一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台制造技术

本发明专利技术公开了一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台，包括花岗岩基座以及设置于花岗岩基座上的相互平行的气浮导轨和直线导轨，所述直线导轨上设置有直线导轨托板，直线导轨托板的下侧与设置于花岗岩基座上的直线电机相连，气浮导轨上设置有用于安装测头系统的气浮导轨托板，气浮导轨托板通过连接机构与直线导轨托板相连，该平台可以实现高速丝杠以及丝杠副的几何精度、定位精度、反向间隙、驱动速度和加速度、固有频率、振型、阻尼、动静刚度等特性测试，摩擦力矩，疲劳特性测试，稳定性能测试等功能，可以对精密滚珠丝杠的大部分性能参数给予快速、准确的评价。

Comprehensive inspection bench for high speed lead screw and lead screw pair

The invention discloses a high-speed screw and screw comprehensive check test bench, including granite base and a granite base on the parallel air guide and linear guide, the linear guide rail is arranged on the linear guide plate, connected with linear motor linear guide plate and side set on a granite pedestal, air guide provided with air guide plate installed probe system, air guide plate is connected with the linear guide plate through a connecting mechanism, the platform can realize high speed screw and screw geometry accuracy, positioning accuracy, backlash, driving speed and acceleration, natural frequency, vibration mode and damping, static stiffness characteristics test the friction torque, fatigue test, stability test and other functions, most of performance parameters of precision ball screws Give a quick and accurate estimate.

