一种精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置的制作方法

本发明涉及精密加工领域，具体是一种精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置。

背景技术：

1、在精密加工领域，主轴系统的动态平衡状态直接影响加工精度、表面质量和刀具寿命。为了实时监测主轴的不平衡振动，现有技术中常采用安装于主轴附近的振动传感器（如加速度计、电涡流位移传感器）或基于磁耦合的力传感器。

2、然而，这些传感器在实际应用中存在以下问题：首先，精密加工过程中伴随高压切削液喷射和高速切屑飞溅，传感器敏感元件（尤其是非接触式拾振部件）极易受到切削液侵蚀、切屑撞击和粉尘污染，导致检测信号衰减、灵敏度下降甚至永久损坏，而传统防护结构（如简单密封圈或机械间隙密封）难以长期有效阻挡恶劣介质的侵入。其次，传感器在长期连续运行后，其内部的弹性元件、电子元件及传压介质不可避免地发生零点漂移和灵敏度漂移，使得检测结果失准，而现有装置普遍不具备在线自标定功能，必须停机拆卸并送至计量部门校准，严重影响加工效率和生产连续性。

3、因此，针对上述问题提出一种精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提出一种精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，包括同轴固装在主轴体上的主轴磁环组件和固定于静止部件的传感检测本体，所述传感检测本体包括：

3、密封壳体，其内部由中心隔板分隔为对称的左测压腔和右测压腔，所述左测压腔和右测压腔内充满传压液体；

4、非导磁隔离窗，固定于密封壳体的前端，封闭所述左测压腔和右测压腔的前端开口；

5、左波纹管组件和右波纹管组件，分别设置于左测压腔和右测压腔内；所述左波纹管组件包括左波纹管和固定于其自由端的左受磁体，所述右波纹管组件包括右波纹管和固定于其自由端的右受磁体；所述左受磁体和右受磁体贴近所述非导磁隔离窗的内表面，并与所述主轴磁环组件形成差动磁耦合，以将主轴体的径向振动转换为左波纹管和右波纹管的差动式位移，进而通过所述传压液体在左测压腔和右测压腔内产生差动液压力；

6、差压传感单元，安装于所述中心隔板，其两个压力感应面分别与左测压腔和右测压腔连通，用于检测差动液压力；

7、在线自标定组件，包括左电磁标定线圈和右电磁标定线圈，分别固定于左测压腔和右测压腔内并环绕对应的左受磁体和右受磁体，用于在通入标定电流时产生轴向电磁力直接作用于所述左受磁体和右受磁体，以模拟标准不平衡力进行在线校准。

8、优选的，所述主轴磁环组件包括紧固于主轴体上的磁环基座，以及沿轴向并排嵌设在磁环基座外圆上的左环形永磁体和右环形永磁体，所述左环形永磁体和右环形永磁体的磁极方向相反布置，以形成穿过所述左受磁体和右受磁体的闭合磁回路。

9、优选的，所述左受磁体和右受磁体均为圆柱形永磁体，其磁极方向被配置为与对应的左环形永磁体和右环形永磁体之间产生磁吸力或磁斥力。

10、优选的，所述左波纹管和右波纹管均为金属波纹管，其固定端密封焊接于中心隔板上，自由端沿轴向伸缩。

11、优选的，所述非导磁隔离窗为氧化锆陶瓷薄板或非导磁不锈钢薄板，通过焊接密封连接于所述密封壳体的前端开口处。

12、优选的，所述左电磁标定线圈和右电磁标定线圈分别绕制在线圈骨架上，所述线圈骨架同轴套设于对应的左受磁体和右受磁体的外周，且所述左电磁标定线圈和右电磁标定线圈整体浸没在所述传压液体中。

13、优选的，还包括前端防护罩，固定于所述密封壳体的前端，向前延伸并包围所述主轴磁环组件，该前端防护罩与主轴体之间留有间隙。

14、优选的，所述前端防护罩的端壁内部设有环形气腔和与所述环形气腔连通的多个微型喷嘴，所述多个微型喷嘴的出口朝向所述间隙的外部且向主轴体方向倾斜，所述环形气腔用于通入压缩空气，从所述多个微型喷嘴喷出形成向外吹扫的正压气帘。

