本发明专利技术公开了一种滚珠丝杠副轴向静刚度的测量方法。首先进行采样准备工作；然后以一定间隔值逐渐施压至规定的最大值，并同步采集轴向力与位移信号，得到一组滚珠丝杠副轴向力-位移的对应数据关系；然后卸载，将滚珠丝杠副上下掉装，重复上述各步骤，得到另一组力-位移的对应数据关系，两组数据可分别视为受压和受拉工作状态下的试验结果；最后对采样数据进行处理，分别得到拉压状态下滚珠丝杠副轴向静刚度曲线与静刚度值。本发明专利技术还公开了一种自动测量装置，其中，防转件上部与防转件下部通过均布在同一圆周的多个直径相同的圆柱凸起与孔配合实现防转，不同型号的滚珠丝杠副均有配套工装以满足安装及加载需要。使用该测量方法及装置，可实现滚珠丝杠副轴向静刚度的自动检测，并且具有拉压兼顾、高载荷、高精度、高通用性的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量
的方法及装置，具体是一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量方法及其装置。
技术介绍
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I_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。另外，中国专利技术专利公布号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，被测丝杠需加工直径小于36_的光轴以供夹持，被测螺母更需特制外径大于82mm的法兰并在法兰上打孔才能满足装夹要求，因此带来被测样件加工复杂，可测量滚珠丝杠副直径系列少，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。因此，在滚珠丝杠副轴向静刚度测量方面，还有待开发出拉压兼顾的高精度、高载荷、高通用性的自动测量方法和>j-U ρ α装直。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度、高载荷、高通用性、拉压兼顾的滚珠丝杠副轴向静刚度的测量装置及其测量方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置，包括加载组件、防转组件、测量组件、支撑组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机、减速机、带轮传动部分、一对加载丝杠、一对加载螺母和移动横梁；防转组件包括防转件上部、防转件下部和丝杠工装；测量组件包括压力传感器和接触式位移传感器；支撑组件包括上横梁、下底座、螺 母工装、磁性表座；数据处理模块即为数据处理所需的计算机处理系统；带轮传动部分由同步带将一个主动轮和两个被动轮连接组成，伺服电机与减速机连接，减速机与主动轮连接，两个被动轮分别与各自加载丝杠连接，一对加载螺母分别与各自加载丝杠组成一对加载滚珠丝杠副并沿下底座的垂直中心线对称布置，移动横梁与一对加载螺母连接，一对加载丝杠通过轴承安装在上横梁上，计算机处理系统分别与伺服电机、压力传感器和接触式位移传感器连接；螺母工装放置于下底座中心位置的定位孔中，被测螺母固定在螺母工装上，被测丝杠两端自由，丝杠工装与防转件下部通过螺栓连接，丝杠工装套在被测丝杠的上端，被测螺母和被测丝杠构成被测滚珠丝杠副；磁性表座固定在下底座表面，接触式位移传感器安装于磁性表座的表孔中，在测量时，接触式位移传感器与防转件下部的下表面接触，可随磁性表座表架的移动实现测量位置的调整；压力传感器固定在移动横梁下表面，压盘与压力传感器连接，防转件上部安装于压盘上，可随移动横梁上下升降。一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量方法，步骤如下 (1)在测量前对被测滚珠丝杠副进行加工被测螺母法兰上的螺栓连接孔加工为通孔，被测丝杠两端光轴沿轴线对称铣削出与丝杠工装的方孔间隙配合的凸台，凸台的长度为20-25mm，用于防转； (2)进行采样前的准备工作启动伺服电机使移动横梁下降并调节被测丝杠的位置使防转件上部能够插入防转件下部的孔中，以实现防转，继续使移动横梁下降至防转件上部与防转件下部紧贴无间隙，关闭伺服电机，调节磁性表座使接触式位移传感器接触防转件下部下表面，清零压力传感器和位移传感器； (3)对被测丝杠以一定间隔值逐渐施压至规定的最大值，并且每一个压力值均保持恒压30-60秒，记录下各采样值，同时同步采集被测丝杠轴向的微位移信号，得到一组滚珠丝杠副轴向力-位移对应关系的采样数据； (4)对被测丝杠卸载，然后将被测滚珠丝杠副上下掉装，重复步骤(I)(2) (3)，得到另一组滚珠丝杠副轴向力-位移对应关系的采样数据，根据以上两次对滚珠丝杠副施加压力方向的不同，两组数据分别视为受压和受拉工作状态下的试验结果； (5)通过计算机处理系统对上述两组采样数据进行处理，剔除异常点，分别绘制压力状态与拉伸状态下滚珠丝杠副轴向静刚度测量曲线，曲线的斜率即为滚珠丝杠副轴向静刚度值。