不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法,旨在填补技术空白的问题；装置包括纵向进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；纵向进给系统的固定立柱固定在试验平台上，纵向滑体装入固定立柱中，滚动导轨副安装在纵向滑体与固定立柱之间；加载系统的伺服加载油缸组件安装在纵向滑体上，其伺服油缸杆端与试验平台连接，伺服加载油路块与工业砝码安装在纵向滑体的顶端，检测系统的激光干涉仪安装在验平台的右下侧，光栅尺安装在在纵向滑体与固定立柱之间，1号压力传感器、2号压力传感器分别安装在平衡油缸油路块与伺服加载油路块上；控制系统通过其中的操作台安装在验平台右侧的地基上；本发明专利技术还提供了一种试验方法。

Reliability Testing Device and Method of Longitudinal Feed System with Different Guide Layout

【技术实现步骤摘要】
不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法
本专利技术涉及精密制造技术和工业自动化控制领域的一种试验装置，更确切地说，本专利技术涉及一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法。
技术介绍
以滚珠丝杠和直线导轨为主要传动部件构成的进给系统作为数控机床重要的组成部分，其结构形式及精度的高低直接影响机床的定位精度、稳定性和加工质量。随着机床向高速、高精和高稳定性的方向发展，双滚珠丝杠驱动直线进给系统具有良好的抗振性、高系统刚度以及快速系统响应性等优点，能够有效地抑制数控机床在高速和高加减速情况下产生的振动，因此其在高速和高精类数控机床中的应用日益广泛。对于立式纵向进给系统来说，纵向滑体上安装了主轴、电机、刀具等大质量的部件，对于纵向滑体的纵向移动而言，其重力均由滚珠丝杠来承受，大大增加了滚珠丝杠的负荷，缩短了其传动部件的使用寿命。目前国内外设计进给系统结构时，基本上没有考虑直线导轨的结构形式对于进给系统精度的影响，也没有考虑到纵向滑体等部件的重力给滚珠丝杠增加的负荷影响。然而，国内的数控机床在双丝杠驱动纵向进给系统的应用上仍处于起步阶段，对于不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置还很少。对其进行可靠性试验及性能参数的检测、数据分析以及提出改进措施是提高双丝杠驱动纵向进给系统可靠性的一条有效途径，对于数控机床具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了目前国内没有具备模拟不同导轨布局纵向进给系统加载功能的可靠性试验装置和可靠性试验方法的问题，提供了一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置包括纵向进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；所述的纵向进给系统包括试验平台、固定立柱、平衡油缸油路块、纵向滑体与2～12个结构相同的滚动导轨副；所述的加载系统包括伺服加载油缸组件、伺服加载油路块与工业砝码；所述的检测系统包括激光干涉仪、光栅尺、1号压力传感器、2号压力传感器；所述的试验平台安装在水平的地基上，固定立柱安装在试验平台上并采用螺栓固定连接，纵向滑体装入固定立柱的内孔中，2～12个结构相同的滚动导轨副对称地安装在纵向滑体与固定立柱之间为滑动连接；伺服加载油缸组件安装在纵向滑体中心处的滑体圆形通孔内，伺服加载油缸组件中的伺服油缸体安装在纵向滑体上，伺服加载油缸组件中的伺服油缸杆的伸出端与试验平台上的中心通孔连接，伺服加载油路块与工业砝码安装在纵向滑体的顶端面上，伺服加载油缸组件与伺服加载油路块之间采用管路连接；激光干涉仪安装在验平台右下侧的地基上，光栅尺安装在在纵向滑体与固定立柱之间，1号压力传感器、2号压力传感器分别安装在平衡油缸油路块与伺服加载油路块上；控制系统通过其中的操作台安装在验平台右侧的地基上，控制系统分别和纵向进给系统、加载系统与检测系统电线连接。