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专利名称：一种滚珠丝杠副加载跑合装置及其跑合测试方法
技术领域：
本发明涉及一种滚珠丝杠副的试验装置及其测试方法，更具体地说，涉及一种通过磁粉制动器施加轴向载荷的滚珠丝杠副加载跑合装置及其跑合测试方法。
背景技术：
跑合是滚珠丝杠副生产的工序之一，每一套滚珠丝杠副出厂前均需进行跑合，以提高其性能。以往的滚珠丝杠副跑合都是在零负载的状况下进行的，该情况下，无法得知跑合后滚珠丝杠副的温升，滚珠循环反向装置是否牢固、脱落，密封圈是否牢靠、变形和错位以及滚珠丝杠副动态空载预紧转矩是否仍然符合图纸要求等情况。中国专利申请号为91220060. X，发明创造名称为滚珠丝杠副跑合及疲劳试验机，该申请案由液压站、控制器、换向机构、液压马达、加载装置、丝杠、螺母组成，液压马达分别与丝杠、换向机构连接，控制器分别与液压站、换向机构、加载装置连接，加载装置为一个具有两个油腔的液压式油缸，由油缸体、活塞、密封盖构成，设置于丝杠上，并位于滚珠丝杠副上的两个螺母之间。该申请案将外加载荷转化为系统的内力，使螺母与丝杠间承受一轴向载荷，在两螺母之间的一段丝杠上便承受一内拉力，转动丝杠，螺母作住复移动时，螺母与丝杠滚道上存在交变接触应力，实现了试验机的寿命大于滚珠丝杠副的寿命，保证了试验可一次连续完成，但是该申请案存在的不足在于液压式油缸结构复杂，且油缸频繁的往返运动，容易磨损，导致漏油而影响设备的正常工作。目前，很多的滚珠丝杠副综合性能测试仪，其滚珠丝杠副跑合都是在零负载的状况下进行的。如中国专利号ZL200620161148.4，发明创造名称为高速精密滚珠丝杠副综合性能测试仪，该申请案有一底座，在底座后端和前部分别设置用于支撑滚珠丝杠副的前轴承座和后轴承座，底座前端装有侍服电机，侍服电机的输出轴上装有与滚珠丝杠连接的联轴器，前轴承座、后轴承座的两侧有装在底座上的直线导轨，两直线导轨与前轴承座、后轴承座的中心线平行，两直线导轨支撑与滚珠丝杠螺母连接的工作台。该测试仪配合加速度传感器、温度传感器、数字式噪声传感器光栅尺及双频激光测民装置和计算机，可以完成滚珠丝杠副在负载状态下的加速度、速度、定位精度以及丝杠热伸长的在线实时测量，提升了滚珠丝杠副检测手段，但是，该测试仪尚未给滚珠丝杠副施加轴向载荷，即零负载的状况下进行测试的，不能模拟滚珠丝杠副在实际使用中的受力环境，所以测量的数据不能够准确地体现滚珠丝杠副的性能。

发明内容
发明要解决的技术问题
本发明针对现有技术中的滚珠丝杠副跑合仪在零负载的状况下运行的不足，提供一种滚珠丝杠副加载跑合装置及其跑合测试方法，跑合时给滚珠丝杠副施加轴向载荷，以提高滚珠丝杠副的性能，也可以方便测得跑合后滚珠丝杠副的温升，方便测试滚珠循环反向装置是否牢固、脱落，密封圈是否牢靠、变形和错位，以及滚珠丝杠副动态空载预紧转矩是否
4仍然符合图纸要求等情况。技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为
本发明的一种滚珠丝杠副加载跑合装置，包括主轴箱、定位板、拖板、导轨、尾座和床身，还包括限位开关、换向机构、磁粉制动器和控制柜，其中，
i、主轴箱固连于床身的一端，尾座滑设在床身上与主轴箱位置相对应的另一端，该尾座可在床身的长度方向上移动，主轴箱和尾座的顶尖位于同一水平线上，用于固定滚珠丝杠副；
