Hz一1型电磁测力加力计的研制

　　检验主轴装有滑动轴承的机床综合刚度或主轴刚度要在主轴旋转情况下进行。然而，按照JB/GQlo89一86“机床主轴滑动轴承试验规范”标准中第二篇“主轴部件试验，规定:“在主轴上套一个带有滚动轴承的传力环，内环随主轴旋转，外环保持静止，承受接触式的加载力”。由此测得的刚度中包含着滚动轴承传力环的刚度，且分离不出来。解决上述间题的唯一办法，是需要非接触地直接对旋转中的主轴系统加力，并且非接触测量其位移。采用电磁方式加力，可以用通电电流强度大小代表所施加的力。我们为解决M7132H卧轴矩台平面磨床主轴刚度检测问题，采用电磁原理研制了Hz一1型电磁测力加力计，并获得浙江省标准计量局标定认可。

　　一、原理及性能指标

　　图1中，当绕制在铁芯上的线圈中通入直流电流时，铁芯两端面对衔铁产生电磁吸力F为

式中 —气隙中的磁感应强度，Wb/m²

　　—真空导磁系数，47πX10^-7H/m

　　当铁芯截面积为S，平均磁路长度为La;衔铁截面积为S‘，平均磁路长度为Lb时，空气隙长度古很小，可以略去磁场扩散现象，其截面可以认为等于S。

　　又根据全电流定律，如图1磁路的磁化电流

式中 n—线圈匝数

　　I—通过铁芯上的线圈中的直流电流强度，A

　　Ha—铁芯中的磁场强度，A/m

　　Hb—衔铁中的磁场强度，A/m

　　—空气隙中的磁场强度，A/m

　　磁路的磁势绝大部分降落在空气隙上，故可用气隙的磁势代替整个磁路的磁势

　　根据需要，HZ一1型电磁测力加力计设计的最大电磁吸力500N。

　　装在平磨主轴上的模拟砂轮，使用时仅用模拟砂轮外圆柱面的一部分(是凸面)，故制作相应电磁测力加力计的U形磁铁的两端面应是凹面，且曲率应和模拟砂轮的相同。

　　空气隙一般选为0.5mm，铁芯材料为优质冷轧硅钢片，冲制成U形，根据出力要求，截面积为32mmx20mm。模拟砂轮材料为纯铁，目的是剩磁强度和矫顽磁力都比较小。测试时，把U形铁芯的两极置于装在主轴上的模拟砂轮下方的轴向位置，所以模拟砂轮的宽度等于U形铁芯的跨距。

　　测力加力范围为300~600N，连续可调;测定间隙为0.5mm;模拟砂轮直径为270mm;直流电源采用DF1736型稳压稳流电源;仪器的系统误差取决于标定力所用的系统(用瑞士KISTLER系统标定)，静态力测定误差簇士0.006%(根据KISTLER样本及说明书);重复测试精度<0.15%。

　　二、操作使用

　　由于卧轴矩台平面磨床产生的切削力的方向通过主轴轴心线，且在垂直于主轴轴心线的平面内与磨头垂直进给方向成200夹角，所以测试时施加力必须有加载角(图2)。