[发明专利]一种液体静压导轨综合性能的动态测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种液体静压导轨综合性能的动态测量装置及方法，该装置包括设于工作台上的加载单元及测量单元，加载单元可对液体静压导轨进行加载，模拟其实际工作过程中的加工状态；测量单元包括用于对液体静压导轨的位移变化量进行检测的位移测量组件以及两个光栅尺，其中一个光栅尺用于反馈和控制液体静压导轨的位置，另一个光栅尺用于测量液体静压导轨的位置和速度。该方法基于装置实施，可对动态液体静压导轨进行定位精度、运动平稳性、水平及垂直方向的运动直线度和对应方向静刚度的动态测量。本发明不仅方便对液体静压导轨进行拆装更换，普适性较强，而且能够统一进行相应指标的动态测量，既可缩短测量周期，又能提高测量结果的参考价值。

技术领域

本发明涉及超精密机床关键功能部件综合性能测试技术领域，具体而言，涉及一种液体静压导轨综合性能的动态测量装置及方法。

背景技术

液体静压导轨作为超精密机床的重要功能部件，其具有刚性大、重复精度好、运行平稳的特点，主要应用于精密和超精密机床的进给运动和低速运动。液体静压导轨综合性能包含直线度、定位精度、刚度、温升、速度稳定性、振动等性能指标，其中，直线度、定位精度等指标是影响超精密机床工件加工质量的关键因素；速度稳定性直接表征液体静压导轨的运动状态，是判断低速下有无爬行现象的重要指标；静刚度是体现液体静压导轨承载能力的重要技术参数。

而国内各厂家对液体静压导轨综合性能的上述几种关键指标采用分开单个测量的方式，没有在一台装置或一台设备上进行，导致测量周期过长，且多采用静态测量的方式进行，导致测量结果不够精确且误差较大，参考价值不高。

申请号为201910417880.5的中国发明专利公开了一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置及方法，该专利主要是实现液体静压导轨的直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力、油膜温度的实时准确测量，但实现该目的需要在测试的液体静压导轨上加工并安装相应的测试组件、测试模块以及便于测试件进行测试的通道或孔，其只能对专用的极有限类型的液体静压导轨进行测量，从而导致整个装置的普适性极差。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种液体静压导轨综合性能的动态测量装置，该装置通过外设加载单元和测量单元的方式，几乎没有对被测液体静压导轨本身的结构进行加工或改造，仅通过与外部接触或连接的方式模拟液体静压导轨实际工况下的受载状态，来达到对其工况下进行关键性能指标测量的目的，不仅方便对液体静压导轨进行拆装更换，普适性较强，而且能够在该装置下统一进行相应指标的动态测量，既可缩短测量周期，又能提高测量结果的参考价值；

本发明的第二个目的在于提供一种液体静压导轨综合性能的动态测量方法，该方法基于上述装置实施，不仅能够在同一测量作业中完成相应关键指标的测量，而且通过动态下测得的结果，尤其是液体静压导轨的运动平稳性，具有更高的参考价值。

本发明的实施例是这样实现的：一种液体静压导轨综合性能的动态测量装置，包括工作台、加载单元及测量单元，工作台设置有供液体静压导轨安装的安装部；加载单元包括支撑架以及安装在支撑架上的加载组件，支撑架可滑动地安装在工作台上，且支撑架的滑动方向与液体静压导轨的溜板的滑动方向一致；支撑架具有可与溜板相连的连接部，加载组件可对液体静压导轨进行加载；测量单元包括位移测量组件和两个光栅尺，位移测量组件包括由多个位移传感器组成的位移传感器组，位移传感器组通过支架安装于溜板，并用于对溜板的位移变化量进行检测，两个光栅尺分设于液体静压导轨的导轨两侧，且每根光栅尺均沿溜板的滑动方向布置，其中一个光栅尺用于反馈和控制液体静压导轨的位置，另一个光栅尺用于测量液体静压导轨的位置和速度。

进一步地，位移测量组件还包括基准尺，基准尺沿溜板的滑动方向布置于液体静压导轨的一侧，支架具有横跨于基准尺上方的延伸部，延伸部上设置位移传感器，并能通过对基准尺顶壁与侧壁的位移变化量进行检测，从而来得出溜板水平方向与垂直方向的位移变化量。

进一步地，基准尺有两组，两组基准尺对称安装于液体静压导轨两侧。