[发明专利]滚动直线导轨副预加载荷和摩擦力同步快速测量装置及方法

说明书

本发明公开了滚动直线导轨副预加载荷和摩擦力同步快速测量装置及方法，装置包括床身部件、移动平台、拉压式力传感器、导向平台和预加载荷调节装置。床身部件上设置有移动平台、导向平台，移动平台与拉压式力传感器的一端相连，拉压式力传感器的另一端与导向平台相连，预加载荷调节装置固定在床身部件上，被测直线导轨副安装在导向平台上。电机驱动移动平台运动带动导向平台运动，进而带动被测直线导轨副运动，运动过程中，预加载荷调节装置、拉压式力传感器分别测量待测直线导轨副的预加载荷值、摩擦力。本发明能够在一次安装后，实现在不同预加载荷水平下被测直线导轨副的预加载荷和摩擦力的同步快速测量，测量效率高，数据真实可靠。

技术领域

本发明属于滚动直线导轨副性能测试领域，特别涉及滚动直线导轨副预加载荷和摩擦力同步快速测量装置及方法。

背景技术

滚动直线导轨副作为高档数控机床的核心基础功能部件，其精度及可靠性将直接影响主机的加工精度。由于过大的预加载荷会增加导轨副的摩擦力，加剧磨损；过小的预加载荷会显著降低导轨副的刚性，增加振动，进而影响导轨副运动精度、刚性、承载能力等性能，因此必须精确控制直线导轨副的预加载荷。由此可见，准确得到预加载荷值，有利于滚动直线导轨副使用寿命的延长以及可靠性的提高，从而保障主机的加工精度。

经查阅相关资料发现，目前只能通过滚动体的直径粗略地判定滚动直线导轨副的预加载荷等级(轻、中、重)，无法准确给出预加载荷值，在这一方面存在研究空白，获取预加载荷的精确值对直线导轨副性能状态的预测具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供能同步、快速测量滚动直线导轨副预加载荷和摩擦力的装置和方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：滚动直线导轨副预加载荷和摩擦力同步快速测量装置，包括床身部件、移动平台、拉压式力传感器、导向平台和预加载荷调节装置；

所述床身部件包括床身，设置在床身上的一对平行的主导轨副，拖链，设置在两个主导轨副之间且与主导轨副平行的长光栅，以及直线电机；床身上沿主导轨副的轴向方向上依次设置移动平台、拉压式力传感器、导向平台和预加载荷调节装置，其中，移动平台和导向平台分别设置在一对主导轨副的两组滑块上，拉压式力传感器的两端分别与移动平台、导向平台相连；预加载荷调节装置(Ⅴ)固定在床身上；长光栅的光栅读数头与移动平台相连，随移动平台一起往复运动；待测直线导轨副的一端固连于导向平台，随导向平台一起往复运动，另一端设置在预加载荷调节装置上；

直线电机驱动移动平台运动带动导向平台运动，进而带动被测直线导轨副运动，在运动过程中，利用预加载荷调节装置测量被测直线导轨副的预加载荷值，并读取拉压式力传感器的数值进而获得滚动直线导轨副的摩擦力。

基于上述装置的滚动直线导轨副预加载荷和摩擦力同步快速测量方法，包括以下步骤：

步骤1、直线电机驱动移动平台沿床身的方向匀速运动，带动导向平台作相同的匀速运动，读取拉压式力传感器的数值，重复该过程若干次，之后对拉压式力传感器的测量数值取平均值作为空载摩擦力f₀；

步骤2、将待测直线导轨副固定安装在导向平台上，转动手轮，带动第一钳口板、第二钳口板压紧待测直线导轨副的滑块，直至第一压力传感器和第二压力传感器的数值与设定的预加载荷值相等，停止转动手轮，此时第一压力传感器和第二压力传感器的数值即为待测直线导轨副的预加载荷值p₁；

步骤3、直线电机驱动移动平台和导向平台以步骤1中的速度沿床身的方向匀速运动，读取拉压式力传感器的数值，重复该过程若干次，之后对拉压式力传感器的测量数值取平均值，记为加载摩擦力f₁；

步骤4、将加载摩擦力与空载摩擦力相减，即获得预加载荷值为p₁对应的待测直线导轨副的摩擦力；