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台，包括花岗岩基座以及设置于花岗岩基座上的相互平行的气浮导轨和直线导轨，所述直线导轨上设置有直线导轨托板，直线导轨托板的下侧与设置于花岗岩基座上的直线电机相连，气浮导轨上设置有用于安装测头系统的气浮导轨托板，气浮导轨托板通过连接机构与直线导轨托板相连，该平台可以实现高速丝杠以及丝杠副的几何精度、定位精度、反向间隙、驱动速度和加速度、固有频率、振型、阻尼、动静刚度等特性测试，摩擦力矩，疲劳特性测试，稳定性能测试等功能，可以对精密滚珠丝杠的大部分性能参数给予快速、准确的评价。【专利说明】一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台
本专利技术涉及精密滚珠丝杠综合性能测试领域，特别涉及滚珠丝杠及丝杠副的几何精度、定位精度、反向间隙、驱动速度和加速度、固有频率、振型、阻尼、动静刚度等特性测试，以及摩擦力矩、疲劳特性测试、稳定性能测试等有关性能的测试领域。
技术介绍
由于滚珠丝杠副具有高效率、高精度、高刚度等特点，被广泛应用于机械、航天、航空、核工业等领域。高速滚珠丝杠副是指能适应高速化要求、满足承载要求且能精密定位的滚珠丝杠副，是实现数控机床高速化首选的传动与定位部件。随着机床进给速度的提高，对机床丝杠的刚度和结构动态性能提出了更高的要求。同时高速滚珠丝杠副作为传动执行机构的重要零件，在外界交变载荷作用下，或者当丝杠频繁换向时容易产生冲击振动和噪声，特别是当激振频率接近丝杠的固有频率时，容易产生共振，导致危险情况的发生。而且滚珠丝杠是数控机床传动系统的关键部件，具有高精度、高刚度、长寿命的特点。丝杠的一般失效形式有表面损伤、过大变形、滚珠断裂等。但在正常的安装、润滑、使用条件下，其主要的失效形式是疲劳破坏，即钢珠、丝杠滚道、螺母滚道的疲劳点蚀。因此疲劳成为决定丝杠使用寿命的主要因素。实现丝杠的高速化可通过提高转速来实现，而伴随丝杠回转速度的增力口，其发热量也必然增大，而温升又会导致丝杠的伸长进而影响机床的位置误差。国外方面，日本NSK公司研制了卧式连续动态预紧力矩测量机，可以自动使滚珠丝杠仪在高速状态下跑合50个回合，然后自动转入低速状态并开始自动测量和记录。在滚珠丝杠副检测的多功能化方面，联邦德国林德纳公司研制了 GMM-4导程测量仪，对于各种不同牙型的丝杠，可以同时完成螺纹中径、单面导程误差和双面导程误差的测量。并能够对装配后的滚珠丝杠副同时进行综合的导程精度和空载预紧力矩的测量。日本长R技术大学的EuevarraDomin1.s等研制了滚珠丝杠副跑合机,通过在线监测摩擦力矩的变化控制跑合过程，使滚珠丝杠副的力矩更平稳。总的来说，国外的测量仪器主要针对滚珠丝杠和丝杠副的某一两个特性参数进行测量评价，对于丝杠副综合性能的检测试验台报道甚少。国内方面，南京理工大学与汉江机床有限公司、山东大学和山东博特精工股份有限公司联合开发了高速滚珠丝杠副测试台可以完成负载状态下的加速度、速度、定位精度以及滚珠丝杠热伸长的在线实时测量。北京机床研究所专门研制成功了 GSZ2000高速滚珠丝杠副综合测试装置，用于测量滚珠丝杠副在高速时的性能(定位精度、噪声和温升)，测量丝杠最大长度为2200mm,工作台移动速度可达60m/min。对于同时可以完成几何精度测试、负载状态下的加速度、速度、定位精度测试、疲劳特性测试、热稳定性能测试的综合试验台，国内还没有报道过。同时，对于几何精度的测试，常用的扫描式测量法大多采用被动式测量，测量过程中，测头与丝杠滚道之间的摩擦力大小不稳定，会在测量信号中混杂有高频无规律振动信号，影响最终数据处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。该试验台包括花岗岩基座以及设置于花岗岩基座上的相互平行的气浮导轨和直线导轨，所述直线导轨上设置有直线导轨托板，直线导轨托板的下侧与设置于花岗岩基座上的直线电机相连，直线导轨托板的上侧设置有可拆卸的用于固定丝杠螺母的螺母座，气浮导轨上设置有用于安装测头系统的气浮导轨托板，气浮导轨托板通过连接机构与直线导轨托板相连，连接机构包括与气浮导轨托板相连的连接板以及与直线导轨托板相连的机体，机体上设置有与连接板相连的圆柱块以及用于加紧圆柱块侧面的加紧机构。所述测头系统包括可以沿气浮导轨托板表面移动的支架、设置于支架上的精密螺杆以及设置于精密螺杆上的电感测头。所述加紧机构包括设置于机体上的用于压紧圆柱块侧面的顶板和机体立柱，圆柱块设置于顶板和机体立柱之间，机体上开设有第一通孔，第一通孔内依次设置有调节螺栓、防转块、碟簧、顶杆以及用于固定顶杆的第一端盖，顶板与顶杆相连。所述试验台还包括设置于花岗岩基座上的悬臂支撑，悬臂支撑包括支撑底座以及设置于支撑底座上端的可升降的悬臂，悬臂的伸出端上设置有一对用于支撑丝杠的滚子，滚子的轴向与直线导轨平行，花岗岩基座上开设有若干个用于固定支撑底座的安装孔。所述悬臂支撑还包括嵌套于支撑底座内的螺母以及设置于螺母上的调节螺杆，悬臂上开设有第二通孔以及第三通孔，第二通孔内设置有铜套，调节螺杆的上端由铜套内伸出悬臂外，悬臂的上方设置有与调节螺杆的上端相连的摇柄，调节螺杆通过铜套以及设置于第二通孔上的第二端盖定位于悬臂上，第三通孔内自下而上依次设置有调节螺栓、止转块、碟簧、撑杆以及用于固定撑杆的第三端盖，撑杆的上端设置有托架以及与托架相连的用于固定所述滚子的压板。所述试验台还包括尾座托板、用于支撑丝杠两端的前轴承座和后轴承座以及用于驱动丝杠的伺服电机，前轴承座以及伺服电机设置于尾座托板上，尾座托板设置于直线导轨上，直线导轨上设置有用于固定尾座托板的气动钳夹，后轴承座与花岗岩基座相连，后轴承座座子为桥式结构。所述试验台还包括设置于直线导轨上的尾座托板、设置于尾座托板上的尾座、用于固定丝杠两端的第一死顶尖和第二死顶尖以及设置于花岗岩基座上的精密回转主轴，精密回转主轴的内圈与第一死顶尖相连，精密回转主轴的外圈分别与设置于花岗岩基座上的力矩电机以及用于带动丝杠旋转的拨叉相连，第二死顶尖设置于尾座上。所述花岗岩基座上设置有圆光栅以及长光栅。低速几何精度测试时，丝杠的旋转采用力矩电机驱动，力矩电机和直线电机之间采用电子齿轮调节运动比例关系。本专利技术的有益效果体现在:(I)本专利技术所述试验台使用花岗岩做基座，同时使用两套导轨，使精密测试和破坏性测试两种本不相容的试验可以在同一试验台实现，将测试丝杠性能参数的多个试验台集成了一个试验台并充分利用了气浮导轨的精密性和直线导轨稳定性、大承载的优点，气浮导轨进行精密测量，直线导轨进行疲劳寿命试验，可以对丝杠进行全面综合的评价，有很好的经济性。(2)气浮导轨托板和直线导轨托板之间的连接机构中采用了轴向加紧的圆柱块，只可以传递轴向力，横向和纵向均不受影响，解决了气浮导轨的驱动问题，同时，又不受直线导轨横向和纵向的振动影响，保证了气浮导轨的运动精度。(3)本专利技术所述试验台首次提出将直线电机作为负载，比起大多采用液压缸和重锤的试验台显得更灵巧、安全、环保，疲劳寿命试验时力的大小也更容易改变。(4)本专利技术所述试验台采用双死顶尖，在做几何精度测试时，精密回转主轴内圈不动外圈动，外圈由力矩电机驱动，外圈通过拨叉带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台，其特征在于：该试验台包括花岗岩基座（1）以及设置于花岗岩基座（1）上的相互平行的气浮导轨（2）和直线导轨（8），所述直线导轨（8）上设置有直线导轨托板（20），直线导轨托板（20）的下侧与设置于花岗岩基座（1）上的直线电机（9）相连，直线导轨托板（20）的上侧设置有可拆卸的用于固定丝杠螺母的螺母座（15），气浮导轨（2）上设置有用于安装测头系统（6）的气浮导轨托板（3），气浮导轨托板（3）通过连接机构（5）与直线导轨托板（20）相连，连接机构（5）包括与气浮导轨托板（3）相连的连接板（30）以及与直线导轨托板（20）相连的机体（22），机体（22）上设置有与连接板（30）相连的圆柱块（28）以及用于加紧圆柱块侧面的加紧机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊杰，李海涛，侯忠强，何关虎，金萍，李北战，王功，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：