不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法与流程

本发明涉及精密制造技术和工业自动化控制领域的一种试验装置，更确切地说，本发明涉及一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法。

背景技术：

以滚珠丝杠和直线导轨为主要传动部件构成的进给系统作为数控机床重要的组成部分，其结构形式及精度的高低直接影响机床的定位精度、稳定性和加工质量。随着机床向高速、高精和高稳定性的方向发展，双滚珠丝杠驱动直线进给系统具有良好的抗振性、高系统刚度以及快速系统响应性等优点，能够有效地抑制数控机床在高速和高加减速情况下产生的振动，因此其在高速和高精类数控机床中的应用日益广泛。

对于立式纵向进给系统来说，纵向滑体上安装了主轴、电机、刀具等大质量的部件，对于纵向滑体的纵向移动而言，其重力均由滚珠丝杠来承受，大大增加了滚珠丝杠的负荷，缩短了其传动部件的使用寿命。目前国内外设计进给系统结构时，基本上没有考虑直线导轨的结构形式对于进给系统精度的影响，也没有考虑到纵向滑体等部件的重力给滚珠丝杠增加的负荷影响。

然而，国内的数控机床在双丝杠驱动纵向进给系统的应用上仍处于起步阶段，对于不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置还很少。对其进行可靠性试验及性能参数的检测、数据分析以及提出改进措施是提高双丝杠驱动纵向进给系统可靠性的一条有效途径，对于数控机床具有重大意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服了目前国内没有具备模拟不同导轨布局纵向进给系统加载功能的可靠性试验装置和可靠性试验方法的问题，提供了一种不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置包括纵向进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；

所述的纵向进给系统包括试验平台、固定立柱、平衡油缸油路块、纵向滑体与2～12个结构相同的滚动导轨副；

所述的加载系统包括伺服加载油缸组件、伺服加载油路块与工业砝码；

所述的检测系统包括激光干涉仪、光栅尺、1号压力传感器、2号压力传感器；

所述的试验平台安装在水平的地基上，固定立柱安装在试验平台上并采用螺栓固定连接，纵向滑体装入固定立柱的内孔中，2～12个结构相同的滚动导轨副对称地安装在纵向滑体与固定立柱之间为滑动连接；伺服加载油缸组件安装在纵向滑体中心处的滑体圆形通孔内，伺服加载油缸组件中的伺服油缸体安装在纵向滑体上，伺服加载油缸组件中的伺服油缸杆的伸出端与试验平台上的中心通孔连接，伺服加载油路块与工业砝码安装在纵向滑体的顶端面上，伺服加载油缸组件与伺服加载油路块之间采用管路连接；激光干涉仪安装在验平台右下侧的地基上，光栅尺安装在在纵向滑体与固定立柱之间，1号压力传感器、2号压力传感器分别安装在平衡油缸油路块与伺服加载油路块上；控制系统通过其中的操作台安装在验平台右侧的地基上，控制系统分别和纵向进给系统、加载系统与检测系统电线连接。

技术方案中所述的纵向进给系统还包括1号丝杠副组件、2号丝杠副组件、1号平衡油缸组件与2号平衡油缸组件；所述的1号丝杠副组件包括1号滚珠丝杠副、1号下丝杠轴承座；其中：1号滚珠丝杠副包括滚珠丝杠与丝杠副螺母；所述的1号丝杠副组件与2号丝杠副组件结构相同，对称地安装在对称地设置在纵向滑体两端的小四棱柱体中心处的丝杠副圆通孔内，丝杠副螺母采用螺钉固定在纵向滑体底面上的圆凸台上，滚珠丝杠的伸出端采用1号下丝杠轴承座固定在试验平台上的丝杠副圆形凸台上；所述的1号平衡油缸组件包括1号平衡油缸体、1号平衡油缸杆与1号平衡油缸安装部分；所述的1号平衡油缸组件与2号平衡油缸组件结构相同，对称地安装在对称地设置在纵向滑体另外两端的小四棱柱体中心处的平衡油缸圆通孔内，1号平衡油缸体采用螺钉固定在纵向滑体底面上的圆凸台上，1号平衡油缸杆的伸出端通过1号平衡油缸安装部分固定在试验平台上的油缸圆形凸台上。

