[发明专利]一种直线进给系统动态特性综合测试实验装置

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，特别涉及一种直线进给系统动态特性综合测试实验装置。

背景技术

机床是现代制造技术中的工作母机，在一定程度上决定了一个国家的制造业水平的高低。随着高科技领域不断向着高速、高效、精密、轻量化和自动化的方向发展，对机床的性能要求越来越高，为了满足高科技发展的需求，现代机床正向着高速、大功率、高精度、高可靠性的方向发展。

进给系统作为机床的重要组成部分之一，其动态性能直接影响到机床的加工精度、响应速度。直线进给系统作为目前最常见的进给系统，通常采用滚珠丝杠进行传动，在高速、高加速工作过程中，若动态特性不好，则易产生振动，对加工的质量、精度产生严重影响，降低传动部件的寿命，而且无法保证快速启动、停止和准确的定位性能，从而难以实现高速、高效、高质量的加工。因此，研究直线进给系统的动态特性有着重要的意义。

外部载荷、摩擦、惯量匹配都是影响进给系统动态特性的关键因素，相比于摩擦、惯量匹配特性，研究外部载荷对进给系统动态特性的影响有一定的难度，这主要是由于进给系统工作过程中所受的外部载荷形式较多，有纵向载荷、横向载荷、垂直载荷、转矩以及它们的复合形式，同时工作台是不断移动的，更对载荷的施加造成了一定的难度。目前还没有实验平台能够全面研究这些因素是如何影响进给系统动态特性，其中的关键难点在于如何精确模拟外部载荷以及在同一个实验平台上同时实现上述影响因素的研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种直线进给系统动态特性综合测试实验装置，所述的装置包括单自由度伺服进给机构，纵向加载机构，龙门框架，横向加载机构，垂直加载机构，摩擦加载机构，惯量匹配机构；

所述的单自由度伺服进给机构的结构是：在底板1的一侧固定有第一电机支撑座2，第一伺服电机3固定在所述的第一电机支撑座2上；第一滚珠丝杠4通过第一联轴器5与所述的第一伺服电机3的转轴连接；所述的第一滚珠丝杠4在靠近所述的第一联轴器5的一端，通过固定在所述底板1上的第一滚珠丝杠支撑固定端6进行支撑转动，另一端通过固定在所述底板1上的第一滚珠丝杠支撑支持端7进行支撑转动；在所述的第一滚珠丝杠4上套接有法兰型式的第一丝杠螺母8，所述的第一丝杠螺母8上固接有第一丝杠螺母座9；在所述的第一滚珠丝杠4的两侧平行且等间距的布置有第一滑动导轨10和第二滑动导轨11，在所述的第一滑动导轨10上安置有第一滑块12，在所述的第二滑动导轨11上安置有第二滑块13；所述的第一滑块12和第二滑块13处于垂直于所述的第一滚珠丝杠4轴向的同一横向位置；所述的第一滑块12、第二滑块13和第一丝杠螺母8上同时固定连接了工作台14，在所述的工作台14上覆盖有上表面平整的盖板15；

所述的纵向加载机构包括两个相同的纵向加载装置，分别对称地布置在所述的第一滑动导轨10和第二滑动导轨11上；其中一个纵向加载机构的结构如下：布置在所述的第一滑动导轨10外侧且与其平行的第二滚珠丝杠16，通过固定在所述底板1上的第二滚珠丝杠支撑固定端17和第二滚珠丝杠支撑支持端18进行支撑，并在所述的第二滚珠丝杠支撑固定端17的伸出端通过第二联轴器19与第二伺服电机20直连；所述的第二伺服电机20通过第二电机座21固定在所述底板1上；在所述的第二滚珠丝杠16上连接有法兰型式的第二丝杠螺母22；在所述的第二丝杠螺母22上固接有第二丝杠螺母座23；在所述的第一滑动导轨10上，且与第二丝杠螺母22处于同一横向位置处，布置有第三滑块24；所述的第二丝杠螺母座23和第三滑块24通过第一连接板25进行连接；在所述的第一连接板25上固定有第一支撑座26，在所述的第一支撑座26上安装有第一拉压传感器27；第一加载弹簧28的一端连接在所述的第一支撑座26的端部，并和所述的第一拉压传感器27相接触，另一端和固定在所述的工作台14上的第一连接座29连接；