本发明公开了数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置，试验装置进行加载试验，床身上U轴交流伺服电机通过联轴器与U轴驱动丝杠副的丝杠连接，床身上X轴交流伺服电机通过联轴器与X轴滚珠丝杠副的丝杠连接，X轴滚珠丝杠副与施力拖板采用滚珠螺母式结构相连，U轴驱动丝杠副与X轴滚珠丝杠副的另一端分别于轴承配合。施力油缸体按照机床的实际工况从不同的方向施加载荷通过运动拖板传输至滚珠丝杠副及滑动直线导轨副，运动拖板的母体采用铸铁材料，内部采用加强筋增强床身的刚度。该试验装置可以实现反复试验，用于探究滚珠丝杠副和滑动直线导轨副在复杂载荷工况下磨损的随机性，总结滚珠丝杠副和滑动直线导轨副的磨损规律。
1.数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置，其特征在于：包括床身(1)、X轴交流伺服电机(3)、U轴交流伺服电机(4)、X轴滚珠丝杠副(15)、U轴驱动丝杠副(21)、轴承(16)、轴承套(17)、U轴轴承套(18)、U轴轴承(20)和轴承支架(19)；U轴驱动丝杠副(21)与X轴滚珠丝杠副(15)平行布置，U轴驱动丝杠副(21)的一端与U轴交流伺服电机(4)的输出轴连接，X轴滚珠丝杠副(15)的一端与X轴交流伺服电机(3)的输出轴连接；X轴滚珠丝杠副(15)的另一端通过轴承(16)安装在轴承套(17)上，U轴驱动丝杠副(21)的另一端通过U轴轴承(20)安装在U轴轴承套(18)上；轴承支架(19)用于支撑轴承套(17)和U轴轴承套(18)，轴承支架(19)包括线性导轨(2)和线性滑块(25)，线性导轨(2)安装在床身(1)上，线性滑块(25)与线性导轨(2)通过螺纹配合连接；
线性导轨(2)包括施力拖板(5)和X轴向施力油缸体(6)，X轴向施力油缸体(6)安装在施力拖板(5)的内部；
试验装置进行加载试验，试验装置运动结构通过线轨连接，床身截面为封闭式箱形，其内部通过加强筋增强床身的刚度；床身上U轴交流伺服电机通过联轴器与U轴驱动丝杠副的丝杠连接，床身上X轴交流伺服电机通过联轴器与X轴滚珠丝杠副的丝杠连接，X轴滚珠丝杠副与施力拖板采用滚珠螺母式结构相连，U轴驱动丝杠副与X轴滚珠丝杠副的另一端分别于轴承配合，轴承支架用于支撑轴承套；横梁机构由两侧支撑臂及上横梁组成，运动拖板是五个施力油缸体的载荷传输的中间介质；加载系统包括五个施力油缸体其结构相同，分别布置在X、Y、Z三个方向上，第一Y轴施力油缸体与第二Y轴施力油缸体安装在横梁上，第一Z轴施力油缸体与第二Z轴施力油缸体安装在横梁支撑臂上，液压系统通过液压油管道连接至X轴向施力油缸体、第一Y轴施力油缸体、第二Y轴施力油缸体、第一Z轴施力油缸体、第二Z轴施力油缸体五个施力油缸体，由于X轴向施力油缸体是随着运动拖板前后移动的，采用施力拖板带动X轴向施力油缸体前后移动，Y与Z方向的施力油缸体直接加载至运动拖板上；施力油缸体按照机床的实际工况从不同的方向施加载荷通过运动拖板传输至滚珠丝杠副及滑动直线导轨副，运动拖板的母体采用铸铁材料，内部采用加强筋增强床身的刚度；用户操作界面采用法格自动化操作系统，供用户方面操作使用；数据采集系统用于采集试验过程中的试验数据；该试验装置可以实现反复试验，用于探究滚珠丝杠副和滑动直线导轨副在复杂载荷工况下磨损的随机性，总结滚珠丝杠副和滑动直线导轨副的磨损规律。
2.根据权利要求1所述的数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置，其特征在于：
施力拖板(5)包括运动拖板(7)、运动拖板盖板(8)、横梁(11)、横梁支撑臂(9)、横梁盖板(13)、第一Y轴施力油缸体(10)、第二Y轴施力油缸体(22)、第一Z轴施力油缸体(12)、第二Z轴施力油缸体(14)、液压系统(23)和液压管道(24)。
