滚动直线导轨副性能测试装置的制作方法

本实用新型属于仪器仪表和测量技术，尤其涉及一种滚动直线导轨副性能测试装置。

背景技术：

滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成。当导轨与滑块作相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的滚道滚动，钢球滚动直线导轨副作为数控机床的关键功能部件，生产厂家较多，但综合性能测试装置很少。

近年来，在国家重大专项的支持下，有规模的生产厂家或大学在综合性能测试技术方面开展了研究，取得了阶段性成果，还没有商品出售。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种滚动直线导轨副性能测试装置，能实现对不同尺寸规格的精密滚动直线导轨副的综合性能进行检测。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种滚动直线导轨副性能测试装置，具有测试台本体，包括：一花岗石台面；一对主导轨，分别卧于花岗石台面的两个轴向侧端面上；一测量拖车，横跨在所述的一对主导轨上且可沿该对主导轨往复行进；

采用直线电机驱动所述的测量拖车；

设有一用于安装直线电机定子的凸台，卧于花岗石台面上且位于一对主导轨之间的中间位置；

所述直线电机的动子与测量拖车连接；

配有一光栅尺及其读数头；

至少在一个主导轨上面开有一组安装孔，用于安装一组被测导轨副，这些安装孔的设定位置位于测量拖车外侧；

所述被测导轨副的滑块通过安装转接板与所述的测量拖车固定连接；

配设有一组测量用传感器。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，配设有一组磁吸式温度传感器和一组温度巡检仪，磁吸式温度传感器布置在所述滑块上，各磁吸式温度传感器的输出接一温度巡检仪的输入。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，配设一24位信号采集分析系统；还具有如下特征中的至少一种：

a)配设一组用于在线检测被测导轨副噪声及声压级示值的声压传感器，所述的声压传感器布设在被测导轨副的正上方或四周；

b)在安装转接板上安装一个用于在线检测被测导轨副在运动方向上加速度的加速度传感器或光栅位移传感器；

c)设置一组用于在线检测被测导轨副垂直于滑块顶面、侧面及运动方向振动的ICP加速度传感器，磁吸安装在安装转接板上；

d)配置1个用于在线检测被测导轨副上滑块的预紧拖动力的S型拉压力传感器，该S型拉压力传感器布置在安装转接板与滑块的连接部位，柔性连接以可重复拆装移位；

上述的各传感器的输出端接至24位信号采集分析系统的输入端。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，所述的用于在线检测被测导轨副在运动方向上加速度的加速度传感器采用三轴硅微加速度传感器。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，所述直线电机的动子与测量拖车刚性连接。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，所述测量拖车为全卯结构。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，所述测量拖车与一对主导轨为气浮结构，之间共设有可分别调整气压的气垫。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，所述的一组安装孔通过镶嵌在主导轨上的一组螺纹堵实现。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，所述的开孔为25mm、30mm、35mm、45mm、55mm和65mm六种型号安装孔中的至少一种。

所述滚动直线导轨副性能测试装置中，在两个主导轨上面同时开安装孔，一侧同时开30mm、35mm、55mm三种型号的安装孔；另一侧同时开25mm、45mm和65mm三种型号的安装孔。

本实用新型滚动直线导轨副性能测试装置能实现对不同尺寸规格的精密滚动直线导轨副的速度、加速度、振动、温度、噪声和拖动力等综合性能进行检测。以此作为检测手段，分析存在问题，对提高关键功能部件的产品质量及提升高档数控机床的技术水平起着非常重要的作用。

本实用新型的优点是：

(1)直线电机中动子可以与工作台直接相连产生直线运动，不需要链条、丝杠等中间传动机构，可大大提高传递效率，实现高速运动；

(2)由于中间传动连接附件少，直线电机运动系统结构简单，进而降低了由机械摩擦带来的噪声干扰，不仅可以大大提高系统的可靠性，而且对研究测量被测导轨副的噪声有利；

(3)直线电机可以在短行程内通过自身的极大加速度产生极高的直线速度，对更一步的高速下的性能测试提供可能性；

(4)直线电机不受离心力束缚，故其直线运行速度也无限制；

(5)测量拖车为全卯结构，确保其运动刚性，直线电机的动子与拖车刚性连接且采用气浮导轨，不仅非接触、不磨损，精度保持性好，而且不摩擦、无噪音，便于被测导轨副噪声分离，使得测量噪声准确。

附图说明

图1为本实用新型滚动直线导轨副性能测试装置结构示意图(主视)。

图2a、图2b为本实用新型全卯结构的测量拖车位置图(主、侧视)。

图3为本实用新型滚动直线导轨副性能测试装置结构示意图(侧视)。

图中：1-花岗石台面；2-一侧导轨；3-另一侧导轨；4-直线电机定子；5-直线电机动子；6-光栅尺及其读数头；7-测量拖车；8-专用气垫；9-缓冲器；10-角铁；11-电气柜；12-被测导轨副。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

