[发明专利]模拟实际工况的直线进给单元综合性能退化试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟实际工况的直线进给单元综合性能退化试验台，属于数控机床制造及检测技术领域。

背景技术

本发明专利提出利用气缸对直线进给单元进行三个方向加载并用加速退化试验原理设计退化试验台，并在运动副连接处设置多个传感器，用于检测各种参数数据。研究滚珠丝杠副和直线运动副对工作台综合性能的影响。滚珠丝杠副和直线导轨副是数控机床进给系统的主要移动部件，其精度决定了数控机床工作台的精度。实际工况下为了提高滚珠丝杠副和直线导轨副的刚度，常采用增加滚珠丝杠副和直线导轨副的预紧力的方法提高刚度。进给单元使用一段时间后，随滚珠丝杠副和直线导轨副反复的运行，滚动体和滚道的摩擦磨损会导致预紧力丧失，运动副的预紧力下降、运动副产生形位误差，导致直线进给单元精度下降，如何准确的得知精度下降的机理成为了难题。滚珠丝杠副和直线导轨副的传动精度与很多因素有关，例如摩擦力矩、预紧力，加载方式，运动方式，接触角等。国内滚珠丝杠副和直线导轨副制造企业和相关研究单位对滚珠丝杠副和直线导轨副已经做了很多研究，但仍然不能准确描述工作台和导轨之间综合性能的退化过程。考虑预紧力和摩擦力矩等多种因素对工作台综合性能退化研究并进行建模也少有研究。

发明内容

本发明涉及一种模拟实际工况的直线进给单元综合性能退化试验台，用于研究滚珠丝杠和直线导轨的精度退化对工作台综合性能的影响。

本发明所采用的技术方案是一种模拟实际工况的直线进给单元综合性能退化试验台，该试验工作台包括试验台底座1、丝杠伺服电机2、连接支座3、直线滚动导轨副4、滚珠丝杠副5、工作台6、轴向气缸加载块7、双气缸活塞8、垂直气缸加载滚轮9、龙门架10、垂直气缸11、轴向双气缸12、侧向加载气缸13、侧向气缸加载滚轮14、扭矩传感器15、直线光栅尺16、三方向力传感器17；该试验工作台采用三方向气缸加载方式，模拟真实铣床的工作状态。

丝杠伺服电机2与滚珠丝杠副5通过连接支座3连接，且在连接支座3与滚珠丝杠副5的连接处设置有扭矩传感器15，丝杠伺服电机2通过联轴器与滚珠丝杠副5连接并驱动工作台6进行往复动作；直线滚动导轨副4固定在试验台底座1上；龙门架10固定安装在试验台底座1两侧；轴向气缸加载块7固定在工作台6轴向位置；工作台6和试验台底座1之间安装有直线光栅尺16，直线光栅尺16的动尺安装在工作台6底部，直线光栅尺16的定尺安装在直线滚动导轨副4侧面，与直线滚动导轨副4平行。

垂直加载气缸11安装在龙门架10顶部，垂直加载气缸11通过垂直气缸加载滚轮9对工作台6进行竖直方向加载，垂直气缸加载滚轮9与工作台6之间为滚动接触。

侧向加载气缸13安装在龙门架10侧面，侧向加载气缸13通过侧向气缸加载滚轮14对工作台6进行侧向加载，侧向气缸加载滚轮14与工作台6之间为滚动接触。

轴向双气缸12安装在龙门架10上，轴向双气缸12上的双气缸活塞8与滚珠丝杠副5平行，双气缸活塞8可与轴向气缸加载块7相接触，对工作台6进行轴向加载；轴向气缸活塞8与轴向气缸加载块7之间设置有缓冲橡胶垫。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

1)本发明试验台采用气缸对工作台进行三个方向加载，实现了模拟机床工作台实际运动过程。实验装置更接近实际工况。综合考虑滚珠丝杠副和直线导轨副的磨损误差，将预紧力和摩擦力矩对精度退化的影响考虑到建模当中，并采用重载加速退化试验。

2)本发明试验台采用大流溢流阀配调压阀实现高加载力，并控制气缸与伺服电机配合完成加载试验。

3)本发明试验台在传动链之间设置多种传感器以检测需要的参数。考虑精度退化的因素比以往更多。采用实时监测方式对工作台进行测量。伺服电机与气动加载可实现单程加载、往复加载，单方向加载和多方向加载等多种方式对工况进行模拟。

附图说明

图1为本发明装置的总体结构示意图。

图2为本发明装置左视图。

图3为本发明装置俯视图。

图中：1、试验台底座，2、丝杠伺服电机，3、连接支座，4、直线滚动导轨副，5、滚珠丝杠副，6、工作台，7、轴向气缸加载块，8、双气缸活塞，9、垂直气缸加载滚轮，10、龙门架，11、垂直气缸，12、轴向双气缸，13、侧向加载气缸，14、侧向气缸加载滚轮，15、扭矩传感器，16、直线光栅尺，17、三方向力传感器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。