[发明专利]一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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加，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。日本长冈技术大学的EuevarraDomini.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。

发明内容

本发明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，本发明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。