[实用新型]一种滚动导轨结合面动态特性参数识别系统

说明书

技术领域

本实用新型为一种获取通用性结合面基础特性参数的试验识别系统，涉及不同规格、型号的滚动导轨在不同预压力状态下的结合面特性参数识别。

背景技术

数控机床是要求非常高的精密、高效、柔性化、自动化加工设备，机械结构非常复杂，其设计技术涉及很多学科领域，刚度模型很难准确反映实际状况，主要原因是结合面对机床整机动态特性的影响非常明显，组成机床零部件的结合面的动态特性具有非线性、多因素相关、依附机械系统等特点，其刚度、阻尼等参数难以精确确定。据统计，机床上出现振动问题有60％以上是源自结合面，界面弹性对机床结构总柔度的贡献达40～60％，阻尼值90％以上来自于结合部的阻尼。承载能力大，精度高，调速范围宽的直线滚动导轨副在数控机床的床身、工作台、立柱上下工作台广泛应用。导轨副结合面的动态特性就成了机床动态特性的关键因素。而且以点接触的滚动导轨副结合面相对于滑动导轨及其它结合面刚度差，成为了数控机床的薄弱环节，因此对滚动导轨结合面的研究成为了数控机床的关键因素。

虽然滚动导轨的生产厂家不同，型号各异，但是基本的安装尺寸对于同一规格而言基本一致，现在广大学者一致认可结合部等效为若干弹簧和阻尼器的动力学模型。获得通用性的结合面基础特性数据，提取结合部刚度和阻尼的基础特性数据，成为了精密数控机床动态解析和结构优化的重要技术。

随着电子测试技术的发展，频域的振动测试技术取得了很大的进步。以双通道跟踪滤波技术为基础的“机械阻抗测试仪”和以数字相关技术为基础的“频率特性分析仪”，“数据采集卡”的发展，使机械阻抗的研究更加成熟。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种滚动导轨结合面动态特性参数识别系统，为数控机床结构的快速优化、动态解析提供重要的参数数据。

本实用新型是采用以下技术手段实现的：

一种滚动导轨结合面动态特性识别系统，包括基座、施耐博格导轨组、连接板、导轨夹具装置、法向加压装置、切向加压装置、驱动执行模块七部分组成；动态特性识别装置整体为双导轨连接板对称式结构，所述的法向加压装置以及切向加压装置针对不同预压力的结合面特性进行法向和切向动态参数的识别；

以实验台的对称中心面为中心左右对称；基座由实验台以及与相应滚动导轨组对应的可换调整块组成；实验台上设有O型孔和对称的凹槽结构，不同规格的可换调整块定位螺纹孔的位置与实验台连接的安装位置一致，每组可换调整块对称安装在试验台上，其定位面紧靠在试验台上的凹槽加工侧面上，保证其平行度，定位可换调整块；

所述的滚动导轨组由不同规格的导轨和滑块组成，导轨一侧通过有精度保证的实验台凹槽的加工侧面，与可换调整块连接，滑块与导轨配合构成导轨副；

所述的连接板的两翼的重心作用线与导轨副结合面同高，连接板法向和侧向设有对称的中心孔，连接板与滑块连接；

所述的导轨夹具装置通过调节螺栓、螺母、橡胶垫在实验台O型槽的位置调整夹具的作用中心，使其作用于导轨的重心面；

所述的识别装置还进一步设有检测模块、信号通道模块、动态信号频谱分析处理模块；其中，

检测模块包括阻抗头的力传感器、加速度传感器、采振点加速度传感器，采振点加速度传感器以连接板的几何中心为中心在连接板和导轨上均匀布置，检测模块的信号通过电荷放大器的处理送到动态信号分析处理模块；

信号通道模块包括电荷放大器、功率放大器，动态信号频谱分析处理模块包括数据采集卡、计算机；动态信号频谱分析处理模块产生纯随机激励信号和快速正弦扫频两种激励信号经功率放大器的放大处理，作用到激振器产生相应的激励信号，用于粗扫和精扫；

所述的驱动执行模块，包括激振器、阻抗头、连接板和导轨组，激振器通过激振杆与阻抗头连接，阻抗头则粘贴或吸贴在连接板的法向中心线的表面处或与导轨结合面水平的连接板侧面中心线处，由激振器产生的激振力作用于连接板上。

前述的导轨夹具装置通过调节螺栓、螺母、橡胶垫在实验台O型槽的位置调整夹具的作用中心，使其作用于导轨的重心面。

前述的切向加压装置采用对称的结构，通过连接板的螺纹连接和橡胶圈对导轨组加压。

本实用新型在结合面刚度与阻尼系数与现有技术有突出的优点：

(1)实验装置简单可靠，安装方便，实现了机械结构无样机分析与设计，为动态解析提供重要的基础数据。双导轨连接板设计，导轨的夹具装置，提高了动态特性参数的识别精度；实验装置中的加压装置避免了刚性接触对实验结果的影响，实现了分析压力对法向和切向结合面动态特性的影响；