3.根据权利要求2所述的数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置，其特征在于：
运动拖板(7)的顶部设有运动拖板盖板(8)，横梁(11)通过横梁支撑臂(9)安装在床身(1)的两侧；横梁(11)上设有横梁盖板(13)。
4.根据权利要求3所述的数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置，其特征在于：
第一Y轴施力油缸体(10)与第二Y轴施力油缸体(22)对称安装在横梁(11)的两侧，第一Z轴施力油缸体(12)与第二Z轴施力油缸体(14)对称安装在横梁支撑臂(9)的上下侧，液压系统(23)通过液压油管道(24)分别与X轴向施力油缸体(6)、第一Y轴施力油缸体(10)、第二Y轴施力油缸体(22)、第一Z轴施力油缸体(12)、第二Z轴施力油缸体(14)五个施力油缸体连接。
5.根据权利要求4所述的数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置，其特征在于：
液压系统(23)包括用户操作界面和数据采集系统，用户操作界面和数据采集系统相连，用户操作界面为用户操作试验装置的操作界面，数据采集系统用于采集试验装置的试验数据。
数控机床组合直线进给单元磨损规律试验装置
技术领域
[0001] 本发明提供了一种用于数控机床组合直线进给单元磨损规律的试验装置，属于数控机床进给单元的精度检测技术领域。
背景技术
[0002] 数控机床组合进给单元主要包括滚珠丝杠副和滑动直线导轨副，滚珠丝杠副和滑动直线导轨副是数控机床、磨床、组合机床等工业装备上的重要功能部件，其传动精度是影响整个装备系统定位精度的最主要因素之一。在滚珠丝杠副的工作过程中，丝杠和螺母滚道的磨损会引起滚道几何参数的变化，从而直接影响滚珠丝杠副传动系统的传动精度，同时反向间隙也会增大；在滑动直线导轨副运行过程中滑动体与导轨间的摩擦引起磨损，长时间的磨损就会影响滚动直线导轨副的传动精度。
[0003] 目前，对滚珠丝杠副磨损规律的研究有特定的试验装置，对滑动直线导轨副磨损规律的研究有特定的试验装置。但是，缺乏数控机床组合直线进给单元磨损规律的试验装置，急需数控机床组合直线进给单元磨损规律的试验装置。
发明内容
[0004] 为了研究数控机床组合直线进给单元磨损规律及预测其精度可靠性，该试验装置包括：床身、滚珠丝杠副与滑动直线导轨副、运动拖板与施力拖板、加载系统、交流伺服电机、减速器等。通过本试验装置，以探讨数控机床组合直线进给单元磨损规律进而预测其精度可靠性。
[0005] 本发明采用的技术方案是一种用于数控机床组合直线进给单元磨损规律的试验装置，包括床身(1)、X轴交流伺服电机(3)、U轴交流伺服电机(4)、X轴滚珠丝杠副(15)、U轴驱动丝杠副(21)、轴承(16)、轴承套(17)、U轴轴承套(18)、U轴轴承(20)和轴承支架(19)；U轴驱动丝杠副(21)与X轴滚珠丝杠副(15)平行布置，U轴驱动丝杠副(21)的一端与U轴交流伺服电机(4)的输出轴连接，X轴滚珠丝杠副(15)的一端与X轴交流伺服电机(3)的输出轴连接；X轴滚珠丝杠副(15)的另一端通过轴承(16)安装在轴承套(17)上，U轴驱动丝杠副(21)的另一端通过U轴轴承(20)安装在U轴轴承套(18)上。轴承支架(19)用于支撑轴承套(17)和U轴轴承套(18)，轴承支架(19)包括线性导轨(2)和线性滑块(25)，线性导轨(2)安装在床身(1)上，线性滑块(25)与线性导轨(2)通过螺纹配合连接。
[0006] 线性导轨(2)包括施力拖板(5)和X轴向施力油缸体(6)，X轴向施力油缸体(6)安装在施力拖板(5)的内部。
