本发明涉及主轴静刚度测试，具体涉及一种便携式加工设备主轴刚度测试系统。
背景技术：
1、便携式加工设备常用于航空航天装备制造的装配现场，以其可以代替人工实现自动进给的优点被广泛应用于复材、钛合金、铝合金、复铝、复钛等难加工材料的一体化制孔加工，便携式加工设备的主轴性能关系着制孔精度。飞机部件制孔工序极为关键，制孔质量关系着飞机服役的可靠性，制孔精度的稳定性则关系着飞机的生产成本和效率。
2、便携式加工设备通过安装在大型部件上的钻模板进行固定，刀具安装在加工设备内部的主轴前端。刀具在加工时受到的各方向切削力经过刀具依次传递到主轴、设备主结构，最后传递到钻模板，各个环节的刚度构成了便携式加工设备的真实刚度，决定了主轴末端的在加工时抵抗不稳定切削力的能力，最终制孔质量及稳定性由各个传递环节性能保证因此，明确并优化设备刚性是提升加工质量的与孔质量一致性的关键，故需要考虑便携式加工设备实际应用场景，测量其真实刚度。
3、专利号为cn202310146072.6的专利“一种数控车床三向静刚度测量装置及方法”通过螺栓施加载荷，使用力传感器测量主轴所受压力，利用磁吸千分表测量主轴一点处的位移，对负载与位移数据处理得到主轴的刚度信息。专利号为cn201210195077.x的专利“外圆磨床砂轮架主轴刚度测量装置”，使用液压装置在主轴一点处施加压力，通过1个电涡流位移传感器测量变形量，1个压力传感器测量压力，对数据处理后可以直接得到机床主轴的刚度值。专利号为cn202211690245.2的专利“一种机床静刚度测试工装及测试方法”，通过推力计在主轴末端施加压力，通过千分表测量一点处位移，分别测量主轴x与y向得到主轴的两方向刚度值。此类方法仅对主轴末端进行测量，获得的刚度值为整个系统的刚度，适用于机床等刚度较高的系统，但对于在飞机装配现场应用的便携式自动加工设备，所需考虑的主轴刚度除了设备自身主轴刚度外还应包含设备与工装的连接刚度。与机床刚度相比，便携式加工设备的真实主轴刚度传递环节更多且整体刚度较低，单个位置的刚度测量方法不能够准确评价此类设备的主轴刚度组成，因此必须开发专用的模拟实际设备应用场景的测试系统来实现便携式加工设备的主轴刚度评价。
4、综上所述，为满足航空航天装配现场便携式加工设备主轴刚度组成分析及优化需求，需要发明一种便携式加工设备主轴刚度测试系统。
技术实现思路
1、本发明为克服现有技术的不足，提出了一种便携式加工设备主轴刚度测试系统。本发明考虑了主轴与机身的连接，机身与钻模板的连接，通过模拟加工场景，在主轴末端安装测试杆并施加载荷，在测试杆、主轴末端、机身处布置多个位移传感器，获取钻身各个位置位移，进而计算出各环节刚度值与主轴末端总刚度。
2、本发明的技术方案：
3、一种便携式加工设备主轴刚度测试系统，包括控制及显示系统1、刚度测试系统2和便携式加工设备3；
4、所述控制及显示系统1包括采集单元101、pc端102和控制箱103；
5、所述刚度测试系统2包括一号位移传感器201、传感器夹具202、二号位移传感器203、三号位移传感器204、四号位移传感器205、五号位移传感器206、钻模板207、压力传感器208、六号位移传感器209、平台支撑座210、光学平台211、连接块212、一号连接轴213、二号连接轴214、动力缸座215和动力缸216；
6、所述便携式加工设备3包括钻身301、主轴302、钻套303、测试杆304、槽303-a、楔形面303-b和扇形槽303-c；
7、其中，pc端102和控制箱103通过数据线连接，控制箱103再与动力缸216通过动力管连接，由pc端102随时调控动力缸216给予测试杆304的压力，pc端102与压力传感器208通过数据线连接，随时给pc端102反馈测试杆304所受的压力情况，进而稳定控制压力，获得实际压力值；
