专利名称：滚珠丝杠副负载可调寿命试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于测试滚珠丝杠副寿命的装置，具体地说，本实用新型涉及一种可随意改变滚珠丝杠副负载大小的、滚珠丝杠副寿命试验机。
背景技术：
对于滚珠丝杠副生产厂家来说，需要准确地掌握、标注其生产的滚珠丝杠副的寿命，以便用户选择。滚珠丝杠副的寿命包括疲劳寿命和精度寿命。疲劳寿命可以根据实际的承载条件、安装方式等计算出来，但前提是需要确定滚珠丝杠副的额定动载荷。目前的额定动载荷是根据赫兹理论计算出来的，但由于滚珠丝杠副在材质、热处理及机加工工艺等方面均存在差异性，可能每种滚珠丝杠的额定动载荷都与计算值有差异。所以，通常，先根据公式计算其理论的疲劳寿命；然后，再通过实验测出滚珠丝杠副的额定动载荷，计算出滚珠丝杠副的疲劳寿命；然后将两者进行对比，找出规律及修正系数；最后，总结出各种条件下的寿命计算公式。精度寿命跟滚珠丝杠副的安装方式、预紧、润滑、承载等均有很大的关系，目前还没有统一的公式可以计算，主要是根据各个厂家的测试数据进行估计。要测试精度寿命必须了解客户的使用条件，将这些条件极端化，来获得一个当量寿命，即达到“试验台一天相当于机床正常使用一年”的效果，使滚珠丝杠副的内部缺陷在较短的时间内被激发出来。为了较准确地计算出滚珠丝杠副的疲劳寿命，以及测试出滚珠丝杠副的精度寿命，现有滚珠丝杠副寿命试验机的加载方式主要有三种第一种利用弹簧来实现，但弹簧在伸长和压缩的过程中不是恒力，同时弹簧在实现双向大载荷的情况下的伸长或缩短量非常有限，一般不超过500mm，这样要对行程1米以上的丝杠副做寿命试验几乎是不可能的。第二种依靠传统的重量加载方法来实现，载荷的大小由配置的重块的重量决定， 当载荷较大时，则需要配置许多重块或一个相当重的重块，试验装置过于庞大，操作很不方便。第三种采用液压或气动元件提供载荷，但这种元件在高速下的快速响应能力不够，会造成系统的瞬间破坏。
发明内容鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种可随意改变滚珠丝杠副的负载大小、能够提供较大载荷的滚珠丝杠副负载可调寿命试验机。本实用新型的另一目的是提供一种结构紧凑、响应速度快，可满足测试工作台高速往复运动要求的滚珠丝杠副负载可调寿命试验机。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种滚珠丝杠副负载可调寿命试验机，其特征在于它由床身、直线导轨、直线电机、伺服电机、工控机构成；[0013]所述直线导轨安装在所述床身上；所述直线电机的永磁体总成安装在所述床身上，所述直线电机的线圈总成设置在与所述直线导轨的滑块相连的工作台上，直线电机的线圈总成和工作台借助滑块可沿所述直线导轨作直线往复运动；在所述床身的端部固定有一所述伺服电机，该伺服电机的输出轴通过联轴器与被测滚珠丝杠副相连，伺服电机的控制信号输入端与所述工控机相连；所述工控机控制伺服电机的转速，伺服电机带动被测滚珠丝杠副旋转；固定有所述直线电机线圈总成的所述工作台与一螺母座刚性连接，套在被测滚珠丝杠副上的螺母内置在所述螺母座内。该滚珠丝杠副负载可调寿命试验机还包括一光栅尺，该光栅尺固定在所述床身上，并靠近所述直线电机的线圈总成处。在所述床身的端部还设置有一安全碰撞装置。所述被测滚珠丝杠副设置在所述直线电机的永磁体上方。本实用新型的优点可随意改变滚珠丝杠副的负载大小、能够提供较大载荷；结构紧凑、响应速度快，可满足测试工作台高速往复运动的要求。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明滚珠丝杠副负载可调寿命试验机主要由床身1、直线导轨2、直线电机3、伺服电机4、工控机5和光栅尺6构成。所述直线导轨2安装在床身1上。直线电机3的永磁体总成安装在床身1上，其线圈总成设置在与直线导轨2滑块31相连的工作台32背面。直线电机3的线圈总成与工作台32 —起，通过滑块31可沿直线导轨2作直线往复运动。在床身1的端部固定有一伺服电机4，该伺服电机4的输出轴通过联轴器与被测滚珠丝杠副7相连，伺服电机4的控制信号输入端与工控机5相连。工控机5控制伺服电机 4的转速，伺服电机4带动被测滚珠丝杠副7旋转。固定有直线电机3线圈总成的工作台32与螺母座8刚性连接，被测滚珠丝杠副7 上的螺母内置在螺母座8内。在伺服电机4带动被测滚珠丝杠副7旋转时，直线电机3的线圈总成借助与螺母座8刚性连接的工作台32沿直线导轨2作高速往复直线运动。直线电机3作为被测滚珠丝杠副的负载，提供运动阻力。光栅尺6固定在床身1上，并靠近直线电机3的线圈总成处，用于测量直线电机3 的实际行程。利用本发明对滚珠丝杠副进行疲劳寿命试验时，先计算出各个规格的滚珠丝杠副的额定动载荷值，然后，计算出伺服电机的转速，使伺服电机通过滚珠丝杠副带动直线电机往复运动时产生的阻力负载等于计算出的额定动载荷值。工控机按照设定的伺服电机转速、直线电机跑合次数，输出控制信号，使伺服电机、滚珠丝杠副、直线电机运动，测试一批滚珠丝杠副能否90%达到运行100万次而无疲劳损坏。如果满足，则加大一档，再测试，直