[0007] 施力拖板(5)包括运动拖板(7)、运动拖板盖板(8)、横梁(11)、横梁支撑臂(9)、横梁盖板(13)、第一Y轴施力油缸体(10)、第二Y轴施力油缸体(22)、第一Z轴施力油缸体(12)、第二Z轴施力油缸体(14)、液压系统(23)和液压管道(24)；
[0008] 运动拖板(7)的顶部设有运动拖板盖板(8)，横梁(11)通过横梁支撑臂(9)安装在床身(1)的两侧；横梁(11)上设有横梁盖板(13)；
[0009] 第一Y轴施力油缸体(10)与第二Y轴施力油缸体(22)对称安装在横梁(11)的两侧，第一Z轴施力油缸体(12)与第二Z轴施力油缸体(14)对称安装在横梁支撑臂(9)的上下侧，液压系统(23)通过液压油管道(24)分别与X轴向施力油缸体(6)、第一Y轴施力油缸体(10)、第二Y轴施力油缸体(22)、第一Z轴施力油缸体(12)、第二Z轴施力油缸体(14)五个施力油缸体连接。
[0010] 液压系统(23)包括用户操作界面和数据采集系统，用户操作界面和数据采集系统相连，用户操作界面为用户操作试验装置的操作界面，数据采集系统用于采集试验装置的试验数据。
[0011] 试验装置进行加载试验，本试验平台运动结构通过线轨连接，床身截面为封闭式箱形，其内部通过加强筋增强床身的刚度。床身上U轴交流伺服电机通过联轴器与U轴驱动丝杠副的丝杠连接，床身上X轴交流伺服电机通过联轴器与X轴滚珠丝杠副的丝杠连接，X轴滚珠丝杠副与施力拖板采用滚珠螺母式结构相连，U轴驱动丝杠副与X轴滚珠丝杠副的另一端分别于轴承配合，轴承支架用于支撑轴承套。横梁机构由两侧支撑臂及上横梁组成，运动拖板是五个施力油缸体的载荷传输的中间介质。加载系统包括五个施力油缸体其结构相同，分别布置在X、Y、Z三个方向上，第一Y轴施力油缸体与第二Y轴施力油缸体安装在横梁上，第一Z轴施力油缸体与第二Z轴施力油缸体安装在横梁支撑臂上，液压系统通过液压油管道连接至X轴向施力油缸体、第一Y轴施力油缸体、第二Y轴施力油缸体、第一Z轴施力油缸体、第二Z轴施力油缸体五个施力油缸体，由于X轴向施力油缸体是随着运动拖板前后移动的，采用施力拖板带动X轴向施力油缸体前后移动，Y与Z方向的施力油缸体直接加载至运动拖板上。施力油缸体按照机床的实际工况从不同的方向施加载荷通过运动拖板传输至滚珠丝杠副及滑动直线导轨副，运动拖板的母体采用铸铁材料，内部采用加强筋增强床身的刚度。用户操作界面采用法格自动化操作系统，供用户方面操作使用。数据采集系统用于采集试验过程中的试验数据。该试验装置可以实现反复试验，用于探究滚珠丝杠副和滑动直线导轨副在复杂载荷工况下磨损的随机性，总结滚珠丝杠副和滑动直线导轨副的磨损规律。
附图说明
[0012] 图1为该发明试验装置的整体结构示意图；
[0013] 图2为X轴滚珠丝杠结构示意图；
[0014] 图3为U轴驱动丝杠结构示意图；
[0015] 图4.1为线性导轨结构示意图，图4.2为线性滑块结构示意图；
[0016] 图5为横梁结构示意图；
[0017] 图6.1为横梁左支撑臂结构示意图，图6.2为横梁右支撑结构示意图；
[0018] 图7为施力拖板结构示意图；
[0019] 图8为运动拖板结构示意图；
[0020] 图9为施力油缸体结构示意图；
[0021] 图中：1、床身，2、线性导轨，3、X轴交流伺服电机，4、U轴交流伺服电机，5、施力拖板，6、X轴向施力油缸体，7、运动拖板，8、运动拖板盖板，9、左横梁支撑臂，10、第一Y轴施力油缸体，11、横梁，12、第一Z轴施力油缸体，13、横梁盖板，14、第二Z轴施力油缸体，15、X轴滚珠丝杠副，16、X轴轴承，17、X轴轴承套，18、U轴轴承套，19、轴承支架，20、U轴轴承，21、U轴驱动丝杠副，22、第二Y轴施力油缸体，23、右横梁支撑臂，24、螺栓。
具体实施方式