15、优选的，所述密封壳体上设有与左测压腔和右测压腔连通的注液孔，所述注液孔在注入传压液体后通过金属球焊封，使所述左测压腔和右测压腔成为全封闭腔体。

16、优选的，所述差压传感单元为mems差压传感器芯片，其正、负压力感应面分别通过所述中心隔板上的通孔与右测压腔和左测压腔连通，信号线通过密封电气接头从密封壳体引出。

17、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

18、通过差动磁耦合与非接触式拾振结构，将主轴径向振动直接转换为左、右波纹管的推挽式位移，并经传压液体转化为差动液压力，由mems差压传感器芯片精确检测，显著提高了动态平衡检测的灵敏度与抗干扰能力；同时，内置在线自标定组件，通过电磁标定线圈直接作用于受磁体模拟标准不平衡力，可实时校准因长期运行导致的灵敏度与零点漂移，保证检测长期稳定可靠；此外，全封闭密封壳体采用焊接与金属球焊封工艺，配合非导磁隔离窗与金属波纹管，使敏感元件终身工作于密闭液体环境中，杜绝了泄漏、污染与老化失效问题；前端防护罩及其环形气帘结构形成主动正压密封，有效阻挡高压切削液、切屑及粉尘侵入，极大提升了装置在恶劣加工工况下的适应性和使用寿命；整体结构紧凑、无需拆卸维护，解决了现有技术中防护不足、元件漂移与寿命短等核心难题。

1.一种精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，包括同轴固装在主轴体（1）上的主轴磁环组件（10）和固定于静止部件的传感检测本体（20），其特征在于，所述传感检测本体（20）包括：

2.根据权利要求1所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述主轴磁环组件（10）包括紧固于主轴体（1）上的磁环基座（11），以及沿轴向并排嵌设在磁环基座（11）外圆上的左环形永磁体（12a）和右环形永磁体（12b），所述左环形永磁体（12a）和右环形永磁体（12b）的磁极方向相反布置，以形成穿过所述左受磁体（32a）和右受磁体（32b）的闭合磁回路。

3.根据权利要求2所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述左受磁体（32a）和右受磁体（32b）均为圆柱形永磁体，其磁极方向被配置为与对应的左环形永磁体（12a）和右环形永磁体（12b）之间产生磁吸力或磁斥力。

4.根据权利要求1所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述左波纹管（31a）和右波纹管（31b）均为金属波纹管，其固定端密封焊接于中心隔板（22）上，自由端沿轴向伸缩。

5.根据权利要求1所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述非导磁隔离窗（25）为氧化锆陶瓷薄板或非导磁不锈钢薄板，通过焊接密封连接于所述密封壳体（21）的前端开口处。

6.根据权利要求1所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述左电磁标定线圈（50a）和右电磁标定线圈（50b）分别绕制在线圈骨架上，所述线圈骨架同轴套设于对应的左受磁体（32a）和右受磁体（32b）的外周，且所述左电磁标定线圈（50a）和右电磁标定线圈（50b）整体浸没在所述传压液体（24）中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：还包括前端防护罩（60），固定于所述密封壳体（21）的前端，向前延伸并包围所述主轴磁环组件（10），该前端防护罩（60）与主轴体（1）之间留有间隙。

8.根据权利要求7所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述前端防护罩（60）的端壁内部设有环形气腔（61）和与所述环形气腔（61）连通的多个微型喷嘴（62），所述多个微型喷嘴（62）的出口朝向所述间隙的外部且向主轴体（1）方向倾斜，所述环形气腔（61）用于通入压缩空气，从所述多个微型喷嘴（62）喷出形成向外吹扫的正压气帘。

9.根据权利要求1所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述密封壳体（21）上设有与左测压腔（23a）和右测压腔（23b）连通的注液孔，所述注液孔在注入传压液体（24）后通过金属球焊封，使所述左测压腔（23a）和右测压腔（23b）成为全封闭腔体。

10.根据权利要求1所述的精密加工用主轴动态平衡传感器检测装置，其特征在于：所述差压传感单元（40）为mems差压传感器芯片，其正、负压力感应面分别通过所述中心隔板（22）上的通孔与右测压腔（23b）和左测压腔（23a）连通，信号线通过密封电气接头从密封壳体（21）引出。