[发明专利]一种数控机床进给轴精度自愈试验装置及方法

权利要求书

1.一种数控机床进给轴精度自愈试验装置，其特征在于，该数控机床进给轴精度自愈试验装置包括预紧力调节螺母副、监测—执行机构和信号采集—反馈系统；

所述预紧力调节螺母副通过左侧螺母(2)与右侧螺母(5)实现双向预紧；在双螺母间安装有中心体支承套筒(3)，通过三个均匀分布的定位螺栓(4)固定于双螺母中间，用于安装监测—执行机构；中心体支承套筒(3)与右侧螺母通过六个均匀分布的中心体固定螺栓(6)实现固定，防止压电陶瓷促动器(11)伸长过程中中心体支承套筒(3)发生窜动；中心体支承套筒(3)中为监测—执行机构预留空间与开口，用于调节与观察；

所述监测—执行机构共有三组，均匀分布在中心体支承套筒(3)中；监测—执行机构主要由压电陶瓷促动器(11)、柔性末端(10)、力分布帽(9)以及压力传感器(8)组成；压电陶瓷促动器(11)通过压电陶瓷促动器固定螺栓(12)固定于左侧螺母(2)上，压力传感器(8)通过压力传感器固定螺栓(7)固定于右侧螺母(5)上；压电陶瓷促动器(11)与压力传感器(8)通过柔性末端(10)和力分布帽(9)连接，实现力的传递；

所述信号采集—反馈系统包括工业计算机、采集卡、电荷放大器与压电放大器；压力传感器(8)产生的电荷量信号经过电荷放大器转化为-10V～+10V的电压模拟量，被输入采集卡采集；输出采集卡输出0～10V电压信号，经压电放大器放大为原来的10倍，压电陶瓷促动器(11)的伸长范围为0～15μm，且电压与伸长量为线性关系；工业计算机根据输入输出电压量，采用PID控制方法实现恒预紧力闭环调控。

2.一种用数控机床进给轴精度自愈试验装置的试验方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步，安装精度自愈试验装置

在机床进给轴丝杠(1)上安装带有精度自愈装置的预紧力调节螺母副，该装置通过定位螺栓(4)实现左侧螺母(2)、右侧螺母(5)与中心体支承套筒(3)的固定；中心体支承套筒(3)中安装有三个均布的安装监测—执行机构；压力传感器(8)与输入采集卡通过电荷放大器连接，输出采集卡与压电陶瓷促动器(11)通过压电放大器连接；

第二步，初设丝杠预紧力

对预紧力调节螺母副进行预紧，分别测量三个监测—执行机构的压力值，调节压电放大器的电压值，通过改变的压电陶瓷促动器(11)的初始伸长量使三个监测—执行机构的压力值相等；

第三步，丝杠预紧力的自动调节

随着机床的持续工作，预紧力调节螺母副产生磨损，螺母与丝杠(1)之间产生间隙，预紧力发生变化；压力传感器产生的电荷量发生变化，工业计算机根据输入电压的变化，采用PID控制方法调节输出电压，使预紧力保持恒定。