技术方案中所述的1号丝杠副组件还包括1号伺服电机、1号减速器、1号减速器支架、1号上丝杠轴承座与1号轴承座支架；所述的1号上丝杠轴承座通过其中的1号轴承基座安装在1号轴承座支架顶壁的支架大通孔内并采用螺钉固定连接，1号减速器支架安装在1号上丝杠轴承座的顶端，1号减速器支架的底端采用螺钉与1号轴承基座固定连接，1号减速器安装在1号减速器支架的顶端采用螺钉固定连接，1号伺服电机输出轴插入1号减速器的右侧中心孔内，两者之间实现刚性连接，并采用螺钉安装在1号减速器右侧的圆形安装板上；1号滚珠丝杠副中的滚珠丝杠装入1号上丝杠轴承座中，滚珠丝杠与1号上丝杠轴承座之间为滚动连接，滚珠丝杠的上端采用1号止动键与1号上丝杠轴承座中的1号减速器连接轴连接，1号减速器连接轴安装在1号减速器底端面上的内圆止口内并采用螺钉固定，滚珠丝杠的下端采用1号下丝杠圆螺母与1号下丝杠轴承座固定连接，1号下丝杠轴承座通过其中的1号下丝杠底座与试验平台上的设置在丝杠对角线一端的丝杠副圆环凸台固定连接，1号轴承座支架顶壁的支架大通孔、1号上丝杠轴承座、1号减速器支架、1号减速器、1号滚珠丝杠副与1号下丝杠轴承座的回转轴线共线。

技术方案中所述的试验平台为采用整体铸造方式制成的前后、左右对称的八棱体板式中空结构件,试验平台内部合理布置横纵交错的加强筋，在试验平台底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式地脚固定连接，壁龛式地脚固定连接结构为内卧式长方体形空间，在其底面上钻有一个通孔，用螺钉将试验平台固定在地基上；在试验平台的四周沿竖直方向均匀地设置有安装固定立柱的1号螺钉通孔，在试验平台的中心处设置一个中心圆通孔，中心圆通孔的上孔口周围设置一个圆环形凸台，在圆环形凸台上沿和中心圆通孔轴线相平行的方向均匀地设置有安装伺服油缸固定板的2号螺纹孔，在试验平台上的一条和固定立柱内孔的丝杠对角线相重合的对称线上对称的设置两个结构相同的2号圆通孔，两个结构相同的2号圆通孔的上孔口周围分别设置一个丝杠副圆环形凸台，在圆环形凸台上沿轴向均匀地设置有安装1号下丝杠底座的3号螺纹孔；在试验平台另一条和固定立柱内孔的油缸对角线相重合的对称线上对称地设置两个结构相同的3号圆通孔，两个结构相同的3号圆通孔的上孔口周围分别设置一个油缸圆环形凸台，在油缸圆环形凸台上沿3号圆通孔的轴向均匀地设置安装纵向进给系统中的1号平衡油缸固定板的4号螺纹孔。

技术方案中所述的固定立柱为采用整体铸造方式制成的等横截面的前后、左右对称的空心八棱体形结构件,其内部中心处设置为正四边形通孔，并在四角处设置有结构相同的矩形通孔，四角处的矩形通孔和中心处的正四边形通孔的位置为左右、前后对称布置，固定立柱外柱壁与内孔壁之间均匀地设有横向和纵向筋板，固定立柱外柱壁与横向筋板上设置有等边距的通孔；在固定立柱底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式长方体形空间，在每个壁龛式长方体形空间底面上设置有一个用于安装螺钉的竖直通孔；在固定立柱正四边形通孔的丝杠对角线两端的上表面上对称地设置有安装纵向进给系统中1号丝杠副组件的两排1号螺纹孔；在固定立柱正四边形通孔的四孔壁上分别均匀对称地设置有三个结构相同的竖直的导轨槽，在每个导轨槽的槽底面上均匀地设置有安装纵向进给系统中滚动导轨副中导轨的2号螺纹孔；在固定立柱正四边形通孔的安装油缸对角线一端的矩形通孔内侧壁上设置有安装光栅尺中光栅尺读数头的3号螺纹孔。

