[发明专利]滚动直线导轨副静刚度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别是一种滚动直线导轨副静刚度测量装置及方法。

背景技术

滚动直线导轨副一般由导轨、滑块、返向器、滚动体和保持架等组成，它是一种作相对往复直线运动的滚动支承，能以滑块和导轨间的钢球滚动来代替直接的滑动接触，并且滚动体可以借助反向器在滚道和滑块内实现无限循环。滚动直线导轨副具有磨擦系数小、运行精度高、无爬行、耐磨损、刚度高、热变形小等优点，被广泛用作高精度数控机床和加工中心的导向部件。

静刚度是影响滚动功能部件性能和承载能力的重要指标，是滚动直线导轨副的基本使用要求。滚动直线导轨副静刚度是指滚动直线导轨副承载恒定载荷的能力，当滚动直线导轨副受到外载荷时，将有竖直、水平方向的变形位移，以及在几个方向的角位移。这种弹性变形对机械性能有很大影响，静态变形不但会改变零部件的集合精度并影响加工质量，还会影响滚动直线导轨副的抗振性、生产率、噪声、工作寿命、运动平衡性、发热和磨损等。目前，我国关于滚动直线导轨副的静刚度理论研究方面已取得了一定的成果，但国内导轨静刚度测量装置的研制尚处于起步阶段，各厂商对相关产品实际的静刚度实验测试还远不能满足要求，一定程度上限制了产品性能的优化提高，给用户的实际选型也带来了很大困难。因此，开发出一种精度高、载荷大、通用性广滚动直线导轨副静刚度试验装置、在滚动直线导轨副设计阶段运用其对静刚度进行试验分析，对保证滚动直线导轨副的刚度有着重要的实际意义。

经对现有技术的文献检索发现，华中科技大学的方健等人于2006年设计的滚动直线导轨副静刚度试验机采用液压系统进行加载，通过力传感器与电感测微仪采集的数据生成静刚度曲线，通过T型槽安装不同型号的导轨，加载液压缸通过滚珠丝杠可左右调节加载位置；该试验机最大加载载荷为30KN，加载载荷范围小，不能满足大规格导轨副静刚度测量的需要，液压加载系统对恒压控制要求较高,加载时需要通过丝杠调整液压缸位置以便对导轨副进行加载，操作不便，且只有进行垂直加载的装置及方法。另外，中国发明专利公布号CN102279100A,名称为滚动直线导轨副刚度试验机，该专利介绍了一种以伺服电机带动丝杠通过横梁对滚动直线导轨副进行加载并检测静刚度的实验装置及方法；该试验装置将传动结构放置在底座内，重载时试验台底座表面在垂直方向会产生较小的变形，对测量精度产生一定影响，保持恒压加载时对伺服电机的控制较为复杂，此外此试验装置只能进行垂直拉压载荷，没有对导轨进行偏载及俯仰加载，位移传感器的安装拆卸不便，导轨夹具的设计不能满足多种导轨安装试验的需要等。因此，在滚动直线导轨副静刚度测量方面，还缺少能够进行大载荷加载及适应多种导轨、多种载荷方式的自动测量装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度、高载荷、高通用性、能对多种加载方式进行测量的滚动直线导轨副静刚度的测量装置及其测量方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚动直线导轨副静刚度测量装置，包括加载组件、支撑组件、装夹组件、测量组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机、减速机、一根加载梯形丝杠、加载螺母和防转横梁；支撑组件包括底座、一对立柱、上横梁、磁性表座、台面板；装夹组件包括力传感器施力杆、上夹具连接件、导轨上夹具、导轨下夹具；测量组件包括力传感器与激光位移传感器，数据处理模块即数据处理所需的计算机处理系统；伺服电机与减速机连接，减速机安装在上横梁上，梯形丝杠通过上横梁内的轴承与减速机连接，加载螺母安装在梯形丝杠上，并随梯形丝杠的转动而上下运动，加载螺母上固定安装有防转横梁，防转横梁的两端开有通孔，可套在左右两边对称安装的一对立柱上并能够上下移动，一对立柱的上端则安装有上横梁，立柱下端则固定安装在底座上，底座上安装有台面板；加载螺母上固定安装有用于测量载荷大小的力传感器，力传感器上通过螺纹连接有力传感器施力杆，导轨上夹具通过上夹具连接件与力传感器施力杆连接，导轨下夹具安装在台面板上，磁性表座安放在台面板的表面，激光位移传感器安装在对应磁性表座的支架上，激光位移传感器的投光中心位置垂直对齐垂直、偏转或俯仰载荷方式时的对应的测点，激光位移传感器、力传感器和伺服电机分别与计算机处理系统连接；伺服电机、减速机、一根加载梯形丝杠、加载螺母、力传感器、力传感器施力杆、上夹具连接件同轴线；防转横梁、上横梁、台面板、底座的平面平行。