[发明专利]单双丝杠滚动支撑直线进给系统动态特性测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床进给系统动态特性测试装置及其测试方法，特别是一种单双丝杠滚动支撑直线进给系统动态特性测试装置及方法。

背景技术

以滚动导轨和滚珠丝杠为主要传动部件构成的滚动支撑直线进给系统在数控机床上的应用最为广泛，其性能的好坏对机床整体性能的影响非常突出，其动态特性对数控机床的定位精度、灵敏性和运行平稳性有决定性的影响，对提高机床的加工质量、效率和系统的可靠性起着重要作用。动态特性测试主要测试出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。

传统的数控机床滚动支撑直线进给系统主要采用单根滚珠丝杠，随着机床向高速、高精、重载及推进同步控制技术的高度化方向发展,具有良好抗振性、高系统刚度以及快速系统响应性等优点的双滚珠丝杠驱动直线进给系统的应用逐渐增加。目前国内在设计机床进给系统时，以经验法和类比法作为主要设计手段，在决定选择单滚珠丝杠驱动还是双滚珠丝杠驱动以及设计导轨和丝杠的长度和跨距时，多数参照国内外同类型机床，缺乏现实试验依据。因此，准确获取进给系统动态特性参数对机床进给系统的设计和优化具有十分重要的意义。

文献1:中国专利：滚动支撑直线进给系统静、动态特性测试装置及测试方法，专利申请号：201310106101.2。设计了一种针对单丝杠滚动支撑直线进给系统的静、动态特性测试装置，该装置结构紧凑，操作方便，测试精度较高，兼备单丝杠进给系统静、动态特性测试的功能，在静态测试方面，可以测试不同载荷条件下单丝杠进给系统的法向、轴向和侧向静态特性；在动态特性方面，可以测试不同导轨跨距以及进给速度对单丝杠进给系统的动态特性的影响。但该装置无法实现对双丝杠进给系统的测量，更无法测量丝杠跨距对双丝杠进给系统动态特性的影响；在导轨跨距调整方面，该装置在滚动导轨滑块与工作之间设计了连接板，通过调整导轨滑块与连接板的连接位置的方式可以实现导轨间距的调整，但导轨的间距调整范围受到了连接板自身尺寸的约束。

由上可知，目前，在测试机床进给系统动态特性时，尚无兼备单丝杠进给系统和双丝杠进给系统动态特性测试的装置，尚无可以实现双丝杠跨距调整的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单、双丝杠滚动支承直线进给系统动态特性测试装置。该装置具有结构紧凑、应用广泛、测试原理清晰、可以同时测试单丝杠进给系统和双丝杠进给系统动态特性、能够测试导轨和丝杠的长度、跨距以及进给速度对系统动态特性的影响等特点。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种单、双丝杠滚动支撑直线进给系统动态特性测试装置，包括底座、导轨安装板、滚动导轨、滚动导轨滑块、楔形块、轴承座、轴承、联轴器、滚珠丝杠副、螺母座、电机、工作台、同步架、同步推杆、橡胶圈、悬挂杆、激振器、弹性绳、压电式加速度传感器、阻抗头、数据采集器、电荷放大器、功率放大器和PC机；

底座上表面的横向和纵向均设有相互平行且等间距的T型槽，底座的上表面最外侧两纵向T型槽上固连两个相互平行的滚动导轨，该滚动导轨的延伸方向为纵向，每根滚动导轨上均设置滚动导轨滑块，滚动导轨滑块上方设置同步架，同步架上设置两个相互平行的悬挂杆，悬挂杆所在直线与滚动导轨相平行；底座的上表面同时固连两个相互平行的导轨安装板，该两个导轨安装板位于固连于底座上表面的两根滚动导轨的内侧，所述导轨安装板与固连于底座上表面的两根滚动导轨相平行；

所述导轨安装板两侧通孔均通过螺栓与底座上表面的横向T型槽相连，每个导轨安装板上均设置滚动导轨，该滚动导轨通过楔形块压紧在导轨安装板安装面上，导轨安装板上的滚动导轨上也均设置滚动导轨滑块，该滚动导轨滑块上设置开有列条形沉头槽的工作台，所述工作台的沉头槽通过螺栓与滚动导轨滑块安装孔相连，工作台的两侧设置同步推杆，该同步推杆贯穿同步架两侧的通孔，从而使工作台带动同步架同步移动，同步推杆与同步架连接处套有橡胶圈；

两个导轨安装板之间设置至少一根与之相平行的滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的两端均通过轴承与固连在底板上的轴承座相连，该滚珠丝杠副的一端通过联轴器与电机相连，滚珠丝杠副的中部套在螺母座上，该螺母座固连于工作台条形沉头槽下方；

同步架通过弹性绳吊有激振器，激振器的底部设置阻抗头，该阻抗头底部吸附在激振点位置；压电式加速度传感器通过磁头分别吸附在测试点上；