4到出现超过10%的滚珠丝杠副运行100万次而疲劳损坏为止；反之，则降低载荷，测得的载荷即为额定动载荷。然后，根据用户提供的载荷、安装方式等条件，和测得的额定动载荷，计算出疲劳寿命，并在相同的条件下进行相应的寿命试验，对比两者之间的差异，对相关系数进行修正。经过几组试验后，就能总结出修正系数来，类似的产品只要进行计算就可以了。利用本发明对滚珠丝杠副的精度寿命测试时，根据客户的精度要求，对滚珠丝杠副进行加载跑合，定期测试滚珠丝杠副的行程精度，直到滚珠丝杠副出现精度丧失为止，总的运行时间即为该批滚珠丝杠副的精度寿命。然后根据当量换算关系，折算出正常使用的精度寿命。如图1所示，本发明将控制程序存储在安装在工控机5内的运动控制卡51中，控制伺服电机的运作，伺服电机带动被测滚珠丝杠副旋转，进而带动直线电机往复运动。本发明还可以通过编制程序，将滚珠丝杠副的基本参数，跑合次数显示在工控机5的显示器52 上，便于操作者操作。为了更好地控制直线电机，本实用新型还在床身1的端部设置有安全碰撞装置9， 防止由于程序失控造成的人身伤害。为了减小本实用新型的体积，本实用新型将被测滚珠丝杠副设置在直线电机的上方，从而使整个寿命试验机的结构更紧凑。本实用新型采用大推力直线电机提供负载，很好地解决了在对滚珠丝杠副进行寿命测试时的加载问题，而且，加载方便，通过调整伺服电机的电流很容易地调整直线电机载荷的大小。在能够提供较大载荷的同时，还能快速响应，满足测试工作台高速往复运动的要求，结构紧凑。本实用新型能够测试长度2200mm以内的滚珠丝杠副，有效行程大于2000mm，运动线速度可以达到80m/min，可调载荷达lOOOKg。同时可以设置丝杠副的跑合次数，实时显示丝杠副的速度、加速度、承受的负载、行程变化量。并且具有行程控制、硬限位，安全碰撞装置等安全保护功能。以上为本实用新型的较佳实施例以及设计图式，上述较佳实施例以及设计图式仅是举例说明，并非用于限制本实用新型的权利范围。任何未脱离本实用新型的精神与范畴， 而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的本申请专利范围中。
权利要求1.一种滚珠丝杠副负载可调寿命试验机，其特征在于它由床身、直线导轨、直线电机、伺服电机、工控机构成；所述直线导轨安装在所述床身上；所述直线电机的永磁体总成安装在所述床身上，所述直线电机的线圈总成设置在与所述直线导轨的滑块相连的工作台上，直线电机的线圈总成和工作台借助滑块可沿所述直线导轨作直线往复运动；在所述床身的端部固定有一所述伺服电机，该伺服电机的输出轴通过联轴器与被测滚珠丝杠副相连，伺服电机的控制信号输入端与所述工控机相连；所述工控机控制伺服电机的转速，伺服电机带动被测滚珠丝杠副旋转；固定有所述直线电机线圈总成的所述工作台与一螺母座刚性连接，套在被测滚珠丝杠副上的螺母内置在所述螺母座内。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副负载可调寿命试验机，其特征在于该滚珠丝杠副负载可调寿命试验机还包括一光栅尺，该光栅尺固定在所述床身上，并靠近所述直线电机的线圈总成处。
3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠副负载可调寿命试验机，其特征在于在所述床身的端部还设置有一安全碰撞装置。
4.根据权利要求3所述的滚珠丝杠副负载可调寿命试验机，其特征在于所述被测滚珠丝杠副设置在所述直线电机的永磁体上方。
专利摘要本实用新型公开了一种滚珠丝杠副负载可调寿命试验机，它由床身、直线导轨、直线电机、伺服电机、工控机构成。所述直线导轨安装在床身上；直线电机的永磁体总成固定在床身上，其线圈总成设置在与直线导轨滑块相连接的工作台背面，并可沿直线导轨作直线往复运动。在所述床身的端部固定有一伺服电机，该伺服电机的输出轴通过联轴器与被测滚珠丝杠副相连，伺服电机的控制信号输入端与所述工控机相连；工控机控制伺服电机的转速，伺服电机带动被测滚珠丝杠副旋转。固定有直线电机线圈总成的工作台与一螺母座刚性连接，被测滚珠丝杠副的螺母内置在螺母座内。本实用新型采用大推力直线电机提供负载，很好地解决了在对滚珠丝杠副进行寿命测试时的加载问题，而且，响应快，加载方便，很容易地调整直线电机载荷的大小。
文档编号G01M13/00GK202075120SQ201120093239
公开日2011年12月14日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者吉银辉, 査初亮, 王毅 申请人:北京机床研究所, 北京精密天工滚珠丝杠股份有限公司