[实用新型]一种滚珠丝杠副加速退化试验平台

说明书

本实用新型公开了一种滚珠丝杠副加速退化试验平台，包括滚珠丝杠副驱动部件、运动控制部件和数据采集部件。所述滚珠丝杠副驱动部件主要包括：伺服电机、联轴器、滚珠丝杠副、直线导轨、工作台，所述的运动控制部件包括：上位工控机、下位可编程逻辑控制器、伺服驱动器，所述的数据采集部件包括：数据采集卡、加速度传感器。本试验平台能够对不同型号的丝杠进行变工况加载测试，并记录滚珠丝杠副全生命周期的运行状态信息，有助于机床核心零部件退化机理分析和健康模型构建。

技术领域

本实用新型涉及可靠性与维护领域，尤其是本实用新型涉及一种滚珠丝杠副加速退化试验，可以针对滚珠丝杠副健康状态进行监测与评估。

背景技术

滚珠丝杠在计算机数控机床中发挥着关键作用，滚珠丝杠具有高精度、高刚度、零间隙、动态加载能力强及低能耗等优点。但在实际生产过程中，滚珠丝杠副的健康状态变化会在加工性能，制造效率和生产成本方面对加工系统有重大影响。例如，滚珠丝杠副的预紧力损失将导致进给驱动系统的刚度降低，从而导致振动加剧和位置精度降低，从而降低加工质量，甚至导致严重的加工误差。因此，滚珠丝杠的可靠性和健康状态监控越来越受到学术界和工业界的重视。

滚珠丝杠副是数控机床内部高精度的传动部件，提高其可靠性与保证健康状态有助于提升国产数控机床的竞争力。目前绝大多数机床制造企业尚未开发相关的加速退化试验平台进行滚珠丝杠副的健康评估。本实用新型根据机床内滚珠丝杠副实际加工情况，提出了一种通过伺服控制模拟加工过程，并通过加速度传感器采集滚珠丝杠副健康信息的加速退化试验台。通过该试验台对滚珠丝杠副进行加速退化试验，一方面可以对不同型号的滚珠丝杠副可靠性进行测试，赋予企业对机床核心功能部件的筛选能力。另一方面提供了滚珠丝杠副完整的全生命周期信息，为机床核心功能部件的健康状态建模提供了保障。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是目前滚珠丝杠副可靠性平台无法在模拟真实工况下采集滚珠丝杠副全生命周期状态信息。本实用新型提供了一种可以在模拟滚珠丝杠副变化加载与可调转速情况下收集全生命周期健康信息的加速退化试验平台。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提出了一种滚珠丝杠副加速退化试验平台，包括滚珠丝杠副驱动部件，运动控制部件和数据采集部件；所述滚珠丝杠副驱动部件由伺服电机、滚珠丝杠副和工作台构成；所述滚珠丝杠副通过固定端轴承座和支撑端轴承座固定在底座上，所述工作台在直线导轨上横向移动，直线导轨固定在底座上，所述伺服电机通过电机座固定在底座上，并通过联轴器和滚珠丝杠副进行柔性连接；所述负载通过螺纹固定方式将负载施加在工作台上；所述伺服电机通过联轴器驱动滚珠丝杠副，使加载的工作台沿着直线导轨实现高速往复运动；所述的运动控制部件由上位工控机、下位可编程逻辑控制器、伺服驱动器构成。所述的数据采集部件主要由数据采集卡、加速度传感器构成。

优选的，所述的直线导轨为两条，平行设置在底座的边缘。

优选的，所述的光电触发机构通过螺纹连接固定在工作台上，所述的光电限位开关通过定位销方式浮动连接在底座的“凹”型滑槽上。所述的光电限位开关与所述运动控制部件的可编程逻辑控制器PLC连接，实现运动过程的自动定位与复位功能。

优选的，所述的运动控制部件的可编程逻辑控制器PLC上行方向与所述上位工控机通讯，实现对滚珠丝杠副运动过程编程，所述PLC下行方向与所述伺服驱动器进行连接，通过编码器实现对伺服电机的运动实时控制。

优选的，所述的数据采集部件的加速度传感器通过磁吸或粘接方式固定在所述滚珠丝杠副螺母处，所述滚珠丝杠副螺母通过螺纹连接与所述丝杠螺母支架固定；所述工作台通过丝杠螺母支架上方的螺纹进行固定；所述的加速度传感器通过数据采集卡将所述滚珠丝杠副螺母处的振动信号采集至所述上位工控机中，并在上位工控机的LabVIEW界面中实时采集、编码和存储；所述上位工控机LabVIEW界面可以对数据采集的特征进行设定，包括采样频率、采样间隔、采样点数等参数，实现数据采集的闭环控制。