一种滚珠丝杠副轴向加载装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高速精密传动副控制方法测试系统领域，特别涉及一种对滚珠丝杠副 在进行轴向加载的装置。
【背景技术】
[0002] 进入21世纪后，按照新型工业化道路发展趋势，数控机床与各类机电一体化设备 正向高精度、高速度、智能化、绿色环保方向发展。当前航空、汽车、铁路、建筑等重要行业的 快速发展，离不开高速、高精度加工的数控机床的发展，这其中包括了高速、重载加工机床 所必须的高速精密滚珠丝杠和滚动导轨等功能部件。作为数控机床驱动系统的执行单元， 对保障和提高整个数控机床的加工精度、工作效率和综合性能起着至关重要的作用。总体 来说，我国目前的装备制造业与欧美，日本等工业发达国家仍然存在着较大差距，滚珠丝杠 副的制造水平及性能优劣影响着高精度数控机床的加工性能，因此，尽快突破技术难题，开 发性能优良、具有竞争力的高速、高精度滚珠丝杠副，对于加快提升我国制造业的发展具有 重要和紧迫的意义。而测试和制造是密不可分、相辅相成的两项关键部分，没有测试，无法 检验产品的质量好坏。
[0003] 目前，滚珠丝杠副性能检测主要是在空载或轻载时进行，即使存在轴向加载装置， 采用的多是成本昂贵、控制方式复杂的液压加载装置。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低且加载力控制精确的能 够实现提供高速滚珠丝杠副轴向加载的轴向加载装置。
[0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0006] -种滚珠丝杠副轴向加载装置，包括轴向加载试验台和滚珠丝杠副试验台，所述 滚珠丝杠副试验台包括试验台机身、位于所述试验台机身上的滚珠丝杠副以及由所述滚珠 丝杜副驱动的模拟工作台，所述轴向加载试验台所述模拟工作台连接，其特征在于：所述轴 向加载试验台包括加载台机身、设置在所述加载台机身上的卷动体以及缠绕在所述卷动体 上的加载绳，所述加载绳的另一端连接在所述模拟工作台上，在所述加载台机身上还设置 有作用在所述卷动体上用于控制所述加载绳加载在所述模拟工作台上加载力大小的加载 力调节装置。
[0007] 所述加载力调节装置为制动卡钳，该制动卡钳包括控制器、与所述控制器连接的 加载电源、与所述加载电源连接的直流电磁铁以及连接在所述电磁铁上的刹车片，所述刹 车片在所述电磁铁的作用下与所述卷动体接触，并在所述加载电源不同的电流下产生不同 的制动力。
[0008] 所述制动卡钳还包括一制动卡钳支座，所述电磁铁和刹车片设置在该制动卡钳支 座上，该制动卡钳支座与所述加载台机身固连。
[0009] 所述制动卡钳支座上有滑槽，所述电磁铁安装在滑槽中，所述刹车片固定在电磁 铁内侧与滑轮轮面接触。
[0010] 所述加载台机身上安装有两端对称的固定支座，在两个固定支座之间设置有圆柱 轴，在所述的圆柱轴上安装所述的卷动体，该卷动体为两个滑轮，在每个所述滑轮缠绕一根 所述加载绳。
[0011] 所述电磁铁采用直流电磁铁，可以产生恒定的电磁吸引力，并且在控制电流大小 的情况下与滑轮轮面产生变化的压力，从而调节轴向载荷。
[0012] 所述滑轮材料为铁磁体，能够与电磁铁吸引。
[0013] 在所述滚珠丝杠副试验台机身上安装有位于滚珠丝杠副两侧的直线导轨，每侧直 线导轨上安装有两块直线导轨滑块，所述模拟工作台设置在所述两块直线导轨滑块上。
[0014] 在所述滚珠丝杠副试验台安装有提供动力源的伺服电机，伺服电机的输出轴进过 联轴器与滚珠丝杠副一端相连；滚珠丝杠副一端通过固定端支撑单元安装在固定端支撑单 元座上，另一端通过支撑端支撑单元安装在支撑端支撑单元座上；滚珠丝杠副两端各安装 有一个旋转编码器；丝杠副试验台机身侧面安装有光栅尺。
[0015] 所述滚珠丝杠副一端通过轴承安装在固定的密封单元支架上，所述滚珠丝杠副的 另一端通过轴承安装在轴承座上，滚珠丝杠副螺母通过螺母套安装在模拟工作台下部；所 述滚珠丝杠副试验台底座采用中部凹陷结构，凹陷平面上安装有T型槽滑轨；电机座、固定 端支撑单元座和支撑端支撑单元座通过槽用螺栓固定在花岗岩底座上，T型槽滑轨中间安 装有一个直线导轨，用以保证轴向位置精度。
[0016] 在所述模拟工作台上设置有拉压力传感器，该拉压力传感器与所述控制器连接用 于反馈控制所述加载电源的输出电流大小，所述加载绳连接在该拉压力传感器上。