技术方案中所述的纵向滑体的主体为正方形等横截面的四棱柱体形的箱体结构件，四棱柱体的主体的每个角处设置有矩形等截面的结构相同的小四棱柱体，纵向滑体为前后、左右相对称的结构件，纵向滑体和与其配装的固定立柱的中心通孔的形状相同，纵向滑体的结构尺寸小于固定立柱的中心通孔的结构尺寸；纵向滑体的内部设有横向和纵向筋板；在纵向滑体的中心设置有一个用于安装伺服加载油缸组件的滑体圆形通孔，纵向滑体的上表面设置有和主体壁相平行的用于固定工件或工业砝码的t形槽；在相对称的小四棱柱体的中心处各设置有1个用于安装1号平衡油缸组件与2号平衡油缸组件的平衡油缸圆通孔，在安装1号平衡油缸组件的平衡油缸圆通孔里侧的纵向滑体的上表面设置有4个结构相同的用于安装平衡油缸油路块的1号螺钉孔；在安装2号平衡油缸组件的平衡油缸圆通孔外侧的纵向滑体的外侧壁上竖直地设置有一排用于安装光栅尺主尺的2号螺纹孔；

在安装1号丝杠副组件与2号丝杠副组件的小四棱柱体的中心处各设置有1个丝杠副圆通孔，在安装2号丝杠副组件的丝杠副圆通孔里侧的纵向滑体的上表面设置有4个结构相同的用于安装伺服加载油路块的3号螺纹孔；在纵向滑体的主体四壁上，每侧壁上都均匀地设置三个滑块槽，相对侧壁上的三个滑块槽相对正，在每个滑块槽的上下两端各设置有6个用于安装滚动导轨副的4号螺纹孔；在纵向滑体的底端面上，在中心圆通孔的周围设置一个1号圆环凸台，在1号圆环凸台上沿轴向均匀地设置有用于安装伺服加载油缸组件的5号螺纹孔，在纵向滑体的底端面上，在两个平衡油缸圆通孔的周围设置2个结构相同的平衡圆环凸台，在2个平衡圆环凸台上沿轴向均匀地设置有用来安装1号平衡油缸组件与2号平衡油缸组件的6号螺纹孔；在2个丝杠副圆通孔的周围设置2个丝杠副圆环凸台，在2个丝杠副圆环凸台上沿轴向均匀地设置有用来安装1号丝杠副组件和2号丝杠副组件的7号螺纹孔。

技术方案中所述的平衡油缸油路块包括平衡油路块、4个结构相同的平衡油路管接头、2个结构相同的1号插装式电磁换向阀与1号比例方向阀；平衡油缸油路块的工作进油口、工作出油口同时分别和1号平衡油缸组件、2号平衡油缸组件相连；所述的平衡油路块为长方体形的结构件，其前后侧的底端分别设置有结构相同的长条形的安装地脚，2个长条形的结构相同的安装地脚上各设置有用于安装螺钉的2个圆通孔；平衡油路块的右端面上设置有两个1号螺纹孔，为液压源的进油口p1和回油口t1；在平衡油路块上端面的右侧设置有四个2号螺纹孔，在4个2号螺纹孔中间设置有4个圆通孔，分别为1号比例方向阀的进油口p2、回油口t2、工作进油口a1与工作回油口b1，其中进油口p2与进油口p1相连通，回油口t2与回油口t1相连通；在平衡油路块上端面的左侧设置有两个3号螺纹孔，为1号插装式电磁换向阀的工作进油口a2与工作回油口b2，其中工作进油口a2与工作进油口a1相连通，工作回油口b2和工作回油口b1相连通；在平衡油路块左端面的上部设置有2个4号螺纹孔，为检测系统中的1号压力传感器的工作进油口a3与工作回油口b3，其中工作进油口a3与工作进油口a2相连通，工作回油口b3与工作回油口b2相连通；在平衡油路块左端面的下部设置有2个5号螺纹孔，为平衡油路块的进油口p3与回油口t3，其中进油口p3与进油口a2相连通，回油口t3与工作回油口b2相连通，进油口p3、回油口t3分别与1号平衡油缸体的进油口a和出油口b相连接。

