[发明专利]直线进给单元加速性能退化试验方法

摘要

一种直线进给单元加速性能退化试验方法。利用激光干涉仪检测加速运行后的工作台精度，包括工作台的轴向、径向、垂直，三个方向的转角误差和径向、垂直，两个方向的直线误差，利用直线光栅尺和圆光栅尺的数据测出工作台或者滚珠丝杠轴向的定位误差，以研究滚珠丝杠副和直线导轨副的精度退化和刚度退化对工作台综合性能的影响。试验台模拟进给单元实际工况，研究滚珠丝杠副和直线导轨副在磨损和预紧力退化后对工作台综合性能的影响。试验采用高载荷气缸对工作台三个方向加重载进行加速退化试验。三个方向的气缸由气动控制系统控制。综合考虑实验台上的各个传感器监测参数，可以对工作台精度退化和刚度退化进行数学建模和分析。

主权项

一种直线进给单元加速性能退化试验方法，其特征在于：该方法的实施步骤如下，步骤1：丝杠伺服电动机(2)与滚珠丝杠副(5)之间设有扭矩传感器；工作台(6)与滚珠丝杠副(5)之间设有三方向力传感器，其量程均大于三方向总载荷，丝杠伺服电动机(2)尾部同轴装有圆光栅，工作台(6)与直线滚动导轨副(4)之间装有直线光栅尺；步骤2：调整丝杠伺服电动机(2)运行模式为，每间隔100mm停止2秒，总行程为600mm，工作台(6)设有反复运行限位，可以反复测量；轴向双气缸(12)以恒定力作用在工作台(6)上；步骤3：工作台(6)和滚珠丝杠副(5)的螺母座之间安装力矩传感器，力矩传感器保持螺母座上表面与工作台平面平行；力矩传感器用于测量滚珠丝杠副(5)的摩擦力矩；将螺母座与工作台(6)之间安装三方向力传感器(17)可以得到直线滚动导轨副(4)的摩擦力；步骤4：进行加速试验运行，丝杠伺服电动机(2)与气动加载可实现单程加载、往复加载，单方向加载和多方向加载多种方式对工况进行模拟；工作台(6)通过丝杠伺服电动机(2)实现往复运行，轴向加载方式也为往复式，单方向加载是指工作台(6)远离丝杠伺服电动机(2)时轴向双气缸(12)对工作台施加载荷，工作台(6)靠近丝杠伺服电动机(2)时，轴向双气缸(12)对工作台不施加载荷；往复加载是指工作台往复运行始终受轴向气缸加载；步骤5：架设激光干涉仪，将动镜放置在工作台上，按照步骤1 的方法测量工作台的三个角度误差和两个直线度误差值；单方向加载时采用单方向行程测量，而不采用往复运行测量；往复加载运行时采用往复运行测量；步骤6：以直线滚动导轨副(4)为基准，考察工作台(6)精度的变化，利用激光干涉仪测量误差值，干涉仪一端固定在直线滚动导轨副(4)上，一端随工作台做往复运动，测试工作台(6)的滚摆、俯仰、偏航的角度和位移量；步骤7：测量工作台和滚珠丝杠间隙的具体方法为，工作台(6)运动前，工作台(6)的位置由光直线光栅尺设定为零，滚珠丝杠副(5)位置由旋转编码器设定为零，运动结束后读出直线光栅尺的长度数值，滚珠丝杠副(5)旋转的角度由旋转编码器读出；旋转编码器的数值通过螺距换算成直线位移和光栅尺得到的数值进行比较，得出滚珠丝杠副(5)的定位精度；试验台包括试验台底座(1)、丝杠伺服电动机(2)、连接支座(3)、直线滚动导轨副(4)、滚珠丝杠副(5)、工作台(6)、轴向气缸加载块(7)、双气缸活塞(8)、垂直气缸加载滚轮(9)、龙门架(10)、垂直加载气缸(11)、轴向双气缸(12)、侧向加载气缸(13)、侧向气缸加载滚轮、扭矩传感器、直线光栅尺、三方向力传感器(17)；该试验台采用三方向气缸加载方式，模拟真实铣床的工作状态；丝杠伺服电动机(2)与滚珠丝杠副(5)通过连接支座(3)连接，且在连接支座(3)与滚珠丝杠副(5)的连接处设置有扭矩传感器，丝杠伺服电动机(2)通过联轴器与滚珠丝杠副(5)连接并驱动 工作台(6)进行往复动作；直线滚动导轨副(4)固定在试验台底座(1)上；龙门架(10)固定安装在试验台底座(1)两侧；轴向气缸加载块(7)固定在工作台(6)轴向位置；工作台(6)和试验台底座(1)之间安装有直线光栅尺，直线光栅尺的动尺安装在工作台(6)底部，直线光栅尺的定尺安装在直线滚动导轨副(4)侧面，与直线滚动导轨副(4)平行；垂直加载气缸(11)安装在龙门架(10)顶部，垂直加载气缸(11)通过垂直气缸加载滚轮(9)对工作台(6)进行竖直方向加载，垂直气缸加载滚轮(9)与工作台(6)之间为滚动接触；侧向加载气缸(13)安装在龙门架(10)侧面，侧向加载气缸(13)通过侧向气缸加载滚轮对工作台(6)进行侧向加载，侧向气缸加载滚轮与工作台(6)之间为滚动接触；轴向双气缸(12)安装在龙门架(10)上，轴向双气缸(12)上的双气缸活塞(8)与滚珠丝杠副(5)平行，双气缸活塞(8)可与轴向气缸加载块(7)相接触，对工作台(6)进行轴向加载；轴向气缸活塞(8)与轴向气缸加载块(7)之间设置有缓冲橡胶垫；所述试验台采用三方向气缸加载方式，模拟直线进给单元的工况，试验采用重载加速退化方式；对直线进给单元进行综合性能检测，包括定位误差、精度、刚度的检测。