[发明专利]一种滚珠丝杠静动刚度综合测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种可用于滚珠丝杠的扭转、轴向及横向静动刚度测量的滚珠丝杠静动刚度综合测量装置。

背景技术

滚珠丝杠作为一种将旋转运动转换为直线运动的高效传动部件，具有传动精度高，运行平稳、可靠等优点，因而被广泛应用于数控机床的进给传动系统中，成为数控机床不可或缺的重要功能部件之一。

在进行滚珠丝杠的选型时，需要考虑诸多特性参数，如导程、直径、刚度、寿命等，在这些因素中，刚度特性对系统整体的运行特性有着较大的影响，尤其在高速、重载类型的机床中，该影响作用更为明显。刚度性能较差的滚珠丝杠会影响到机床的定位精度和重复定位精度，在外部载荷作用下容易产生振动，从而导致加工件的质量严重降低。目前，机床标准件制造厂商在滚珠丝杠出厂时，均会对丝杠的轴向静刚度进行严格的检测，并在样本手册上提供较为准确的轴向精度值以供用户选型时使用，滚珠丝杠特定方向的静刚度即为在该方向施加一定的作用力，当产生单位变形量所需力的大小。然而，对滚珠丝杠而言，其刚度特性不只包含轴向刚度，同时需要考虑扭转刚度和横向刚度，另外，由于滚珠丝杠经常工作在高速旋转状态，而此时对系统动态特性影响较大的是滚珠丝杠的动刚度特性，滚珠丝杠特定方向的动刚度即为在该方上施加一定的动态激扰力，当产生单位振动所需要的动态力的大小。

上述滚珠丝杠的轴向、扭转、横向静动刚度特性都会对机床的运动性能产生影响，例如，滚珠丝杠轴向静刚度不足，在受载运动时会产生轴向变形影响直线进给系统的定位精度和重复定位精度；扭转静刚度的不足，在受载运动时会产生丝杠扭转误差，最终同样会导致进给系统的定位误差；滚珠丝杠在不同的运转速度及工况下，其动刚度会表现出不同的特性，这是导致终端平台振动的原因之一。在进行滚珠选型及仿真计算时，需要对其轴向、扭矩及横向静动刚度都进行考虑。然而，现有的滚珠丝杠刚度测试装置仅限于轴向静刚度的测量，针对扭转及横向刚度的测量装置还很少，尤其是对综合动刚度的测量，目前还不具备相应功能的测量装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可用于滚珠丝杠的扭转、轴向及横向静动刚度测量的滚珠丝杠静动刚度综合测量装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种滚珠丝杠静动刚度综合测量装置，其特征在于，它包括一底板、一直线进给机构、一扭矩静动刚度测量机构、一轴向静动刚度测量机构和一横向静动刚度测量机构；

所述直线进给机构包括一通过一电机支座固定在所述底板上的伺服电机，所述伺服电机的转轴通过一第一联轴器连接一扭矩传感器的一端，所述扭矩传感器通过一传感器支架固定在所述底板上，所述扭矩传感器的另一端通过一第二联轴器连接一滚珠丝杠的一端，所述滚珠丝杠转动支撑在靠近其两端的两固定支撑座上，其中靠近所述第二联轴器一侧的所述第一固定支撑座固定在所述底板上，第二固定支撑座固定在一移动平台上，所述移动平台沿平行于所述滚珠丝杠的方向滑动连接在所述底板上，在所述滚珠丝杠上连接一丝杠螺母，所述丝杠螺母上紧固套接一丝杠螺母座；

所述扭矩静动刚度测量机构包括套置在位于所述第一固定支撑座与所述第二联轴器之间的所述滚珠丝杠上的一第一角板和一第一法兰盘，所述第一角板固定在所述底板上且与所述滚珠丝杠之间留有间隙，所述第一法兰盘紧固连接在所述滚珠丝杠上，所述第一法兰盘正对所述第一角板的一侧紧固连接一第一圆光栅，所述第一角板正对所述第一法兰盘的一侧紧固连接一第一圆光栅读数头，所述第一圆光栅与所述第一圆光栅读数头之间留有间隙，在位于所述第二固定支撑座与所述第三联轴器之间的所述滚珠丝杠上套置有一第二角板和一第二法兰盘，所述第二角板固定在所述移动平台上且与所述滚珠丝杠之间留有间隙，所述第二法兰盘紧固连接在所述滚珠丝杠上，所述第二法兰盘正对所述第二角板的一侧紧固连接一第二圆光栅，所述第二角板正对所述第二法兰盘的一侧紧固连接一第二圆光栅读数头，所述第二圆光栅与所述第二圆光栅读数头之间留有间隙，所述滚珠丝杠位于第二固定支撑座外侧的一端还通过一第三联轴器与一短轴的一端连接，所述短轴的另一端与一固定在所述移动平台上的支撑座紧固连接；