技术方案中所述的控制系统分别和纵向进给系统、加载系统与检测系统电线连接是指：所述的1号单电机模块的x1接口通过电机电缆与1号伺服电机相连接；所述的2号单电机模块的x1接口采用电机电缆与2号伺服电机相连接；所述的1号插装式电磁换向阀安装在平衡油路块上表面左侧的3号螺纹孔上，其电气线连接在1号输入输出模块的x111接口上；所述的1号比例方向阀安装在平衡油路块上表面右侧的2号螺纹孔上，其电气线连接在1号输入输出模块的x3-1接口上；所述的2号插装式电磁换向阀安装在伺服油路块上表面左侧的3号螺纹孔上，其电气线连接在2号输入输出模块的x111接口上；所述的2号比例方向阀安装在伺服油路块上表面右侧的2号螺纹孔上，其电气线连接在2号输入输出模块的x3-1接口上；所述的激光干涉仪采用英国雷尼绍xl-80校准激光干涉仪，其电气线连接在2号输入输出模块的x3-2接口上；所述的光栅尺的电气线连接到直接测量系统的x520接口上；所述的两个结构相同的1号压力传感器安装在平衡油路块左端面的上部的4号螺纹孔上，其电气线连接在1号输入输出模块的x3-2接口上；所述的两个结构相同的2号压力传感器安装在伺服油路块左端面的上部的4号螺纹孔上，其电气线连接在2号输入输出模块的x3-3接口上。

技术方案中所述的控制系统包括操作台壳体、西门子828d系统、24v电源、鼠标、键盘、1号输入输出模块、2号输入输出模块、直接测量系统、调节型电源模块、1号单电机模块与2号单电机模块；所述的24v电源采用电气线与西门子828d系统的x1接口相连接；所述的鼠标键盘安装在操作台的前面伸出部分的上端面，鼠标键盘采用电气线与西门子828d系统的usb接口相连接；所述的键盘安装在操作台的前面伸出部分的上端面，键盘采用电气线与西门子828d系统的usb接口相连接；所述的1号输入输出模块采用网线将其point1接口端和西门子828d系统的pn1接口端相连接；所述的2号输入输出模块采用网线将其point1接口端与1号输入输出模块的point2接口端相连接；所述的1号直接测量系统的x500接口采用网线与1号单电机模块的x203接口相连接；所述的调节型电源模块的x200接口端采用网线和西门子828d系统的x100接口端相连接；所述的1号单电机模块的x201接口采用网线与调节型电源模块的x202接口相连接，1号单电机模块的x202接口与2号单电机模块的x201相连，1号单电机模块的x203接口通过电气连接线与1号直接测量系统的x500接口相连接，1号单电机模块的x1接口通过电机电缆与1号伺服电机相连接；所述的2号单电机模块的x201接口采用网线与1号单电机模块的x202接口相连接，2号单电机模块的x1接口通过电机电缆与2号伺服电机相连接。

所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置的试验方法的步骤如下：

1)可靠性试验准备

(1)制定试验方案，确定导轨数量和导轨的布局方式；

(2)保持试验环境温度恒定为20±5摄氏度，不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置在试验环境中放置大于12小时的时间；

2)可靠性无负载试验

(1)启动自动控制程序，可靠性无负载试验开始计时；

(2)在控制系统中设定伺服加载油缸组件的输出力为0；在纵向滑体上不设置工业砝码，即不同导轨布局的纵向进给系统为无负载状态；

(3)根据设定的试验程序，利用激光干涉仪检测不同导轨布局的纵向进给系统在空载状态下的定位精度和重复定位精度；

(4)确定不同导轨布局的纵向进给系统的精度指标允许公差；

3)可靠性加载试验；

4)可靠性试验对比分析

(1)在可靠性试验完成后,对试验采集的故障数据进行统计分析处理。根据试验数据，计算分布参数的点估计和区间估计，进而得到平均故障间隔时间、平均严重故障间隔时间和可靠度的点估计以及区间估计，分析被测不同导轨布局的纵向进给系统的可靠性水平；

(2)在可靠性试验时，除不同导轨数量和导轨的布局方式外，其余选择条件均保持一致的情况下，可以比较不同导轨布局的纵向进给系统可靠性的高低；

(3)在可靠性试验过程中,如果出现控制系统报警、油缸损坏、丝杠磨损、液压元件损坏、油压不足、漏油的故障时,则应立即停止试验,分析故障产生的原因,并对不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置进行改进。