ii、拖板套接在导轨上，可在导轨的轴向方向滑动，定位板与拖板相固连，该定位板位于拖板的上方，定位板上设有U形凹槽，用于与滚珠丝杠副的滚珠螺母相固连；
iii、限位开关通过螺钉固定安装在床身一侧，限位开关设有2个，拖板上靠近限位开关的一侧固连有限位开关触发杆，通过限位开关触发杆与限位开关的接触，实现滚珠丝杠副的自动换向跑合；
iv、磁粉制动器位于床身一侧，该磁粉制动器与拖板相固连，磁粉制动器的输出轴与直齿条相啮合，该直齿条固连于床身上，与导轨的轴向相平行，磁粉制动器用于给滚珠丝杠副施加轴向载荷；
ν、换向机构通够皮带与主轴箱的带轮相连接，驱动主轴箱中的顶尖旋转，从而控制顶尖的正反旋转；
vi、控制柜上设有操作面板，控制柜与加载跑合装置的其它装置相连接，控制其它装置工作。更具体地，所述的主轴箱设有夹头，通过该夹头固定滚珠丝杠。所述的定位板上U 形凹槽的两侧设有螺纹孔，通过螺纹孔实现定位板和滚珠螺母的固定连接。本发明的一种滚珠丝杠副加载跑合装置的跑合测试方法，其步骤为
(A)装载滚珠丝杠副
将滚珠丝杠副固定在加载跑合装置主轴箱和尾座之间的顶尖上，同时在靠主轴箱端用夹头固定滚珠丝杠，防止滚珠丝杠和顶尖之间发生相对转动；
(B)固定滚珠螺母
将滚珠丝杠副上的滚珠螺母通过螺纹连接固定于定位板的U形凹槽，使得滚珠丝杠旋转时，滚珠螺母不随着滚珠丝杠一起旋转而做直线运动；
(C)跑合工序
跑合时磁粉制动器施加的轴向力与滚珠丝杠副的预紧力相同，通过控制柜上的操作面板设定磁粉制动器的载荷大小为2 10Kg，跑合时转速为50 400 r/min,并根据精度等级设定有效行程内往复跑合次数，其中，精度为1、2等级时，有效行程内往复跑合次数>50， 精度为3、4等级时，有效行程内往复跑合次数>40，精度为5、7、10等级时，有效行程内往复跑合次数> 30 ；
(D)停车工序
待步骤(C)设定的跑合次数结束后，先关闭磁粉制动器的控制电源，再关闭加载跑合装置的电源；
(E)性能参数测试性能参数测试包括①运转停车后半分钟内完成滚珠螺母的温升测试，即在螺母配合外圆上测两点，取其温升最大值；②复检动态空载预紧转矩，其极限偏差值应符合图纸的要求；③滚珠循环反向装置应牢固，不允许松动、错位、脱落或超出要求的变形；④密封圈应牢靠、不允许变形和错位； (F)卸载滚珠丝杠副
松开定位板与滚珠螺母的螺纹连接，通过行车将滚珠丝杠副调运离开加载跑合装置。工作原理滚珠丝杠副在装配完成后，测量空载预紧转矩前，必须进行跑合，通过跑合，来检验装配的质量。为了能达到滚珠丝杠副在机床使用中的受力环境，本跑合仪增加了给滚珠丝杠副施加轴向载荷的装置磁粉制动器。实际使用时，将滚珠丝杠副通过两端中心孔装在主轴箱和尾座的顶尖之间，在主轴箱端用夹头把滚珠丝杠固定起来，防止其在圆周方向转动，滚珠螺母固定在定位板上，根据客户的需求，对滚珠丝杠副施加一定的轴向载荷，以一定的转速往返跑合规定的时间。有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果
(1)本发明的滚珠丝杠副加载跑合装置增加了给滚珠丝杠副施加轴向载荷的磁粉制动器，能达到滚珠丝杠副在机床使用中的受力环境，大大提高了跑合的效果，能提高滚珠丝杠副的出厂性能；
(2)本发明采用的磁粉制动器进行加载轴向载荷，与液压缸加载相比，占用空间小，无漏油等环境污染情况，且加载载荷的大小控制精确；
