本發(fā)明涉及機(jī)床誤差測(cè)試領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種研究單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理的試驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代機(jī)床業(yè)的發(fā)展日益向著自動(dòng)化、高速化、精密化等方向發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)機(jī)床的精度要求越來越高，機(jī)床重復(fù)定位誤差也越來越被人們重視，提高機(jī)床綜合準(zhǔn)確度是提高機(jī)床的整體性能的關(guān)鍵。重復(fù)定位誤差體現(xiàn)了機(jī)床定位的穩(wěn)定性和一致性，是評(píng)價(jià)機(jī)床性能的重要指標(biāo)之一，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)用運(yùn)動(dòng)偏差的標(biāo)準(zhǔn)差的擴(kuò)展不確定度來表述重復(fù)定位誤差：

目前關(guān)系重復(fù)誤差影響因素和產(chǎn)生機(jī)理相關(guān)的研究尚屬空白，對(duì)影響重復(fù)誤差的因素系尚不清楚，重復(fù)定位誤差產(chǎn)生的機(jī)理尚不明白，缺乏有效的抑制重復(fù)定位誤差技術(shù)，所以需要一臺(tái)專用重復(fù)定位誤差機(jī)理研究試驗(yàn)平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可以進(jìn)行多因素單變量試驗(yàn)、單因素機(jī)理探索的單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理的試驗(yàn)平臺(tái)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種研究單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理的試驗(yàn)平臺(tái)，包括床身、工作臺(tái)、伺服電機(jī)、負(fù)載裝置、光柵尺和絲杠撓度測(cè)試裝置，所述床身上表面兩側(cè)平行的安裝有帶有滑塊的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，所述滑塊與所述工作臺(tái)相連，床身上表面中部安裝有由固定端和軸承端組成的滾珠絲杠螺母副，通過所述固定端和軸承端連接有滾珠絲杠，所述伺服電機(jī)安裝于所述滾珠絲杠螺母副的固定端用于驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，所述滾珠絲杠螺母副還配置有所述絲杠撓度測(cè)試裝置，用于實(shí)時(shí)測(cè)量滾珠絲杠在水平和垂直方向的撓度，所述負(fù)載裝置安裝在床身的尾端用于放置外部負(fù)載；所述光柵尺設(shè)置有兩處，分別設(shè)置在床身左側(cè)面的頂部和上表面的左側(cè)。

所述工作臺(tái)的兩側(cè)設(shè)置有與滑塊連接的連接孔，用于調(diào)整工作臺(tái)的支撐距離。

所述滾珠絲杠螺母副的軸承端的端蓋和軸承之間設(shè)置有調(diào)整墊片，通過調(diào)整所述墊片的厚度實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠即支撐軸剛度的調(diào)整。

所述床身的長(zhǎng)寬高分別為2245mm、800mm、700mm，床身的內(nèi)部設(shè)置有井字型筋板，床身前后兩端的筋板上設(shè)有圓形或方形的開孔用于提升剛度。

所述工作臺(tái)內(nèi)部設(shè)有米字型筋板，以提升高度；工作臺(tái)的上表面還設(shè)置有用于固定工件的T型槽。

所述負(fù)載裝置由底座、滑輪座和滑輪構(gòu)成。

所述光柵尺的分辨率為0.1μm，精度為3μm。

所述光柵尺的工作行程為1000mm，最大進(jìn)給速度為40m/min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是：

本發(fā)明試驗(yàn)平臺(tái)由床身、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、工作臺(tái)、滾珠絲杠螺母副、光柵尺等組成，工作臺(tái)由一條滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)且支撐距離可調(diào)；滾珠絲杠軸承端支撐剛度具有可調(diào)功能；具有兩處光柵安裝位置，具有光柵安裝位置可調(diào)功能，且兩處安裝位置在運(yùn)動(dòng)軸線的同一側(cè)；具有絲杠撓度測(cè)試裝置，可實(shí)時(shí)測(cè)試滾珠絲杠撓度；具有施加沿運(yùn)動(dòng)軸線方向的外部載荷功能。因此該試驗(yàn)平臺(tái)能夠滿足工作臺(tái)支撐距離對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、滾珠絲杠作為支撐軸承其剛度對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、光柵尺安裝位置對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、外部負(fù)載對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、絲杠撓度變化與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、工作臺(tái)應(yīng)變與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、滑塊應(yīng)變/應(yīng)力與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、關(guān)鍵點(diǎn)溫度與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律等試驗(yàn)需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是工作臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是絲杠撓度測(cè)試裝置的連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是滾珠絲杠螺母副的軸承端的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是負(fù)載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1-床身，2-工作臺(tái)，3-滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，4-滾珠絲杠，5-絲杠撓度測(cè)試裝置，6-伺服電機(jī)，7-負(fù)載裝置，8-光柵尺，9-T型槽，10-連接孔，11-軸承，12-端蓋，13-調(diào)整墊片，14-底座，15-滑輪座，16-滑輪

