[发明专利]基于超声波技术标定液体静压导轨油膜刚度的方法

说明书

基于超声波技术标定液体静压导轨油膜刚度的方法，属于油膜刚度标定技术领域。方法是：驱动液体静压导轨到达测量位置，将水槽粘于液体静压导轨上，加入水；超声波换能器头部浸入水中，启动超声波信号发生及接收模块，设置超声波参数，计算油膜厚度；在上溜板上施加载荷，利用超声波检测装置测量每次加载后的油膜厚度值；每改变一次载荷值，并返回上一步骤，待所有载荷下的油膜厚度都测量完毕后，执行下一步；将每个载荷值及其油膜厚度值记录于测试数据记录表中；计算油膜刚度；将载荷值作为Y坐标、油膜厚度值作为X坐标，采用线性最小二乘法对二者进行线性拟合，求得的拟合直线的斜率的绝对值即为油膜刚度。本发明用于标定液体静压导轨油膜刚度。

技术领域

本发明属于油膜刚度标定技术领域，具体涉及一种基于超声波技术标定液体静压导轨油膜刚度的方法。

背景技术

液体静压导轨是超精密加工机床的重要组成部件，液体静压导轨的动态特性直接影响着超精密加工机床的加工精度和加工水平。液体静压导轨的油膜刚度是评价液体静压导轨的承载能力和运动稳定性的指标。

目前，通常测量油膜刚度时，采用固定重量的重物或压力气缸对液体静压导轨的溜板施加垂直负载，并利用位移传感器测量该负载作用时上溜板的位移量，以上溜板的位移量近似代替油膜的变形量，根据多次测量结果获得负载力与位移量之间的对照关系，从而确定油膜单位变形量所能承受的载荷值，即油膜的刚度。但该方法无论是以固定重量的重物或压力气缸进行施加载荷时，都会引起导轨上溜板产生一定的变形。因此，测量传感器得到的位移变形量既包含了导轨上溜板的静变形量又包含了油膜厚度的变形量，因此，用导轨上溜板的位移量近似代替油膜的变形量进行计算时，会导致最终所得的油膜刚度与实际值存在一定的偏差，从而影响油膜刚度测量的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超声波技术标定液体静压导轨油膜刚度的方法，该方法能够对微米级厚度的油膜进行无损测量，可有效提高油膜刚度的测量准确度，适用于对液体静压导轨的油膜刚度进行测量和标定。

准确标定油膜厚度是获得油膜刚度的重要基础，因此，本发明提出基于超声波技术标定液体静压导轨油膜刚度的方法，采用超声波无损检测方法对油膜厚度进行无损检测，从而提高油膜刚度的测量准确度。液体静压导轨油膜刚度的超声波测量方法能够克服以往方法存在的不足，通过超声波无损检测技术，能够准确地测量油膜厚度及其变形量，从而得到真实的油膜刚度。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

基于超声波技术标定液体静压导轨油膜刚度的方法，所述方法是利用一种用于测量液体静压导轨油膜厚度的超声波检测装置实现的，所述一种用于测量液体静压导轨油膜厚度的超声波检测装置包括龙门架、水平移动平台、竖直移动平台、二维角度调整台、超声波换能器以及超声波信号发生及接收模块；所述超声波换能器通过换能器支架与二维角度调整台固定连接，所述二维角度调整台固定安装于竖直移动平台上，所述竖直移动平台固定安装于水平移动平台上，所述水平移动平台固定在龙门架的水平横梁上，所述龙门架固定在超精密加工机床床身上，所述超声波信号发生及接收模块固定在超精密加工机床床身上；超声波信号发生及接收模块与超声波换能器之间通过线缆双向连接进行信号传输；所述二维角度调整台由俯仰台和偏摆台叠加而成，所述俯仰台位于偏摆台下部，俯仰台和偏摆台结构相同，所述俯仰台包括俯仰调节旋钮、俯仰台锁紧螺钉、俯仰台固定部件、俯仰台锁紧片、俯仰台转动部件及俯仰台蜗杆；所述偏摆台包括偏摆调节旋钮、偏摆台锁紧螺钉、偏摆台固定部件、偏摆台锁紧片、偏摆台转动部件及偏摆台蜗杆；