(3)本发明的加载跑合装置，设有限位开关，配合使用换向机构，通过控制柜实现自动控制，跑合工序的自动化程度高，劳动强度大大降低，降低了生产成本；
(4)本发明的滚珠丝杠副加载跑合装置的跑合测试方法，由于模拟了在机床使用中的受力环境，使得能方便准确测得跑合后滚珠丝杠副的温升，方便测试滚珠循环反向装置是否牢固、脱落，密封圈是否牢靠、变形和错位，以及滚珠丝杠副动态空载预紧转矩是否仍然符合图纸要求等情况。


图1为本发明的一种滚珠丝杠副加载跑合装置主视图的示意图； 图2为本发明的A-A方向剖视的结构示意图。示意图中的标号说明
1-主轴箱；2-限位开关；3-定位板；4-拖板；5-导轨；6-尾座；7-床身；8-换向机构； 9-磁粉制动器；10-控制柜。
具体实施例方式为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。结合图1和图2，本发明包括主轴箱1、限位开关2、定位板3、拖板4、导轨5、尾座 6、床身7、换向机构8、磁粉制动器9和控制柜10，主轴箱1固连于床身7的一端，尾座6滑设在床身7上与主轴箱1位置相对应的另一端，主轴箱1和尾座6的顶尖位于同一水平线上，用于固定滚珠丝杠副，拖板4套接在导轨5上，定位板3与拖板4相固连，定位板3上设有U形凹槽，用于与滚珠丝杠副的滚珠螺母相固连，限位开关2通过螺钉固定安装在床身7 一侧，限位开关2设有2个，拖板4上靠近限位开关2的一侧固连有限位开关触发杆，通过限位开关触发杆与限位开关2的接触，实现滚珠丝杠副的自动换向跑合，磁粉制动器9与拖板4相固连，磁粉制动器9的输出轴与直齿条相啮合，该直齿条固连于床身7上，与导轨5 的轴向相平行，磁粉制动器9用于给滚珠丝杠副施加轴向载荷，换向机构8通够皮带与主轴箱1的带轮相连接，驱动主轴箱1中的顶尖旋转，从而控制顶尖的正反旋转，控制柜10上设有操作面板，控制柜10与加载跑合装置的其它装置相连接，控制其它装置工作。下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例本实施例的滚珠丝杠副加载跑合装置，主轴箱1通过螺栓固定于床身7的一端，尾座6滑设在床身7的滑轨上，主轴箱1和尾座6分别位于床身7的两端，该尾座6可在床身 7的滑轨上移动，主轴箱1和尾座6的顶尖位于同一水平线上，滚珠丝杠副通过两端中心孔装夹在主轴箱和尾座的顶尖之间，通过主轴箱1上的夹头进行加强固定，拖板4套接在导轨 5上，可在导轨5的轴向方向滑动，定位板3通过螺钉固定在拖板4上，该定位板3位于拖板4的上方，定位板3上设有U形凹槽，该U形凹槽的两侧设有螺纹孔，通过螺纹孔实现定位板3和滚珠螺母的固定连接，限位开关2通过螺钉固定安装在床身7 —侧，限位开关2设有2个，拖板4上靠近限位开关2的一侧固连有限位开关触发杆，通过限位开关触发杆与限位开关2的接触，实现滚珠丝杠副的自动换向跑合，磁粉制动器9位于床身7 —侧，该磁粉制动器9与拖板4相固连，磁粉制动器9的输出轴与直齿条相啮合，该直齿条固连于床身7 上，与导轨5的轴向相平行，磁粉制动器9用于给滚珠丝杠副施加轴向载荷，换向机构8通够皮带与主轴箱1的带轮相连接，驱动主轴箱1中的顶尖旋转，该换向机构8通过电气控制换向，从而控制顶尖的正反旋转，控制柜10上设有操作面板，控制柜10与加载跑合装置的其它装置相连接，控制其它装置工作。本实施例中选用一个配有密封圈的内循环滚珠丝杠副进行跑合测试，其步骤为