[0022] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0023] 如图1-9所示，一种用于数控机床组合直线进给单元磨损规律的试验装置，包括床身(1)、X轴交流伺服电机(3)、U轴交流伺服电机(4)、X轴滚珠丝杠副(15)、U轴驱动丝杠副(21)、轴承(16)、轴承套(17)、U轴轴承套(18)、U轴轴承(20)和轴承支架(19)；U轴驱动丝杠副(21)与X轴滚珠丝杠副(15)平行布置，U轴驱动丝杠副(21)的一端与U轴交流伺服电机(4)的输出轴连接，X轴滚珠丝杠副(15)的一端与X轴交流伺服电机(3)的输出轴连接；X轴滚珠丝杠副(15)的另一端通过轴承(16)安装在轴承套(17)上，U轴驱动丝杠副(21)的另一端通过U轴轴承(20)安装在U轴轴承套(18)上。轴承支架(19)用于支撑轴承套(17)和U轴轴承套(18)，轴承支架(19)包括线性导轨(2)和线性滑块(25)，线性导轨(2)安装在床身(1)上，线性滑块(25)与线性导轨(2)通过螺纹配合连接。
[0024] 线性导轨(2)包括施力拖板(5)和X轴向施力油缸体(6)，X轴向施力油缸体(6)安装在施力拖板(5)的内部。
[0025] 施力拖板(5)包括运动拖板(7)、运动拖板盖板(8)、横梁(11)、横梁支撑臂(9)、横梁盖板(13)、第一Y轴施力油缸体(10)、第二Y轴施力油缸体(22)、第一Z轴施力油缸体(12)、第二Z轴施力油缸体(14)、液压系统(23)和液压管道(24)；
[0026] 运动拖板(7)的顶部设有运动拖板盖板(8)，横梁(11)通过横梁支撑臂(9)安装在床身(1)的两侧；横梁(11)上设有横梁盖板(13)；
[0027] 第一Y轴施力油缸体(10)与第二Y轴施力油缸体(22)对称安装在横梁(11)的两侧，第一Z轴施力油缸体(12)与第二Z轴施力油缸体(14)对称安装在横梁支撑臂(9)的上下侧，液压系统(23)通过液压油管道(24)分别与X轴向施力油缸体(6)、第一Y轴施力油缸体(10)、第二Y轴施力油缸体(22)、第一Z轴施力油缸体(12)、第二Z轴施力油缸体(14)五个施力油缸体连接。
[0028] 液压系统(23)包括用户操作界面和数据采集系统，用户操作界面和数据采集系统相连，用户操作界面为用户操作试验装置的操作界面，数据采集系统用于采集试验装置的试验数据。
[0029] 试验装置进行加载试验，本试验平台运动结构通过线轨连接，床身截面为封闭式箱形，其内部通过加强筋增强床身的刚度。床身上U轴交流伺服电机通过联轴器与U轴驱动丝杠副的丝杠连接，床身上X轴交流伺服电机通过联轴器与X轴滚珠丝杠副的丝杠连接，X轴滚珠丝杠副与施力拖板采用滚珠螺母式结构相连，U轴驱动丝杠副与X轴滚珠丝杠副的另一端分别于轴承配合，轴承支架用于支撑轴承套。横梁机构由两侧支撑臂及上横梁组成，运动拖板是五个施力油缸体的载荷传输的中间介质。加载系统包括五个施力油缸体其结构相同，分别布置在X、Y、Z三个方向上，第一Y轴施力油缸体与第二Y轴施力油缸体安装在横梁上，第一Z轴施力油缸体与第二Z轴施力油缸体安装在横梁支撑臂上，液压系统通过液压油管道连接至X轴向施力油缸体、第一Y轴施力油缸体、第二Y轴施力油缸体、第一Z轴施力油缸体、第二Z轴施力油缸体五个施力油缸体，由于X轴向施力油缸体是随着运动拖板前后移动的，采用施力拖板带动X轴向施力油缸体前后移动，Y与Z方向的施力油缸体直接加载至运动拖板上。施力油缸体按照机床的实际工况从不同的方向施加载荷通过运动拖板传输至滚珠丝杠副及滑动直线导轨副，运动拖板的母体采用铸铁材料，内部采用加强筋增强床身的刚度。用户操作界面采用法格自动化操作系统，供用户方面操作使用。数据采集系统用于采集试验过程中的试验数据。该试验装置可以实现反复试验，用于探究滚珠丝杠副和滑动直线导轨副在复杂载荷工况下磨损的随机性，总结滚珠丝杠副和滑动直线导轨副的磨损规律。