[0017] 所述加载绳与所述拉压力传感器中心重合。
[0018] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0019] 1.本发明所述的轴向加载装置利用刹车片与卷动体之间产生的摩擦力来进行轴 向载荷施加，操作简单方便，并具有一定的耐久度。
[0020] 2.本发明轴向加载装置通过动态输出反馈控制器对加载力的大小、加载力波形， 加载时间等参数的设置从而控制加载电源的电流大小与变化，以此来控制复合材料刹车片 与滑轮轮面的接触压力进行摩擦力的调整。
[0021] 3.本发明轴向加载装置通过使用对称的钢丝绳与模拟工作台相连，实现轴向载荷 的均匀施加，避免轴向载荷施加过程中可能会出现的方向与实际工况不符的情形，并且两 根钢丝绳可以共同分担轴向载荷。
[0022] 4.本发明轴向加载装置，在滑轮转矩一定的情况下，滑轮绕线轴半径小于滑轮外 边缘半径，可以对产生的摩擦力进行放大。
[0023] 5.本发明滚珠丝杠副模拟工作台上可以安装一定的质量块，以此来模拟滚珠丝杠 副驱动的惯性载荷，更符合实际的工况。
[0024] 6.本发明轴向加载装置与滚珠丝杠副模拟工作台之间安装有拉压力传感器，可以 实时检测模拟载荷的大小，实现实时监控与反馈，提高轴向加载的精确度。
[0025] 7.与滚珠丝杠副相连的旋转编码器可以实时监测丝杠的旋转次数，能够减少使用 伺服电机内置编码器时，联轴器等部件的中间传递环节误差。
[0026] 8.申请号为201210464056. 3的发明具有电液伺服加载装置的滚珠丝杠副可靠性 试验台，虽然可以实现对滚珠丝杠副进行轴向加载的控制，但是液压传动是以液体为工作 介质，在相对运动表面间不可避免地会发生泄漏，同时，液体并不是绝对不可压缩的，其传 动精确度的要求不易达到。况且在高精度、高速度滚珠丝杠副的试验中，对液压元件的制造 精度要求更高，进一步增加了试验运作成本。与此同时不可忽略，电液伺服装置的控制与操 作的复杂性。本发明轴向加载装置成本相比于电液伺服加载装置，有了显著的降低，提高了 实际操作的可行性。
[0027] 9.申请号为201310303743. 1的发明一种检测滚珠丝杠副加载状态下综合性能 的装置，该装置将一定质量的铁块通过绳索与滚珠丝杠副模拟工作台上固定的吊环螺栓相 连，通过拉动铁块对滚珠丝杠副进行轴向加载，显而易见，铁块数量有限且能达到的轴向载 荷仅为铁块质量的整数倍。操作虽然简单，但是存在加载启动时，铁块存在初始的加速度情 形可能会对滚珠丝杠副检测造成一定的影响。本发明轴向加载装置在应用中可以实现轴向 加载力的无级调控，相比于沉重的铁块，减少了安装与搬运的繁琐过程，增强了试验中所能 达到轴向载荷力的可靠性，且结构更为简单。
[0028] 10.本发明轴向加载装置可以针对不同型号的滚珠丝杠副进行加载试验，试验中 仅需更换安装过度件就可以对其进行可靠性加载试验，体现了本装置的灵活性和通用性。 通过对被检测的滚珠丝杠副进行模拟真实工况的可靠性试验，更快捷地发现产品故障，为 产品的可靠性增长和评估提供实用的基础数据。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的结构示意图。
[0030] 图2是滚珠丝杠副轴向加载装置左视图。
[0031] 图3是滚珠丝杠副轴向加载装置中减速部件的结构示意图。
[0032] 图4是滚珠丝杠副实验台俯视图。
[0033] 图5是滚珠丝杠副实验台与轴向加载装置俯视图。
[0034] 其中，1-圆柱轴支座，2-圆柱轴，3-滑轮，4-钢丝绳，5-刹车片，6-轴向加载装 置底座，7-制动卡钳固定支座，8-制动卡钳，9-直流电磁铁，10-滚珠丝杠副试验台底座， 11-伺服电机，12-电机座，13-固定端支撑单元座，14-前旋转编码器，15-螺母套，16-两侧 直线导轨，17-后旋转编码器，18-中部直线导轨，19-支撑端支撑单元，20-支撑端支撑单 元座，21-光栅尺，22-光栅尺扫描头，23-模拟工作台，24-拉压力传感器，25-滚珠丝杠副， 26-固定端支撑单元，27联轴器，28-导轨座，29-T型槽滑轨，30-控制器。
【具体实施方式】
[0035] 以下结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的详细说明。
[0036] 参见图1-图5,本发明一种滚珠丝杠副轴向加载装置，包括轴向加载试验台和滚 珠丝杠副试验台，滚珠