技术方案中所述的可靠性加载试验是指：

(1)启动自动控制程序，可靠性加载试验开始计时；

(2)在控制系统中设定伺服加载油缸组件的加载力和加载波形，加载波形主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波与随机波等；

(3)在纵向滑体上放置试验要求所需的工业砝码，用来模拟真实的惯性负载；

(4)根据设定的试验程序，纵向滑体在有效行程之间往复循环，通过激光干涉仪测量纵向滑体的定位精度和重复定位精度并实时传输至西门子828d系统；

(5)西门子828d系统利用激光干涉仪检测到的数据，把纵向滑体的实际定位精度、重复定位精度与控制系统设定的定位精度、重复定位精度允许公差相比较，若实际值大于设定值，则判定该双丝杠同步驱动伺服进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；

(6)控制系统还记录控制系统报警、油缸损坏、丝杠磨损、液压元件损坏、油压不足、漏油的故障；若发生故障后，则停止此次可靠性试验，并记录此次试验连续无故障工作时间；

(7)不同导轨布局的纵向进给系统发生故障后，则停止此次可靠性试验，控制系统计算出此次试验连续无故障工作时间；若到达以定时截尾试验的时间后，不同导轨布局的纵向进给系统仍未出现精度失效或其他故障，也停止此次可靠性试验；

(8)根据设定不同伺服加载油缸组件的加载力和加载波形，重复上述(1)-(7)步骤。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置采用了平衡油缸的方法来平衡纵向滑体等部件的重量,减少滚珠丝杠的负载,提高进给系统纵向快速移动响应的能力,提高进给系统的静动态特性及精度。

2.本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置可以对不同导轨布局的双丝杠平衡驱动进给系统的可靠性及精度保持性进行试验与检测,操作与检测方便,检测结果可靠。通过对被测的采用不同导轨布局的双丝杠平衡驱动进给系统进行模拟真实工况的可靠性试验,暴露和激发产品故障,为产品的可靠性增长和评估提供实用的基础数据。

3.本发明所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置具有自动控制系统，可以在程序控制下自动记录精度数据，同时在出现精度失效或故障时自动记录失效数据。

4.本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置采用加载砝码的方法模拟实际驱动过程当中所应有的重量,可以真实模拟纵向进给系统所驱动的惯性载荷。

5.本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置采用电液伺服加载系统对纵向滑体进行动、静态加载,从而模拟不同导轨布局的双丝杠平衡驱动进给系统在实际加工过程中所承受的载荷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置结构组成的轴测投影视图；

图2为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置结构组成的俯视图；

图3为图2中a-a处本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的双丝杠驱动装置结构组成的全剖视图；

图4为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的上丝杠安装部件结构组成的放大剖视图；

图5为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的1号上丝杠轴承座结构组成的放大剖视图；

图6为图3本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的1号下丝杠轴承座结构组成的放大剖视图；

图7为图2中b-b处本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的1、2号平衡油缸组件结构组成的全剖视图；

图8为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的1号平衡油缸安装部分结构组成的放大剖视图；

图9为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的伺服油缸安装部分结构组成的放大剖视图；

图10为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的平衡油缸油路块结构组成分解式轴测投影视图；

图11为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的伺服加载油路块组件结构组成分解式轴测投影视图；

图12为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的光栅尺结构组成的主视图；

图13为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的试验平台结构组成的轴测投影视图；

图14为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的固定立柱结构组成的轴测投影视图；

图15为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的控制系统结构组成的示意框图；

图16为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验方法的流程框图；

图17为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的不同导轨布局的1号纵向滑体组件结构组成的轴测投影视图；

图18为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的不同导轨布局的2号纵向滑体组件结构组成的轴测投影视图；

图19为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的不同导轨布局的3号纵向滑体组件结构组成的轴测投影视图；

图20为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的不同导轨布局的4号纵向滑体组件结构组成的轴测投影视图；

图21为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的不同导轨布局的5号纵向滑体组件结构组成的轴测投影视图；

图22为本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置中所采用的不同导轨布局的6号纵向滑体组件结构组成的轴测投影视图；