8、控制及显示系统1的pc端102通过数据线与采集单元101连接，并对其实现控制，采集单元101再和一号位移传感器201、二号位移传感器203、二号位移传感器203、四号位移传感器205、五号位移传感器206、六号位移传感器209通过线缆连接；六个位移传感器的轴线均与主轴302轴向垂直相交，其中一号位移传感器201和五号位移传感器206布置在钻模板207上方，通过传感器夹具202固定，并指向钻套303无槽一侧，测量钻套303的同一母线上、下两点处的位移量；二号位移传感器203、四号位移传感器205布置在钻模板207上方，通过传感器夹具202固定，并指向钻套303有槽一侧，透过槽303-a测量主轴302的同一母线上、下两点处的位移量；四号位移传感器205安装在钻模板207上方，六号位移传感器209安装在钻模板207下方，测量测试杆304的同一母线上、下两点处的位移量；六个位移传感器将各自采集到的光学信号传递给采集单元101，处理得到位移量信息并传递给pc端102；
9、传感器夹具202通过螺栓与钻模板207连接紧固，一号位移传感器201、二号位移传感器203、三号位移传感器204、四号位移传感器205、五号位移传感器206、六号位移传感器209与传感器夹具202相连接；传感器夹具202通过螺栓与钻模板207紧固连接；钻模板207通过螺栓与平台支撑座210紧固连接，平台支撑座210再通过螺栓与光学平台211连接；动力缸216通过螺栓与动力缸座215紧固连接，动力缸座215再通过螺栓与钻模板207连接；动力缸216通过二号连接轴214与压力传感器208连接，压力传感器208再通过一号连接轴213与连接块212连接，连接块212再通过轴孔连接与测试杆304连接；
10、钻身301通过螺栓与钻套303连接，钻套303与钻模板207通过前端圆柱面与钻模板207表面的孔配合实现定位，钻套303的中段有楔形面303-b、扇形槽307-c与钻模板207表面凸起旋紧实现配合，模拟加工场景；钻套303上开槽303-a，使二号位移传感器203、三号位移传感器204、四号位移传感器205能够测得钻套303内的零件的位移量；主轴302通过大锥度锥面定位保证同轴，通过螺纹与测试杆304紧固连接。
11、工作流程如下：
12、动力缸216得到pc端102的施力信息后施加压力，通过二号连接轴214、压力传感器208、压力传感器208、一号连接轴213、连接块212最终将压力传递给测试杆304，使其带动着便携式加工设备发生弯曲，在这一过程中，压力传感器能够实时测量测试杆304所受的压力，反馈给pc端102，通过控制箱103实现压力稳定控制。压力稳定后，一号位移传感器201和五号位移传感器206测得钻套处靠近便携式加工设备钻套303的形变，二号位移传感器203、三号位移传感器204测得主轴302处的形变，四号位移传感器205和六号位移传感器209测得测试杆304的形变，六个传感器接收到弯曲的光信号后发送给采集单元101，采集单元101接收信息并传递给pc端102，pc端102进行计算和分析得到在便携式加工设备实际应用时，刀具、主轴末端、钻身各个位置及连接处的刚度，进而找到刚度薄弱环节，对设备进行调整或维修。
13、本发明的有益效果：本发明提供一种便携式加工设备主轴刚度测试系统，通过模拟便携式加工设备实际安装情况，使用六个传感器，分别测量钻身、主轴、刀具处位移量，可获得便携式加工设备在位的主轴真实刚度以及刀具、主轴末端、钻身各个位置及连接处的刚度，明确便携式加工设备在实际使用时的刚度组成，进而找到刚度薄弱环节，对设备进行调整或维修，能够保证设备在上机加工时的状态健康。
1.一种便携式加工设备主轴刚度测试系统，其特征在于，该便携式加工设备主轴刚度测试系统包括控制及显示系统(1)、刚度测试系统(2)和便携式加工设备(3)；
2.根据权利要求1所述的刚度测试系统(2)，其特征在于，所述六个位移传感器轴线均与主轴(302)轴向垂直相交。
