[发明专利]加工中心直线导轨结合面动态特性测试设备及分析方法

摘要

本发明涉及一种加工中心直线导轨结合面动态特性测试设备及分析方法，其测试设备包括平台、丝杆丝母、滑块、电机、传感器、导轨座和待测导轨等；通过测试分析滑块在不同载荷和移动速度下，滑块与待测导轨间油膜的状况，利用公知计算手段和分析软件计算出加工中心导轨结合面的动态特性，包括比例阻尼和刚度系数，并将其带入到整机有限元模型中进行计算，即可得到准确的整机动态特性和受力分析结果。

主权项

一种加工中心直线导轨结合面动态特性测试设备及分析方法，其特征在于：测试设备包括平台、丝杆丝母、滑块、电机、传感器、导轨座和待测导轨；导轨座固定在平台上，其上面设有两条平行和等高的导轨槽，两条待测导轨分别固定在导轨槽上，所述两条待测导轨的两端分别各设一个力传感器；丝杆处于两条导轨槽的中心面上，其两端通过支撑轴座定位在平台上，其中一端与电机输出轴轴接；待测导轨分别配设有一滑块，两滑块通过一连接板固定成一体，该连接板中央位置朝上凸设有一心轴，在该心轴上能叠加载荷块，所述滑块的三个面上装设有加速度传感器，而在滑块行程的两端也分别设有加速度传感器；旋接在丝杆上的丝母与连接板间设有一连接片。分析方法：一、表面轮廓测量仪测量待测导轨与滑块表面粗糙度，根据测量结果轮廓测量仪测试软件计算出两表面的最小间距和微观不平度十点高度；二、在测试设备上安装待测导轨和对应的滑块，并在滑块和待测导轨间上加润滑油进行润滑；三、开启电机，使丝杆驱动滑块运动；运用油膜厚度测试仪与薄膜测试系统测量滑块中滚珠与待测导轨间的油膜厚度；并对比油膜厚度与步骤一计算出的最小间距，如果油膜厚度比最小间距小则无法形成动压润滑油膜；四、PV值测试，通过电机改变丝杆转动速度，以此改变载荷状态滑块的移动速度，用V表示，单位m/s；通过改变载荷块的数量来改变滑块及待测导轨承载力，用P表示，单位N；测试在不同载荷下的油膜厚度，并与步骤一计算出的最小间距对比，看是否存在动压润滑油膜；最终得到不存在动压润滑油膜的PV极限最小值，也即承载力P与速度V的乘积；五、比例阻尼测试，在第四步骤测试的同时，通过待测导轨两端的力传感器，测试待测导轨在不同载荷下，实际承载力大小，计算出载荷损失，并通过有限元分析软件计算出比例阻尼；六、刚度系数测试，在第四步骤测试的同时，利用滑块上的三个加速度传感器和滑块行程两端的加速度传感器，测量出滑块的加速度，并由模态分析软件计算出结合面的刚度系数；七、改变第四步骤中的PV值，得到不同状态下的比例阻尼和刚度系数，对比各不同计算结果，得出存在动压润滑油膜时的结合面特性，以及不存在动压润滑油膜时结合面特性；同时也可得到能否形成动压润滑油膜的边界条件，也即PV值；八、将测试分析结果对比拟分析的加工中心的工作条件，分析其在工作条件下的PV值，是否能形成动压润滑油膜；不同的工作条件将对应不同的动态特性；九、将步骤七的计算结果代入整机有限元模型中，运用有限元分析可得到准确的整机动态特性和受力分析结果。