[发明专利]进给系统热态特性测试装置

说明书

技术领域

本发明属于机床测试领域，特别是一种进给系统热态特性测试装置。

背景技术

目前对进给系统热态特性的研究，多局限于理论分析与仿真计算，其结果缺少实验数据的支撑，与实际存在一定的误差，本发明从实验的角度对传统仿真计算的方法进行验证，提供事实依据。

为防止进给系统由于发热而造成进给误差，传统多采用丝杠预拉伸的方法减小误差，但缺乏针对性，由于转速及轴向力对进给系统热生成有很大的影响，所采取的预拉伸量不一定符合实际。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种进给系统热态特性测试装置，能够测量准确测量进给系统角接触球轴承及滚珠丝杠的温度场及滚珠丝杠的轴向热位移。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种进给系统热态特性测试装置，包括底座实验台、伺服电机、电机座、联轴器、右轴承座、右侧轴承组件、滚珠丝杠、工作台、丝杠螺母、丝杠螺母座、滚动导轨滑块、楔形块、滚动导轨、左轴承座、轴向预拉伸装置、左侧轴承组件、色散共焦位移计、压力传感器显示仪、PC机、伺服放大器、热电阻传感器显示仪、热电阻传感器、红外测温仪；其中左侧轴承组件包括：轴承套、第一角接触球轴承、第二角接触球轴承，轴向预拉伸装置包括：压力传感器、轴端螺母、套筒，右侧轴承组件包括：轴承套、第三角接触球轴承、套筒、第四角接触球轴承、轴承端盖、套筒和轴端螺母；

所述两根滚动导轨通过楔形块平行的固定在底座实验台的导轨安装面上，每根滚动导轨上方分别设有两个滚动导轨滑块，滚动导轨滑块上设有工作台，工作台中间底部设有丝杠螺母座，丝杠螺母座内部固定丝杠螺母，丝杠螺母内部配有滚珠丝杠，滚珠丝杠的两端分别设置左轴承座和右轴承座，左轴承座和右轴承座分别通过螺栓紧固在底座实验台的轴承座安装面上，左轴承座内部设有左侧轴承组件，所述左侧轴承组件包括左轴承套、第一角接触球轴承、第二角接触球轴承，轴向预拉伸装置包括压力传感器、轴端螺母、左套筒，左轴承套内部依次设置轴端螺母、左套筒、第一角接触球轴承、压力传感器、第二角接触球轴承，压力传感器外部接有压力传感器显示仪，第一角接触球轴承和第二角接触球轴承分别与滚珠丝杠和左轴承套为过渡配合；

右轴承座内部设有右侧轴承组件，右侧轴承组件包括右轴承套、第三角接触球轴承、第一右套筒、第四角接触球轴承、轴承端盖、第二右套筒和轴端螺母，右轴承套内部依次设置第三角接触球轴承、第一右套筒、第四角接触球轴承、轴承端盖、第二右套筒和轴端螺母，其中第三角接触球轴承及第四角接触球轴承内外圈分别与滚珠丝杠及右轴承套为过盈配合，滚珠丝杠右端通过联轴器与伺服电机相联，伺服电机通过螺栓紧固在电机座上，电机座通过螺栓紧固在底座实验台上；

左轴承座、右轴承座内均设有两个热电阻传感器，热电阻传感器测温头与轴承外圈相贴合，丝杠螺母内部设有一个热电阻传感器，热电阻传感器外部接线处均与温度显示仪相联，底座工作台左侧还设有色散共焦位移计，色散共焦位移计接线端与PC机相连，用来测量滚珠丝杠的温度的红外测温仪位于滚珠丝杠的上方，压力传感器的输出端与压力传感器显示仪相连，PC机通过伺服放大器与伺服电机相连。

所述第一角接触球轴承、第二角接触球轴承、第三角接触球轴承、第四角接触球轴承的轴承内圈尺寸可调节范围均为30-50mm。

所述轴向预拉伸装置施加轴向力的范围为100N-12000N。

所述伺服电机的转速范围为0-3000r/min。

所述接触式热电阻传感器的精度为0.1℃，非接触式红外测温仪的精度为0.1℃，色散共焦位移计的精度为0.01um。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）通用性强，本发明采用轴承套结构，通过更换轴承套可对不同直径的轴承及丝杠进行测试，滚珠丝杠公称直径可变动范围为30-50mm；（2）转速调节方便快捷，本发明通过PLC编程控制伺服电机转速，转速调节范围广，转速范围为0-3000r/min，精度高；（3）轴向加力机构简单易行，成本低，调节范围广，轴向力施加变动范围为100-12000N；（4）所选仪器操作性强，所测试结果均通过数值显示，可直接读取，无需后处理，方便快捷；（5）本发明对进给系统不同的轴向预紧力及转速进行实验，得到了不同工况下进给系统的温度场及热位移，为机床出厂时进给系统丝杠预拉伸提供依据。

附图说明

图1为本发明进给系统热态特性测试装置的总体结构图。

图2为本发明进给系统轴向装配二维图。

图3为本发明进给系统左侧轴端结构图。