本专利技术与现有技术相比，其显著优点1、采用本专利技术设计的装置，对常用直径系列的滚珠丝杠副均可进行轴向静刚度测量，具有通用性强的优点；2、为防止加载时被测滚珠丝杠副，尤其是大导程角滚珠丝杠副的转动，本装置设计有一套防转结构，对于不同直径系列滚珠丝杠副均适用，结构简单，可靠性高；3、本装置最大试验力达到600kN，并且采用的高精度压力传感器精度可达O. 3%。，接触式位移传感器检测精度可达到μ m级，因此该装置具有高载荷、高精度的优点；4、采用本专利技术提出的方法，通过一次掉装完成滚珠丝杠副拉压状态下轴向静刚度的测量，成本低廉，检测的数据值精确可靠，具有很好的市场前景。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图I为本专利技术滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置的结构组成及连接组装示意图。 图2为本专利技术装置中防转结构爆炸示意图。图3为带有键形突出部的滚珠丝杠三视图。图4为本专利技术测量方法流程图。图5为滚珠丝杠副上下掉装前后被测螺母位置变化示意图。具体实施例方式本专利技术采用压力传感器和接触式位移传感器分别对被测丝杠的轴向载荷和轴向微位移进行采样，其中压力传感器固定在移动横梁上，可随其上下升降。通过对采样数据进行处理可绘制滚珠丝杠副轴向静刚度测量曲线并最终计算出其值的大小，从而实现滚珠丝杠副轴向静刚度的测量，且测量的通用性和精度高，具体内容如下。结合图1，本专利技术滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置，包括加载组件、防转组件、测量组件、支撑组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机4、减速机3、带轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置，其特征在于包括加载组件、防转组件、测量组件、支撑组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机（4）、减速机（3）、带轮传动部分（2）、一对加载丝杠（5）、一对加载螺母（12）和移动横梁（11）；防转组件包括防转件上部（16）、防转件下部（10）和丝杠工装（9）；测量组件包括压力传感器（14）和接触式位移传感器（17）；支撑组件包括上横梁（13）、下底座（19）、螺母工装（6）、磁性表座（18）；数据处理模块即为数据处理所需的计算机处理系统（1）；带轮传动部分（2）由同步带将一个主动轮和两个被动轮连接组成，伺服电机（4）与减速机（3）连接，减速机（3）与主动轮连接，两个被动轮分别与各自加载丝杠（5）连接，一对加载螺母（12）分别与各自加载丝杠（5）组成一对加载滚珠丝杠副并沿下底座（19）的垂直中心线对称布置，移动横梁（11）与一对加载螺母（12）连接，一对加载丝杠（5）通过轴承安装在上横梁（13）上，计算机处理系统（1）分别与伺服电机（4）、压力传感器（14）和接触式位移传感器（17）连接；螺母工装（6）放置于下底座（19）中心位置的定位孔中，被测螺母（7）固定在螺母工装（6）上，被测丝杠（8）两端自由，丝杠工装（9）与防转件下部（10）通过螺栓连接，丝杠工装（9）套在被测丝杠（8）的上端，被测螺母（7）和被测丝杠（8）构成被测滚珠丝杠副；磁性表座（18）固定在下底座（19）表面，接触式位移传感器（17）安装于磁性表座（18）的表孔中，在测量时，接触式位移传感器（17）与防转件下部（10）的下表面接触，可随磁性表座（18）表架的移动实现测量位置的调整；压力传感器（14）固定在移动横梁（11）下表面，压盘（15）与压力传感器（14）连接，防转件上部（16）安装于压盘（15）上，可随移动横梁（11）上下升降。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王禹林，冯虎田，徐凤翔，欧屹，陶卫军，衡豪，蔡理，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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