图中：1.试验平台，2.固定立柱，3.1号丝杠副组件，301.1号伺服电机，302.1号减速器，303.1号减速器支架，304.1号上丝杠轴承座，30401.1号止动键，30402.1号减速器连接轴，30403.1号上丝杠圆螺母，30404.1号上丝杠上隔套，30405.1号上丝杠油封压板，30406.1号上丝杠上油封，30407.1号上丝杠上端盖，30408.1号轴承基座，30409.1号深沟球轴承，30410.1号上丝杠中隔套，30411.1号推力调心滚子轴承，30412.1号圆锥滚子轴承，30413.1号上丝杠下端盖，30414.1号上丝杠下油封压板，30415.1号上丝杠下油封，30416.1号上丝杠下隔套，305.1号轴承座支架，306.1号滚珠丝杠副，307.1号下丝杠轴承座，30701.1号下丝杠上隔套，30702.1号下丝杠上油封压板，30703.1号下丝杠上油封，30704.1号下丝杠上端盖，30705.1号圆柱滚子轴承，30706.1号下丝杠下端盖，30707.1号下丝杠下油封，30708.1号下丝杠下油封压板，30709.1号下丝杠下隔套，30710.1号下丝杠圆螺母，30711.1号下丝杠底座，4.1号平衡油缸组件，401.1号平衡油缸体，402.1号平衡油缸杆，403.1号平衡油缸安装部分，40301.1号平衡油缸固定板，40302.1号平衡油缸圆螺母，5.平衡油缸油路块，501.平衡油路块，502.平衡油路管接头，503.1号压力传感器，504.1号插装式电磁换向阀，505.1号比例方向阀，6.纵向滑体，7.伺服加载油缸组件，701.伺服油缸体，702.伺服油缸杆，703.伺服油缸安装部分，70301.伺服油缸固定板，70302.伺服油缸圆螺母，8.滚动导轨副，801.直线导轨，802.滑块，9.2号丝杠副组件，901.2号伺服电机，902.2号减速器，903.2号减速器支架，904.2号上丝杠轴承座，905.2号轴承座支架，906.2号滚珠丝杠副，907.2号下丝杠轴承座，10.伺服加载油路块组件，1001.伺服油路块，1002.伺服油路管接头，1003.2号压力传感器，1004.2号插装式电磁换向阀，1005.2号比例方向阀，11.工业砝码，12.操作台，13.激光干涉仪，14.光栅尺，1401.光栅尺主尺，1402.光栅尺读数头，15.2号平衡油缸组件，16.西门子828d系统，17.24v电源，18.鼠标，19.键盘，20.1号输入输出模块，21.2号输入输出模块，22.直接测量系统，23.调节型电源模块，24.1号单电机模块，25.2号单电机模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明提供了不同导轨布局的纵向进给系统在实际运行中的不同工况，在受到不同负载的情况下，得到双丝杠平衡驱动进给系统的可靠性及精度可靠性数据，同时提供了一套完整的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验方法。

本发明所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置及试验方法主要由两大部分组成，即不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置和不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置的可靠性试验方法。

一.不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置

参阅图1与图2，本发明所述的采用不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置包括纵向进给系统、加载系统、检测系统与控制系统。

1.纵向进给系统

参阅图1与图2，所述的纵向进给系统包括试验平台1、固定立柱2、1号丝杠副组件3、2号丝杠副组件9、1号平衡油缸组件4、2号平衡油缸组件15、平衡油缸油路块5、纵向滑体6与2～12个结构相同的滚动导轨副8。

其中：1号丝杠副组件3与2号丝杠副组件9结构相同，对称地安装在纵向滑体6一对角线上的两端；1号平衡油缸组件4与2号平衡油缸组件15结构相同，同样对称地安装在纵向滑体6另外一条对角线上的两端。