技术方案中所述的纵向进给系统还包括1号丝杠副组件、2号丝杠副组件、1号平衡油缸组件与2号平衡油缸组件；所述的1号丝杠副组件包括1号滚珠丝杠副、1号下丝杠轴承座；其中：1号滚珠丝杠副包括滚珠丝杠与丝杠副螺母；所述的1号丝杠副组件与2号丝杠副组件结构相同，对称地安装在对称地设置在纵向滑体两端的小四棱柱体中心处的丝杠副圆通孔内，丝杠副螺母采用螺钉固定在纵向滑体底面上的圆凸台上，滚珠丝杠的伸出端采用1号下丝杠轴承座固定在试验平台上的丝杠副圆形凸台上；所述的1号平衡油缸组件包括1号平衡油缸体、1号平衡油缸杆与1号平衡油缸安装部分；所述的1号平衡油缸组件与2号平衡油缸组件结构相同，对称地安装在对称地设置在纵向滑体另外两端的小四棱柱体中心处的平衡油缸圆通孔内，1号平衡油缸体采用螺钉固定在纵向滑体底面上的圆凸台上，1号平衡油缸杆的伸出端通过1号平衡油缸安装部分固定在试验平台上的油缸圆形凸台上。技术方案中所述的1号丝杠副组件还包括1号伺服电机、1号减速器、1号减速器支架、1号上丝杠轴承座与1号轴承座支架；所述的1号上丝杠轴承座通过其中的1号轴承基座安装在1号轴承座支架顶壁的支架大通孔内并采用螺钉固定连接，1号减速器支架安装在1号上丝杠轴承座的顶端，1号减速器支架的底端采用螺钉与1号轴承基座固定连接，1号减速器安装在1号减速器支架的顶端采用螺钉固定连接，1号伺服电机输出轴插入1号减速器的右侧中心孔内，两者之间实现刚性连接，并采用螺钉安装在1号减速器右侧的圆形安装板上；1号滚珠丝杠副中的滚珠丝杠装入1号上丝杠轴承座中，滚珠丝杠与1号上丝杠轴承座之间为滚动连接，滚珠丝杠的上端采用1号止动键与1号上丝杠轴承座中的1号减速器连接轴连接，1号减速器连接轴安装在1号减速器底端面上的内圆止口内并采用螺钉固定，滚珠丝杠的下端采用1号下丝杠圆螺母与1号下丝杠轴承座固定连接，1号下丝杠轴承座通过其中的1号下丝杠底座与试验平台上的设置在丝杠对角线一端的丝杠副圆环凸台固定连接，1号轴承座支架顶壁的支架大通孔、1号上丝杠轴承座、1号减速器支架、1号减速器、1号滚珠丝杠副与1号下丝杠轴承座的回转轴线共线。技术方案中所述的试验平台为采用整体铸造方式制成的前后、左右对称的八棱体板式中空结构件,试验平台内部合理布置横纵交错的加强筋，在试验平台底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式地脚固定连接，壁龛式地脚固定连接结构为内卧式长方体形空间，在其底面上钻有一个通孔，用螺钉将试验平台固定在地基上；在试验平台的四周沿竖直方向均匀地设置有安装固定立柱的1号螺钉通孔，在试验平台的中心处设置一个中心圆通孔，中心圆通孔的上孔口周围设置一个圆环形凸台，在圆环形凸台上沿和中心圆通孔轴线相平行的方向均匀地设置有安装伺服油缸固定板的2号螺纹孔，在试验平台上的一条和固定立柱内孔的丝杠对角线相重合的对称线上对称的设置两个结构相同的2号圆通孔，两个结构相同的2号圆通孔的上孔口周围分别设置一个丝杠副圆环形凸台，在圆环形凸台上沿轴向均匀地设置有安装1号下丝杠底座的3号螺纹孔；在试验平台另一条和固定立柱内孔的油缸对角线相重合的对称线上对称地设置两个结构相同的3号圆通孔，两个结构相同的3号圆通孔的上孔口周围分别设置一个油缸圆环形凸台，在油缸圆环形凸台上沿3号圆通孔的轴向均匀地设置安装纵向进给系统中的1号平衡油缸固定板的4号螺纹孔。