流位移傳感器與光纖傳感器配合，能夠精準得到各支承油墊處油膜厚度及整個臺面的變形情況，為靜壓轉臺流固耦合計算方法提供實驗驗證數據。

附圖說明

圖1為精密靜壓實驗臺及加載裝置示意圖

圖2為臺面光纖傳感器布置示意圖

圖3為電渦流位傳感器布置示意圖

圖4為電渦流位傳感器及油腔壓力傳感器布置示意圖

圖中，1是靜壓轉臺臺面，2是靜壓轉臺基座，3是電渦流位移傳感器布置點，4是門型框架，5是S型壓力傳感器，6是液壓加載缸，7、8、9分別是三根光纖傳感器，10是支承油墊，11是油腔壓力傳感器，12是電渦流位移傳感器支架，13是電渦流位移傳感器。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明進行詳細描述。

圖1為精密靜壓實驗臺及加載裝置的布局圖，通過液壓加載缸6實現對靜壓轉臺臺面1的加載，並由S型壓力傳感器實時的控制加載力的大小；圖2為臺面光纖傳感器布置圖，臺面直徑為D4，支承油墊分布直徑為D2，採用三根光纖傳感器7、8、9分別在直徑為D1、D2、D3的圓周上布置，其中D1＝D2/2，

該靜壓實驗臺共有八個支承油墊如圖4中的10所示，電渦流位移傳感器位於支承油墊外側，油腔壓力傳感器通過在轉臺基座上打孔將壓力傳感器測壓端面與油腔中的液壓油接觸，在靜壓轉臺基座2上布置八個電渦流位移傳感器和八個油腔壓力傳感器，每個油墊對應一個電渦流位移傳感器和一個油腔壓力傳感器用於測量靜壓轉臺浮起時臺面的浮起量及各油腔內部的壓力，安裝位置如圖3及圖4中的11、12、13所示。

轉臺額定載重為W，加載時，加載位置的選擇需避開圖中7、8、9三根光纖傳感器，分別在轉臺中心處、處、及臺面外沿處加載；在各加載位置處分別以加載，通過信號採集系統記錄不同加載點在不同的加載力作用下，各類傳感器的相關數值，得到八個油墊油腔內的壓力、八個位移傳感器的變化值及三個光纖傳感器的變化值。