具体实施方式

参阅图1、图2a、图2b和图3所示的实施例，本实用新型滚动直线导轨副性能测试装置主机部分由三体组成，最下面是花岗石台面1，上台面为加工的高精度台阶基面，近于中心凸台两边侧的基面与配对的两个独立的高精度主导轨(一侧导轨2和另一侧导轨3)粘合并用螺钉固紧；卧于花岗石台面上且位于中间有安装直线电机定子4的凸台(位于一对主导轨之间的中间位置)；光栅尺及其读数头6贴附于所述纵向凸台旁边的台面上。一侧导轨2和另一侧导轨3的上平面镶嵌有安装被测导轨副12的螺纹堵，螺纹堵是耐磨优质不锈钢材料，其上开设的螺纹孔有特殊的结构，适合不同批次的导轨反复拆装。直线电机的动子5连接到刚性的测量拖车7上，测量拖车与一对主导轨(一侧导轨2和另一侧导轨3)为气浮结构，之间共设有12块气垫8，这些气垫的气压可以分别调整，以保证拖车受力平衡。测量拖车上有可拆换的安装转接板用于连接滑块。本滚动直线导轨副性能测试装置的主机床身两端设有缓冲器9，可对直线电机的往复运动起到保护作用，缓冲器9固定在角铁10上，角铁10的立面上有顶丝对床身轴向定位，角铁10的下面固定在地面基上，防止高速运动时床身的振动及仪器故障造成其它损失。配设的电气柜11用于安装控制器及计算机，可实现操作控制以及测量数据的显示。

本实用新型滚动直线导轨副性能测试装置配设有一组测量用传感器，以可以实现对不同尺寸规格的精密滚动直线导轨副的速度、加速度、振动、温度、噪声和预紧拖动力等综合性能进行检测，具体工作原理如下：

在花岗石主导轨台面上，一侧(前)是30、35、55三种型号的安装孔，另一侧(后)是25、45、65三种型号的安装孔，被测导轨副12按照不同的规格型号安装在花岗石床身(主导轨)的台面上，用千分表找正被测导轨副12侧基面后用螺钉固定。直线电机的动子与测量拖车7刚性连接。当控制器驱动直线电机运动时，直线电机的动子带动测量拖车7上的安装转接板推动滑块运动，在滑块上或适当的位置布置了相应的传感器，信号经过接收处理后得到相应的测试结果。

1.1温升测量

可以配置4-8个磁吸式温度传感器和温度巡检仪，具有0.1℃的分辨率。不同型号更换方便，且方便从一侧移动至另一侧。温度传感器吸在滑块上，布置在靠近不同的滚道附近，随滑块一起运动。温度巡检仪可在线实时显示滑块的温度值，计算机显示器上可以实时显示温度曲线。人机界面操作方便，可设置采样周期，并按系统时钟自动存储温度值。测量结束后，可以提取生成数据报表，并按模版生成测量报告。

1.2噪声测量：

配置多个ICP高精度声压传感器，I型/1/2英寸/20～20kHz/20～146dB，24位信号采集分析系统，ICP高精度声压传感器固定布置在试验仪正上方或四周，距离被测导轨副12顶面或侧面的距离按有关标准，可连续采集数据，在线检测被测导轨副的噪声。

1.3加速度测量：

配置三轴硅微加速度传感器和24位信号采集分析系统，优于0.01g的分辨率，三轴硅微加速度传感器布置在与滑块连接的安装转接板上，符合GB/T 14412-2005的规定，并方便拆装移位。可在线检测被测导轨副12在运动方向上的加速度，对测量结果自动存储，并可进行频谱分析，低通滤波，输出运动加速度的测量报告。

对加速度进行积分，可以求出运动速度。

也可以利用滚动直线导轨副性能测试装置上所配置的光栅位移传感器，测量位移、计算出滑块运动的速度、加速度。

1.4振动测量：

配置多个ICP加速度传感器0.5～8KHz,100mV/g,ICP,量程50g,重量10g,磁吸安装,安装谐振频率：>25kHz，24位信号采集分析系统，分辨率0.002m/s²,ICP加速度传感器布置在与滑块连接的安装转接板上，可重复拆装移位。可在线检测被测导轨副垂直于滑块顶面、侧面及运动方向的振动。并可进行频谱分析，识别出被测导轨副12的振动及外界干扰因素，可进行高通滤波，输出振动的加速度、速度、位移的测量报告。

1.5预紧拖动力测量：

配置1个S型拉压力传感器、变送器和24位信号采集分析系统，重复精度和线性高于±0.3‰F.S，示值稳定性在其线性范围之内。传感器布置在拖动滑块运动的连接部位，柔性连接，可重复拆装移位。可在线检测被测导轨副12上滑块的预紧拖动力，可以在计算机屏幕上实时显示拖动力曲线，设备(含软件)具有滤波功能。数据可以存盘、可以打印包含拖动力曲线和参数的测量报告，也可直接测量具体节点拖动力值，可以以节点拖动力形式输出拖动力数据表。满足《滚动直线导轨副--预紧拖动力动态测量与评价方法》中的检测仪要求。

上述的各传感器可选择配置一个、多个或全部，各传感器的输出端接至24位信号采集分析系统的输入端。对于利用24位信号采集分析系统所实现的功能为现有技术可实现，此处不赘述。

一组安装孔通过镶嵌在主导轨上的一组螺纹堵实现。

本实用新型滚动直线导轨副性能测试装置中，所述的一组安装孔可以通过镶嵌在主导轨上的一组螺纹堵实现。所述的开孔为25mm、30mm、35mm、45mm、55mm和65mm六种型号安装孔中的至少一种；若在两个主导轨上面同时开安装孔，一侧同时开30mm、35mm、55mm三种型号的安装孔；另一侧同时开25mm、45mm和65mm三种型号的安装孔。

上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。