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，一種研究單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理的試驗(yàn)平臺(tái)，包括床身1、工作臺(tái)2、伺服電機(jī)6、負(fù)載裝置7、光柵尺8和絲杠撓度測(cè)試裝置5，床身1底面固定在地面上，兩條滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副3平行安裝在床身1上表面的兩側(cè)，滾珠絲杠螺母副安裝在床身1上表面的中間，工作臺(tái)2的兩側(cè)通過緊固螺釘與滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副3的滑塊連接，工作臺(tái)2中間通過絲杠螺母與滾珠絲杠4連接，伺服電機(jī)6安裝在滾珠絲杠螺母副的前端(固定端)，用于驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠4旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠螺母副配置有絲杠撓度測(cè)試裝置5，用于實(shí)時(shí)測(cè)量滾珠絲杠的在水平和垂直方向的撓度，在床身1的尾端設(shè)置有外部負(fù)載裝置7，用于放置外部負(fù)載；本實(shí)施例中兩處光柵尺8安裝位置分別在床身1左側(cè)側(cè)面和上表面左側(cè)。工作臺(tái)2兩側(cè)設(shè)置了兩組與滑塊連接的連接孔10，可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)2距離可調(diào)，本實(shí)施例中連接孔10為螺釘孔。

本實(shí)施例中床身1的外形尺寸為2245mm(長(zhǎng))×800mm(寬)×700mm(高)，內(nèi)部采用井字形筋板，并在筋板上開圓形孔，具有較好的剛度，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副安裝基面設(shè)置在床身兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向筋板的正上方，以保證導(dǎo)軌安裝后的變形最??；預(yù)留兩處光柵尺8安裝位置，且在運(yùn)動(dòng)軸線的同一側(cè)，分別在床身左側(cè)側(cè)面和上表面左側(cè)；床身底部有地腳螺釘固定孔。

本實(shí)施例中滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副選用THK型號(hào)：SHS45LC2SSC1+2100LP-11，每條導(dǎo)軌上有兩個(gè)支撐滑塊，具體參數(shù)為：

本實(shí)施例中滾珠絲杠螺母副選用THK型號(hào)：SBN4016-5RRG0+1930LC2，具體參數(shù)為：

如圖2所示，本實(shí)施例中工作臺(tái)2內(nèi)部采用米字型筋板，以保證工作臺(tái)具有較好的剛度，表面設(shè)計(jì)有T型槽9，以方便固定工件；工作臺(tái)2通過螺釘與滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副3的滑塊連接，每條導(dǎo)軌副上有兩個(gè)支撐滑塊，每個(gè)支撐滑塊通過四個(gè)螺釘連接工作臺(tái)2，在工作臺(tái)2上預(yù)留了兩組與導(dǎo)軌滑塊連接的螺紋孔，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)支撐距離可調(diào)整。

如圖3所示，滾珠絲杠彎曲撓度測(cè)試裝置在卡盤位置處布置四個(gè)力傳感器，滾珠絲杠在運(yùn)動(dòng)過程中四個(gè)力傳感器會(huì)測(cè)得兩絲杠螺母之間的作用力，將信號(hào)傳遞到采集器中，采集器讀出傳感器示數(shù)。力傳感器可選用interface WMC 1000LBF(4450N)。其檢測(cè)精度為0.05％。當(dāng)滾珠絲杠發(fā)生彎曲變形時(shí)四個(gè)力傳感器的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)傳感器的示數(shù)變化值來計(jì)算絲杠彎曲撓度。

如圖4所示，滾珠絲杠螺母副的軸承端的端蓋12和軸承11之間設(shè)置有調(diào)整墊片13，不同的調(diào)整墊片13厚度產(chǎn)生不同的軸承壓縮量，進(jìn)而產(chǎn)生不同的軸承剛度，該試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)了一組(5個(gè))不同厚度的調(diào)整墊片13，可以通過改變圖中調(diào)整墊片13的厚度，實(shí)現(xiàn)支撐軸承剛度的調(diào)整。

如圖5所示負(fù)載裝置由底座14、滑輪座15和滑輪16構(gòu)成，其中底座14通過螺釘固定在床身1尾端，滑輪座15安裝在底座14上，滑輪16通過銷釘固定在滑輪座15上，滑輪16頂端切向方向與工作運(yùn)動(dòng)軸線方向一致，其工作原理為在工作臺(tái)的尾端引出一條鋼絲線，鋼絲線的另一端繞過滑輪連接配重物塊，工作臺(tái)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)配重物塊上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)外部加載。

另，本實(shí)施例中光柵尺8選用海德漢絕對(duì)式光柵尺，型號(hào)：LC195F-ML1240(±3μm)線纜10m，分辨率0.1um，精度3um；伺服電機(jī)6的轉(zhuǎn)矩為22Nm，電機(jī)最大轉(zhuǎn)速3000r/min，功率4KW。

通過本發(fā)明試驗(yàn)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)：工作臺(tái)支撐距離對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、絲杠支撐軸承剛度對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、光柵尺安裝位置對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、光柵尺安裝精度對(duì)重復(fù)定位精度的影響、外部負(fù)載對(duì)重復(fù)定位誤差的影響、絲杠撓度變化與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、工作臺(tái)應(yīng)變與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、滑塊應(yīng)變/應(yīng)力與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、關(guān)鍵點(diǎn)溫度與重復(fù)定位誤差的變化規(guī)律、進(jìn)給速度對(duì)重復(fù)定位精度的影響、導(dǎo)軌基面直線度/垂直度對(duì)重復(fù)定位精度的影響等試驗(yàn)需求。

本發(fā)明并不限于上文描述的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式的描述旨在描述和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。