技术方案中所述的固定立柱为采用整体铸造方式制成的等横截面的前后、左右对称的空心八棱体形结构件,其内部中心处设置为正四边形通孔，并在四角处设置有结构相同的矩形通孔，四角处的矩形通孔和中心处的正四边形通孔的位置为左右、前后对称布置，固定立柱外柱壁与内孔壁之间均匀地设有横向和纵向筋板，固定立柱外柱壁与横向筋板上设置有等边距的通孔；在固定立柱底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式长方体形空间，在每个壁龛式长方体形空间底面上设置有一个用于安装螺钉的竖直通孔；在固定立柱正四边形通孔的丝杠对角线两端的上表面上对称地设置有安装纵向进给系统中1号丝杠副组件的两排1号螺纹孔；在固定立柱正四边形通孔的四孔壁上分别均匀对称地设置有三个结构相同的竖直的导轨槽，在每个导轨槽的槽底面上均匀地设置有安装纵向进给系统中滚动导轨副中导轨的2号螺纹孔；在固定立柱正四边形通孔的安装油缸对角线一端的矩形通孔内侧壁上设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置包括纵向进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；所述的纵向进给系统包括试验平台(1)、固定立柱(2)、平衡油缸油路块(5)、纵向滑体(6)与2～12个结构相同的滚动导轨副(8)；所述的加载系统包括伺服加载油缸组件(7)、伺服加载油路块(10)与工业砝码(11)；所述的检测系统包括激光干涉仪(13)、光栅尺(14)、1号压力传感器(503)、2号压力传感器(1003)；所述的试验平台(1)安装在水平的地基上，固定立柱(2)安装在试验平台(1)上并采用螺栓固定连接，纵向滑体(6)装入固定立柱(2)的内孔中，2～12个结构相同的滚动导轨副(8)对称地安装在纵向滑体(6)与固定立柱(2)之间为滑动连接；伺服加载油缸组件(7)安装在纵向滑体(6)中心处的滑体圆形通孔内，伺服加载油缸组件(7)中的伺服油缸体(701)安装在纵向滑体(6)上，伺服加载油缸组件(7)中的伺服油缸杆(702)的伸出端与试验平台(1)上的中心通孔连接，伺服加载油路块(10)与工业砝码(11)安装在纵向滑体(6)的顶端面上，伺服加载油缸组件(7)与伺服加载油路块(10)之间采用管路连接；激光干涉仪(13)安装在验平台(1)右下侧的地基上，光栅尺(14)安装在在纵向滑体(6)与固定立柱(2)之间，1号压力传感器(503)、2号压力传感器(1003)分别安装在平衡油缸油路块(5)与伺服加载油路块(10)上；控制系统通过其中的操作台(12)安装在验平台(1)右侧的地基上，控制系统分别和纵向进给系统、加载系统与检测系统电线连接。...

【技术特征摘要】
1.一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置包括纵向进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；所述的纵向进给系统包括试验平台(1)、固定立柱(2)、平衡油缸油路块(5)、纵向滑体(6)与2～12个结构相同的滚动导轨副(8)；所述的加载系统包括伺服加载油缸组件(7)、伺服加载油路块(10)与工业砝码(11)；所述的检测系统包括激光干涉仪(13)、光栅尺(14)、1号压力传感器(503)、2号压力传感器(1003)；所述的试验平台(1)安装在水平的地基上，固定立柱(2)安装在试验平台(1)上并采用螺栓固定连接，纵向滑体(6)装入固定立柱(2)的内孔中，2～12个结构相同的滚动导轨副(8)对称地安装在纵向滑体(6)与固定立柱(2)之间为滑动连接；伺服加载油缸组件(7)安装在纵向滑体(6)中心处的滑体圆形通孔内，伺服加载油缸组件(7)中的伺服油缸体(701)安装在纵向滑体(6)上，伺服加载油缸组件(7)中的伺服油缸杆(702)的伸出端与试验平台(1)上的中心通孔连接，伺服加载油路块(10)与工业砝码(11)安装在纵向滑体(6)的顶端面上，伺服加载油缸组件(7)与伺服加载油路块(10)之间采用管路连接；激光干涉仪(13)安装在验平台(1)右下侧的地基上，光栅尺(14)安装在在纵向滑体(6)与固定立柱(2)之间，1号压力传感器(503)、2号压力传感器(1003)分别安装在平衡油缸油路块(5)与伺服加载油路块(10)上；控制系统通过其中的操作台(12)安装在验平台(1)右侧的地基上，控制系统分别和纵向进给系统、加载系统与检测系统电线连接。