[发明专利]滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于机床导轨副领域，特别是一种滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置及测试方法。

背景技术

机床导轨作为现代数控机床进给系统中关键的核心部件，其结合部的动态特性在很大程度上影响着数控机床的刚度、精度以及精度保持性。因此为实现机床结构动态优化设计，提高机床整体性能，对机床导轨结合部动态特性参数测试方法的研究具有十分重要的意义。而滚滑复合导轨作为一种同时具有滚动导轨的摩擦阻力小，运动性能优良，又具有滑动导轨承载能力强、抗振性能好的新型导轨，其结构中由于同时存在滚动结合面和滑动结合面，接触状态复杂，且其结合部的动力学特性往往也是机床进给系统中的薄弱环节，因此发明一种测试原理正确，结构简单且测试精度高的滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试测试装置及测试方法对普及推广使用这种新型导轨具有十分重要的意义。

文献1：中国专利：滑动导轨结合面动态特性参数测试装置及其测试方法，申请号：201010622646.5和文献2：中国专利：滑动结合面动态特性测试装置及测试方法，申请号：CN201010617228.7，均是在建立了的等效单自由度基础上，人为的消除基础位移的影响来对两个相同的结合面（滑动结合面）进行参数辨识，且未考虑进一步的识别所用模态的模态质量，对所识别的动态特性参数存在较大误差；且所用的测试装置未能提出调整测试平台水平及消除外界环境激励对测试平台影响的方法，使得测试装置不能很好的满足测试原理所提出的要求，从而进一步的产生了原理误差。

文献3：中国专利：滚动导轨结合面动态特性参数测试装置及其测试方法，申请号：2010560911.1和文献4：中国专利：滚动导轨结合面动态特性参数识别系统及识别方法，申请号：201010298969.3，均是在建立了的等效单自由度基础上，人为的消除基础位移的影响来对两个相同的结合面（滚动结合面）进行参数辨识，且未考虑进一步的识别所用模态的模态质量，对所识别的动态特性参数存在较大误差；且所用的测试装置未能提出调整测试平台水平及消除外界环境激励对测试平台影响的方法，使得测试装置不能很好的满足测试原理所提出的要求，从而进一步的产生了原理误差。

由上可知，现有技术中存在的原理误差和外界激励的干扰均对滚滑复合导轨结合部动态特性参数的准确识别产生消极的影响。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置及测试方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置，其特征在于，包括测试平台和数据采集与分析系统，所述的测试平台包括滚滑复合导轨、底座、垫铁、支架、工作台、法向加载机构；上述滚滑复合导轨包括上滑块和承导件，上滑块沿导轨长度方向设置在承导件上；所述的数据采集与分析系统包括三向加速度传感器、激振器、阻抗头、功率放大器、数据采集器、电荷放大器和电脑；

所述底座的下方设置四块垫铁，底座上表面设置有一个凹槽，凹槽的两侧面相互平行，每个侧面均设置一个滚滑复合导轨承导件，所述两个滚滑复合导轨承导件镜像布置，并通过螺钉固定于凹槽底面；每个滚滑复合导轨承导件上均设置一个上滑块，上述两个上滑块与工作台固连，所述工作台重心与底座重心处于同一条竖直线上；工作台与底座之间沿导轨长度方向设置两个法向加载机构，该两个法向加载机构关于工作台重心竖直线对称，所述的法向加载机构贯穿工作台，法向加载机构的下端插入底座的凹槽下表面，每个法向加载机构均包括施力螺栓、垫圈、橡胶弹簧，其中橡胶弹簧套在施力螺栓上，二者之间设置垫圈；

激振器通过弹性绳悬挂在支架上，激振器的下端通过刚性杆连接阻抗头，测量时阻抗头通过下端的强力磁头吸附在工作台上表面的中心位置，三向加速度传感器通过吸盘分别安装在工作台和滚滑复合导轨承导件上，阻抗头的力信号输出端和三向加速度传感器输出端均与电荷放大器的输入端相连，电荷放大器输出端与数据采集器输入端相连，数据采集器的USB端口与电脑通过USB数据线相连，功率放大器的输入端与数据采集器的输出端相连，功率放大器的输出端与激振器的输入端相连。

一种滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1、安装测试平台；将底座安装于四块垫铁上，通过调整垫铁使底座上表面保持水平，将待测试的两个滚滑复合导轨通过螺钉固连在底座上表面的凹槽内，并通过螺钉连接工作台和上滑块，最后安装法向加载机构，并在施力螺栓上加上垫圈和橡胶弹簧，测试过程中通过扭矩扳手调节施力螺栓对滚滑复合导轨结合部施加法向载荷；