第12期 2016年12月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265（2016）12009204
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2016.12.025
滚珠丝杠副寿命试验台测控系统设计*
薛锋杨雪常永寿韩军
（南京理工大学机械工程学院，南京210094）
No.12 Dec.2016
摘要：针对滚珠丝杠副寿命试验的要求，设计了滚珠丝杠副寿命试验台的测控系统。首先介绍了滚珠丝杠副寿命试验台的组成结构，然后根据试验台所需实现的功能进行分析，主要介绍了试验台的加载控制系统、驱动系统、数据采集系统的设计，并给出了测控系统的硬件结构图以及软件设计流程
图。该测控系统的设计为滚珠丝杠副寿命试验提供了软硬件基础。关键词：滚珠丝杠副；寿命；测控系统；硬件设计；软件设计
中图分类号：TH166；TG659
文献标识码：A
Design of Control System for LifeTestbed of Ball Screw XUE Feng, YANG Xue, CHANG Yong-shou, HAN Jun
( School of Mechanical Engineering,Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) Abstract: Aiming at the requirements of the life test for the ball screw, design the control system for life testbed of ball screw. Firstly, the structure of the ball screw life test rig is introduced, then analyse functions that is needed to realize according to the test rig. Mainly introduce the design of load control system, drive control system, and data collection system for the test bed. Put forward the hardware structure diagram and software design flow chart of the control system. The design method of control system offer the software and hardware foundation for the ball screw life test.
Key words: ball screw; life;control system; hardware design; software design
引言 0
滚珠丝杠副具有传动精度高、传动效率高、同步性
能好、便用寿命长、传动可逆性等优良特性，被产泛用作中小型数控机床的进给传动系统，其寿命指标对数控机床的性能有很大影响]。我国在中高端机床产品方面与国际先进水平有较大差距，主要体现寿命、额定动载荷等指标，限制了国产产品在中高档数控机床中的推广应用。因而希望开发一种测试滚珠丝杠副寿命的试验装置，为被测样件提供寿命参数，并为研究如何延长滚珠丝杠副使用时间，提高机床寿命提供试验平台[2]。
目前，国内滚珠丝杠副的试验装置大多针对滚珠丝杠副的综合性能，大多数试验台都不具备加载能力3]，无法模拟寿命试验所需的实际加载情况，缺乏模拟各种实际工况的能力，不能测评在不同加载情况下滚珠丝杠副的寿命。
针对这种现状，设计研发滚珠丝杠副寿命试验台十分重要。根据试验要求设计的滚珠丝杠副寿命试验台测控系统可以对滚珠丝杠副进行模拟实际工况的跑合与加载，加载力可调且调节范围较大，传感器通过数
收稿日期：2016-01-21；修回日期：201602-04
据采集卡将测得的信号传送到工控机中，数据处理软件处理分析数据，用以确定结构设计、加工方法和材料特性对寿命的影响，修正我国滚珠丝杠副寿命公式，同时研究提高寿命的途径[4]，为研究如何提高国产滚珠丝杠副的性能提供依据。
测控系统设计分析 1
1.1试验台的结构设计
滚珠丝杠副寿命试验台由机械结构和测控系统两部分组成组成。以机械结构为硬件基础，利用测控系统进行试验台的运动控制、加载与数据的采集。试验台的结构框图如图1所示。
珠丝杠副寿命试验台
机械结构加
床
动
春部
报
性
部
件
测控系统控制不
测试
系
系
+ 数据处
理
试验台的结构框图
图11
试验台的机械结构如图2所示，有以下四个部件：
*基金项目：国家科技重大专项(2014ZX04011031）
作者简务劳数据2一），男，江苏苏州人，南京理工大学硕士研究生，研究方向为漆珠丝杠副精度保持性和寿命的研究，（E一mail)）njuixuefeng@
[63.com；通讯作者：韩军(1963—），女，南京人，南京理工大学副研究员，研究方向为精密机械测控系统，（E-mail)hanjun7045@163.eom。