2.按照权利要求1所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的纵向进给系统还包括1号丝杠副组件(3)、2号丝杠副组件(9)、1号平衡油缸组件(4)与2号平衡油缸组件(15)；所述的1号丝杠副组件(3)包括1号滚珠丝杠副(306)、1号下丝杠轴承座(307)；其中：1号滚珠丝杠副(306)包括滚珠丝杠与丝杠副螺母；所述的1号丝杠副组件(3)与2号丝杠副组件(9)结构相同，对称地安装在对称地设置在纵向滑体(6)两端的小四棱柱体中心处的丝杠副圆通孔内，丝杠副螺母采用螺钉固定在纵向滑体(6)底面上的圆凸台上，滚珠丝杠的伸出端采用1号下丝杠轴承座(307)固定在试验平台(1)上的丝杠副圆形凸台上；所述的1号平衡油缸组件(4)包括1号平衡油缸体(401)、1号平衡油缸杆(402)与1号平衡油缸安装部分(403)；所述的1号平衡油缸组件(4)与2号平衡油缸组件(15)结构相同，对称地安装在对称地设置在纵向滑体(6)另外两端的小四棱柱体中心处的平衡油缸圆通孔内，1号平衡油缸体(401)采用螺钉固定在纵向滑体(6)底面上的圆凸台上，1号平衡油缸杆(402)的伸出端通过1号平衡油缸安装部分(403)固定在试验平台(1)上的油缸圆形凸台上。3.按照权利要求2所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的1号丝杠副组件(3)还包括1号伺服电机(301)、1号减速器(302)、1号减速器支架(303)、1号上丝杠轴承座(304)与1号轴承座支架(305)；所述的1号上丝杠轴承座(304)通过其中的1号轴承基座(30408)安装在1号轴承座支架(305)顶壁的支架大通孔内并采用螺钉固定连接，1号减速器支架(303)安装在1号上丝杠轴承座(304)的顶端，1号减速器支架(303)的底端采用螺钉与1号轴承基座(30408)固定连接，1号减速器(302)安装在1号减速器支架(303)的顶端采用螺钉固定连接，1号伺服电机(301)输出轴插入1号减速器(302)的右侧中心孔内，两者之间实现刚性连接，并采用螺钉安装在1号减速器(302)右侧的圆形安装板上；1号滚珠丝杠副(306)中的滚珠丝杠装入1号上丝杠轴承座(304)中，滚珠丝杠与1号上丝杠轴承座(304)之间为滚动连接，滚珠丝杠的上端采用1号止动键(30401)与1号上丝杠轴承座(304)中的1号减速器连接轴(30402)连接，1号减速器连接轴(30402)安装在1号减速器(302)底端面上的内圆止口内并采用螺钉固定，滚珠丝杠的下端采用1号下丝杠圆螺母(30710)与1号下丝杠轴承座(307)固定连接，1号下丝杠轴承座(307)通过其中的1号下丝杠底座(30711)与试验平台(1)上的设置在丝杠对角线一端的丝杠副圆环凸台固定连接，1号轴承座支架(305)顶壁的支架大通孔、1号上丝杠轴承座(304)、1号减速器支架(303)、1号减速器(302)、1号滚珠丝杠副(306)与1号下丝杠轴承座(307)的回转轴线共线。4.按照权利要求1所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的试验平台(1)为采用整体铸造方式制成的前后、左右对称的八棱体板式中空结构件,试验平台(1)内部合理布置横纵交错的加强筋，在试验平台(1)底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式地脚固定连接，壁龛式地脚固定连接结构为内卧式长方体形空间，在其底面上钻有一个通孔，用螺钉将试验平台(1)固定在地基上；在试验平台(1)的四周沿竖直方向均匀地设置有安装固定立柱(2)的1号螺钉通孔，在试验平台(1)的中心处设置一个中心圆通孔，中心圆通孔的上孔口周围设置一个圆环形凸台，在圆环形凸台上沿和中心圆通孔轴线相平行的方向均匀地设置有安装伺服油缸固定板(70