[发明专利]滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别是一种滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测量装置及其方法。 

背景技术

滚珠丝杠副是由滚珠丝杠、滚珠和滚珠螺母组成的机械元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将转矩转换成轴向反复作用力。它可以实现非常高的传动和定位精度，被广泛应用于各类精密机床的进给传动系统中，是机械工业使用广泛、要求严格的配套件和基础件。

滚珠丝杠副的轴向静刚度反映了滚珠丝杠副抵抗轴向变形的能力，其定义为在轴向力的作用下，在轴向产生1                                                变形量时所需的轴向力（N）。滚珠丝杠副作为数控机床进给系统的关键部件，其各项性能，尤其是轴向静刚度将直接影响到数控机床的定位精度和重复定位精度。而滚珠丝杠副轴向静刚度是整个数控机床进给系统中刚度最为薄弱的环节，其性能好坏对数控机床的加工精度有重大影响。目前，国外滚珠丝杠副厂商如THK、NSK等，其产品出厂时均经过严格检验，样本手册上也都标注有准确的轴向静刚度值等技术指标，以供使用者参考。而反观国内，尽管在滚珠丝杠副的发展与研究方面已经经历了几十年的时间，但对此项技术的研究仍不成熟，并且与国际先进水平有较大差距，主要体现在：理论研究不够深入，产品的技术指标与实际使用性能较低，缺乏有效的检测装置等。因此开发出高精度、高载荷、高通用性的测量装置与测量方法，不仅拥有很好的应用前景，对国产滚珠丝杠副质量的提高也会有很好的推动作用。

经对现有技术的文献检索发现，山东建筑大学的宋现春等人于2008年开始设计采用液压系统进行滚珠丝杠副的轴向加载，通过采集和处理压力传感器和微位移传感器的信号，进行轴向静刚度的测试；该装置需要借助额外的T型导轨来限制丝杠转动，并且采用液压系统对丝杠施加压力，最大轴向负荷为100kN，不能做到拉压兼顾，加载方式单一，载荷较小，加载系统复杂，成本较高，技术手段亦不成熟。中国发明专利公布号CN102116717 A，名称为：基于材料试验机的滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具，该专利介绍了一种基于材料试验机而设计的专用夹具，具体测试方法以材料试验机为本体，通过专用夹具可进行滚珠丝杠副轴向的拉压测试，最大加载能力为500kN，并利用材料试验机自带的上位机软、硬件系统实现力和位移的同步采集，完成轴向静刚度曲线的绘制；该方案由于受到材料试验机夹紧装置以及专用夹具尺寸的限制，被测丝杠总长需小于600mm，被测螺母需特制外径大于82mm的法兰并在法兰上打孔才能满足装夹要求，因此带来被测滚珠丝杠副长度受限，可测量直径系列少，尤其较大直径系列无法测量，通用性较低，加载时只能拉伸不能施压，形式单一，技术手段亦不成熟等缺点。中国发明专利申请号201210457121.X，名称为：滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置及其方法，该专利采用双丝杠立式加载，固定被测螺母，施压被测丝杠，并通过一次掉装完成被测滚珠丝杠副拉压方向轴向静刚度的测量，最大加载力为600kN，且设计有专用防转结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度、高载荷、高通用性、多测量位置、拉压兼顾的滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测量装置及其测量方法。