[發明專利]一種高速絲杠及絲杠副綜合檢查試驗臺

有效

• 申請號: 201310474059.X
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103543010A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 郭俊杰;李海濤;侯忠強;何關虎;金萍;李北戰;王功
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及精密滾珠絲杠綜合性能測試領域，特別涉及滾珠絲杠及絲杠副的幾何精度、定位精度、反向間隙、驅動速度和加速度、固有頻率、振型、阻尼、動靜剛度等特性測試，以及摩擦力矩、疲勞特性測試、穩定性能測試等有關性能的測試領域。

背景技術

由于滾珠絲杠副具有高效率、高精度、高剛度等特點，被廣泛應用于機械、航天、航空、核工業等領域。高速滾珠絲杠副是指能適應高速化要求、滿足承載要求且能精密定位的滾珠絲杠副，是實現數控機床高速化首選的傳動與定位部件。隨著機床進給速度的提高，對機床絲杠的剛度和結構動態性能提出了更高的要求。同時高速滾珠絲杠副作為傳動執行機構的重要零件，在外界交變載荷作用下，或者當絲杠頻繁換向時容易產生沖擊振動和噪聲，特別是當激振頻率接近絲杠的固有頻率時，容易產生共振，導致危險情況的發生。而且滾珠絲杠是數控機床傳動系統的關鍵部件，具有高精度、高剛度、長壽命的特點。絲杠的一般失效形式有表面損傷、過大變形、滾珠斷裂等。但在正常的安裝、潤滑、使用條件下，其主要的失效形式是疲勞破壞，即鋼珠、絲杠滾道、螺母滾道的疲勞點蝕。因此疲勞成為決定絲杠使用壽命的主要因素。實現絲杠的高速化可通過提高轉速來實現，而伴隨絲杠回轉速度的增加，其發熱量也必然增大，而溫升又會導致絲杠的伸長進而影響機床的位置誤差。

國外方面，日本NSK公司研制了臥式連續動態預緊力矩測量機，可以自動使滾珠絲杠儀在高速狀態下跑合50個回合，然后自動轉入低速狀態并開始自動測量和記錄。在滾珠絲杠副檢測的多功能化方面，聯邦德國林德納公司研制了GMM-4導程測量儀，對于各種不同牙型的絲杠，可以同時完成螺紋中徑、單面導程誤差和雙面導程誤差的測量。并能夠對裝配后的滾珠絲杠副同時進行綜合的導程精度和空載預緊力矩的測量。日本長岡技術大學的EuevarraDomini.s等研制了滾珠絲杠副跑合機，通過在線監測摩擦力矩的變化控制跑合過程，使滾珠絲杠副的力矩更平穩。總的來說，國外的測量儀器主要針對滾珠絲杠和絲杠副的某一兩個特性參數進行測量評價，對于絲杠副綜合性能的檢測試驗臺報道甚少。

國內方面，南京理工大學與漢江機床有限公司、山東大學和山東博特精工股份有限公司聯合開發了高速滾珠絲杠副測試臺可以完成負載狀態下的加速度、速度、定位精度以及滾珠絲杠熱伸長的在線實時測量。北京機床研究所專門研制成功了GSZ2000高速滾珠絲杠副綜合測試裝置，用于測量滾珠絲杠副在高速時的性能（定位精度、噪聲和溫升），測量絲杠最大長度為2200mm，工作臺移動速度可達60m/min。

對于同時可以完成幾何精度測試、負載狀態下的加速度、速度、定位精度測試、疲勞特性測試、熱穩定性能測試的綜合試驗臺，國內還沒有報道過。

同時，對于幾何精度的測試，常用的掃描式測量法大多采用被動式測量，測量過程中，測頭與絲杠滾道之間的摩擦力大小不穩定，會在測量信號中混雜有高頻無規律振動信號，影響最終數據處理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高速絲杠及絲杠副綜合檢查試驗臺。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案。

該試驗臺包括花崗巖基座以及設置于花崗巖基座上的相互平行的氣浮導軌和直線導軌，所述直線導軌上設置有直線導軌托板，直線導軌托板的下側與設置于花崗巖基座上的直線電機相連，直線導軌托板的上側設置有可拆卸的用于固定絲杠螺母的螺母座，氣浮導軌上設置有用于安裝測頭系統的氣浮導軌托板，氣浮導軌托板通過連接機構與直線導軌托板相連，連接機構包括與氣浮導軌托板相連的連接板以及與直線導軌托板相連的機體，機體上設置有與連接板相連的圓柱塊以及用于加緊圓柱塊側面的加緊機構。

所述測頭系統包括可以沿氣浮導軌托板表面移動的支架、設置于支架上的精密螺桿以及設置于精密螺桿上的電感測頭。

所述加緊機構包括設置于機體上的用于壓緊圓柱塊側面的頂板和機體立柱，圓柱塊設置于頂板和機體立柱之間，機體上開設有第一通孔，第一通孔內依次設置有調節螺栓、防轉塊、碟簧、頂桿以及用于固定頂桿的第一端蓋，頂板與頂桿相連。

所述試驗臺還包括設置于花崗巖基座上的懸臂支撐，懸臂支撐包括支撐底座以及設置于支撐底座上端的可升降的懸臂，懸臂的伸出端上設置有一對用于支撐絲杠的滾子，滾子的軸向與直線導軌平行，花崗巖基座上開設有若干個用于固定支撐底座的安裝孔。