301)的2号螺纹孔，在试验平台(1)上的一条和固定立柱(2)内孔的丝杠对角线相重合的对称线上对称的设置两个结构相同的2号圆通孔，两个结构相同的2号圆通孔的上孔口周围分别设置一个丝杠副圆环形凸台，在圆环形凸台上沿轴向均匀地设置有安装1号下丝杠底座(30711)的3号螺纹孔；在试验平台(1)另一条和固定立柱(2)内孔的油缸对角线相重合的对称线上对称地设置两个结构相同的3号圆通孔，两个结构相同的3号圆通孔的上孔口周围分别设置一个油缸圆环形凸台，在油缸圆环形凸台上沿3号圆通孔的轴向均匀地设置安装纵向进给系统中的1号平衡油缸固定板(40301)的4号螺纹孔。5.按照权利要求1所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的固定立柱(2)为采用整体铸造方式制成的等横截面的前后、左右对称的空心八棱体形结构件,其内部中心处设置为正四边形通孔，并在四角处设置有结构相同的矩形通孔，四角处的矩形通孔和中心处的正四边形通孔的位置为左右、前后对称布置，固定立柱(2)外柱壁与内孔壁之间均匀地设有横向和纵向筋板，固定立柱(2)外柱壁与横向筋板上设置有等边距的通孔；在固定立柱(2)底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式长方体形空间，在每个壁龛式长方体形空间底面上设置有一个用于安装螺钉的竖直通孔；在固定立柱(2)正四边形通孔的丝杠对角线两端的上表面上对称地设置有安装纵向进给系统中1号丝杠副组件(3)的两排1号螺纹孔；在固定立柱(2)正四边形通孔的四孔壁上分别均匀对称地设置有三个结构相同的竖直的导轨槽，在每个导轨槽的槽底面上均匀地设置有安装纵向进给系统中滚动导轨副(8)中导轨(801)的2号螺纹孔；在固定立柱(2)正四边形通孔的安装油缸对角线一端的矩形通孔内侧壁上设置有安装光栅尺(14)中光栅尺读数头(1402)的3号螺纹孔。6.按照权利要求1所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置,其特征在于，所述的纵向滑体(6)的主体为正方形等横截面的四棱柱体形的箱体结构件，四棱柱体的主体的每个角处设置有矩形等截面的结构相同的小四棱柱体，纵向滑体(6)为前后、左右相对称的结构件，纵向滑体(6)和与其配装的固定立柱(2)的中心通孔的形状相同，纵向滑体(6)的结构尺寸小于固定立柱(2)的中心通孔的结构尺寸；纵向滑体(6)的内部设有横向和纵向筋板；在纵向滑体(6)的中心设置有一个用于安装伺服加载油缸组件(7)的滑体圆形通孔，纵向滑体(6)的上表面设置有和主体壁相平行的用于固定工件或工业砝码(11)的T形槽；在相对称的小四棱柱体的中心处各设置有1个用于安装1号平衡油缸组件(4)与2号平衡油缸组件(15)的平衡油缸圆通孔，在安装1号平衡油缸组件(4)的平衡油缸圆通孔里侧的纵向滑体(6)的上表面设置有4个结构相同的用于安装平衡油缸油路块(5)的1号螺钉孔；在安装2号平衡油缸组件(15)的平衡油缸圆通孔外侧的纵向滑体(6)的外侧壁上竖直地设置有一排用于安装光栅尺主尺(1401)的2号螺纹孔；在安装1号丝杠副组件(3)与2号丝杠副组件(9)的小四棱柱体的中心处各设置有1个丝杠副圆通孔，在安装2号丝杠副组件(9)的丝杠副圆通孔里侧的纵向滑体(6)的上表面设置有4个结构相同的用于安装伺服加载油路块(10)的3号螺纹孔；在纵向滑体(6)的主体四壁上，每侧壁上都均匀地设置三个滑块槽，相对侧壁上的三个滑块槽相对正，在每个滑块槽的上下两端各设置有6个用于安装滚动导轨副(8)的4号螺纹孔；在纵向滑体(6)的底端面上，在中心圆通孔的周围设置一个1号圆环凸台，在1号圆环凸台上沿轴向均匀地...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗巍，陈菲，杨兆军，许彬彬，郑宏伟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22