(A)装载滚珠丝杠副将滚珠丝杠副固定在加载跑合装置主轴箱1和尾座6之间的顶尖上，同时在靠主轴箱1端用夹头固定滚珠丝杠，防止滚珠丝杠和顶尖之间发生相对转动；
(B)固定滚珠螺母将滚珠丝杠副上的滚珠螺母通过螺纹连接固定于定位板3的U形凹槽，使得滚珠丝杠旋转时，滚珠螺母不随着滚珠丝杠一起旋转而做直线运动；
(C)跑合工序跑合时磁粉制动器9施加的轴向力与滚珠丝杠副的预紧力相同，本实施例预紧力要求为4Kg，通过控制柜10上的操作面板设定磁粉制动器9的载荷大小为4 Kg, 跑合时转速设定为150 r/min，本内循环滚珠丝杠副的精度等级要求为2级，有效行程内往复跑合次数设定为60次；
本发明应用于其它滚珠丝杠副跑合时，具体的有效行程内往复跑合次数可根据精度等级选择设定当精度为1、2等级时，有效行程内往复跑合次数> 50，当精度为3、4等级时， 有效行程内往复跑合次数> 40，当精度为5、7、10等级时，有效行程内往复跑合次数> 30 ；
(D)停车工序待步骤(C)设定的跑合次数结束后，先关闭磁粉制动器9的控制电源，再关闭加载跑合装置的电源；
(E)性能参数测试性能参数测试包括①运转停车后半分钟内完成滚珠螺母的温升测试，即在螺母配合外圆上测两点，取其温升最大值，本实施例测得为6 V ；②复检动态空载预紧转矩，其极限偏差值应符合图纸的要求；③滚珠循环反向装置应牢固，不允许松动、 错位、脱落或超出要求的变形；④密封圈应牢靠、不允许变形和错位；
(F)卸载滚珠丝杠副松开定位板3与滚珠螺母的螺纹连接，通过行车将滚珠丝杠副调运离开加载跑合装置。本实施例增加了给滚珠丝杠副施加轴向载荷的磁粉制动器，能达到滚珠丝杠副在机床使用中的受力环境，大大提高了跑合的效果，能提高滚珠丝杠副的出厂性能，且跑合工序的自动化程度高，劳动强度大大降低，降低了生产成本；采用本实施例的跑合测试方法， 由于模拟了在机床使用中的受力环境，使得能方便准确测得跑合后滚珠丝杠副的温升，方便测试滚珠循环反向装置是否牢固、脱落，密封圈是否牢靠、变形和错位，以及滚珠丝杠副动态空载预紧转矩是否仍然符合图纸要求等情况。以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
8
权利要求
1. 一种滚珠丝杠副加载跑合装置，包括主轴箱(1)、定位板(3)、拖板(4)、导轨(5)、尾座(6)和床身(7)，其特征在于，还包括限位开关(2)、换向机构(8)、磁粉制动器(9)和控制柜(10)，其中，1.主轴箱(1)固连于床身(7)的一端，尾座(6)滑设在床身(7)上与主轴箱(1)位置相对应的另一端，该尾座(6)可在床身(7)的长度方向上移动，主轴箱(1)和尾座(6)的顶尖位于同一水平线上，用于固定滚珠丝杠副；ii、拖板(4)套接在导轨(5)上，可在导轨(5)的轴向方向滑动，定位板(3)与拖板(4) 相固连，该定位板(3)位于拖板(4)的上方，定位板(3)上设有U形凹槽，用于与滚珠丝杠副的滚珠螺母相固连；iii、限位开关(2)通过螺钉固定安装在床身(7)—侧，限位开关(2)设有2个，拖板(4) 上靠近限位开关(2)的一侧固连有限位开关触发杆，通过限位开关触发杆与限位开关(2) 的接触，实现滚珠丝杠副的自动换向跑合；iv、磁粉制动器(9)位于床身(7 ) 一侧，该磁粉制动器(9 )与拖板(4 )相固连，磁粉制动器(9)的输出轴与直齿条相啮合，该直齿条固连于床身(7)上，与导轨(5)的轴向相平行，磁粉制动器(9)用于给滚珠丝杠副施加轴向载荷；ν、换向机构(8)通够皮带与主轴箱(1)的带轮相连接，驱动主轴箱(1)中的顶尖旋转， 从而控制顶尖的正反旋转；vi、控制柜(10)上设有操作面板，控制柜(10)与加载跑合装置的其它装置相连接，控制其它装置工作。
2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠副加载跑合装置，其特征在于所述的主轴箱 (1)设有夹头，通过该夹头固定滚珠丝杠。
3.根据权利要求1或2所述的一种滚珠丝杠副加载跑合装置，其特征在于所述的定位板(3)上U形凹槽的两侧设有螺纹孔，通过螺纹孔实现定位板(3)和滚珠螺母的固定连接。
4.一种滚珠丝杠副加载跑合装置的跑合测试方法，其步骤为(A)装载滚珠丝杠副将滚珠丝杠副固定在加载跑合装置主轴箱(1)和尾座(6)之间的顶尖上，同时在靠主轴箱(1)端用夹头固定滚珠丝杠，防止滚珠丝杠和顶尖之间发生相对转动；(B)固定滚珠螺母将滚珠丝杠副上的滚珠螺母通过螺纹连接固定于定位板(3)的U形凹槽，使得滚珠丝杠旋转时，滚珠螺母不随着滚珠丝杠一起旋转而做直线运动；(C)跑合工序跑合时磁粉制动器(9)施加的轴向力与滚珠丝杠副的预紧力相同，通过控制柜(10)上的操作面板设定磁粉制动器(9)的载荷大小为2 10Kg，跑合时转速为50 400 r/min, 并根据精度等级设定有效行程内往复跑合次数，其中，精度为1、2等级时，有效行程内往复跑合次数> 50，精度为3、4等级时，有效行程内往复跑合次数> 40，精度为5、7、10等级时， 有效行程内往复跑合次数> 30 ；(D)停车工序待步骤(C)设定的跑合次数结束后，先关闭磁粉制动器(9)的控制电源，再关闭加载跑合装置的电源；(E)性能参数测试性能参数测试包括①运转停车后半分钟内完成滚珠螺母的温升测试，即在螺母配合外圆上测两点，取其温升最大值；②复检动态空载预紧转矩，其极限偏差值应符合图纸的要求；③滚珠循环反向装置应牢固，不允许松动、错位、脱落或超出要求的变形；④密封圈应牢靠、不允许变形和错位；(F)卸载滚珠丝杠副松开定位板(3)与滚珠螺母的螺纹连接，通过行车将滚珠丝杠副调运离开加载跑合装
全文摘要
本发明公布了一种滚珠丝杠副加载跑合装置及其跑合测试方法，属于滚珠丝杠副的跑合测试领域。本发明的跑合装置中，主轴箱和尾座用于固定滚珠丝杠副，定位板用于与滚珠丝杠副的滚珠螺母相固连，限位开关和限位开关触发杆实现滚珠丝杠副的自动换向跑合，磁粉制动器用于给滚珠丝杠副施加轴向载荷，换向机构控制顶尖的正反旋转，控制柜控制其它装置工作。本发明的跑合测试方法，其步骤为装载滚珠丝杠副；固定滚珠螺母；跑合工序；停车工序；性能参数测试和卸载滚珠丝杠副。本发明通过磁粉制动器给滚珠丝杠副施加轴向载荷，提高了滚珠丝杠副的出厂性能，且加载载荷的大小控制精确，能方便准确测得跑合后滚珠丝杠副的温升。
文档编号G01M13/02GK102445340SQ20111029251
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者于宙 申请人:优励聂夫(南京)科技有限公司