参阅图1、图3、图7与图13，所述的试验平台1安装在地基上，试验平台1为采用整体铸造方式制成的上下、左右对称的八棱体板式中空的结构件,试验平台1内部合理布置横纵交错的加强筋，以提高试验平台1的刚度与强度，具有良好的耐磨性和吸震性；在试验平台1底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式地脚固定连接，壁龛式地脚固定连接结构为内卧式长方体形空间，在其底面上钻有一个通孔，用螺钉将试验平台1固定在地基上；在试验平台1的四周沿竖直方向均匀地设置有安装固定立柱2的1号螺钉通孔；在试验平台1的中心处设置一个中心圆通孔，中心圆通孔的上孔口周围设置一个圆环形凸台，在圆环形凸台上沿和中心圆通孔轴线相平行的方向均匀地设置有安装伺服油缸固定板70301的2号螺纹孔；在试验平台1上的一条和固定立柱2内孔的丝杠对角线相重合的对称线上对称的设置两个结构相同的2号圆通孔，两个结构相同的2号圆通孔的上孔口周围分别设置一个丝杠副圆环形凸台，在丝杠副圆环形凸台上沿和2号圆通孔的轴线平行的方向均匀地设置有安装1号下丝杠底座30711的3号螺纹孔；在试验平台1另一条和固定立柱2内孔的油缸对角线相重合的对称线上对称地设置两个相同的3号圆通孔，两个相同的3号圆通孔的上孔口周围分别设置一个油缸圆环形凸台，在油缸圆环形凸台上沿和3号圆通孔的轴线平行的方向均匀地设置安装1号平衡油缸固定板40301的4号螺纹孔。

参阅图1、图2、图3、图7与图14，所述的固定立柱2为采用整体铸造方式制成的等横截面的前后、左右对称的空心八棱体形结构件,其内部中心处设置为正四边形通孔，并在每个角处设置有结构相同的矩形通孔，四角处的矩形通孔和中心处的正四边形通孔相连通，四角处的矩形通孔和中心处的正四边形通孔的对称中心线相互平行,四角处的矩形通孔和中心处的正四边形通孔的位置为左右、上下对称布置，固定立柱2外柱壁与内孔壁之间均匀地设有横向和纵向筋板，能够大大提高固定立柱2的刚度与强度，固定立柱2外柱壁与横向筋板上设置有等边距的通孔，这些通孔具有减重和方便清沙的作用；

在固定立柱2底部四周均匀地设置有结构相同的壁龛式地脚固定连接，壁龛式地脚固定连接为内卧式长方体形空间，在其底面上设置一个通孔，采用螺钉将固定立柱2固定在试验平台1的1号螺纹孔上；在固定立柱2正四边形通孔的丝杠对角线两端的上表面上对称地设置有安装1号轴承座支架305的两排1号螺纹孔；在固定立柱2正四边形通孔的四孔壁上分别均匀地设置有三个结构相同的竖直的导轨槽，在每个导轨槽的槽底面上均匀地设置有安装滚动导轨副8中导轨801的2号螺纹孔；在固定立柱2的正四边形通孔的安装油缸的对角线的一端的矩形通孔内侧壁上设置有安装光栅尺14中光栅尺读数头1402的3号螺纹孔。

所述的1号丝杠副组件3包括1号伺服电机301、1号减速器302、1号减速器支架303、1号上丝杠轴承座304、1号轴承座支架305、1号滚珠丝杠副306、1号下丝杠轴承座307。

所述的1号伺服电机301采用西门子1ph8系列伺服电机，其输出轴插入1号减速器302的右侧中心孔内，两者之间实现刚性连接，并通过螺钉安装在1号减速器302右侧面的圆形安装板上。1号伺服电机301的电线电缆连接在1号单电机模块24的x1接口上，1号伺服电机301的信号电缆连接在1号单电机模块24的x202接口上。

所述的1号减速器302为直角形式减速器，采用德国斯德博品牌phq1131系列高精度减速器。1号减速器302右侧为圆形安装板，其圆周上均布有螺钉孔，圆形安装板中间设置有圆形内孔，用于电机轴的连接。1号减速器302的中间部分为正方形法兰安装板，安装板四角上布置有四个固定用的圆通孔，通过螺钉安装在1号减速器支架303上表面的螺钉孔上。1号减速器302的下端为圆形轴类形状，其下表面中心设置有内圆止口，其圆周上设置有均布的螺钉孔。

所述的1号减速器支架303为阶梯圆筒形支架，其上表面圆周上均布有螺钉孔，其下部的法兰圆周上均布有圆通孔，采用螺钉安装在1号轴承基座30408法兰轴上表面的螺钉孔上。

参阅图5，所述的1号上丝杠轴承座304包括1号止动键30401、1号减速器连接轴30402、1号上丝杠圆螺母30403、1号上丝杠上隔套30404，1号上丝杠油封压板30405、1号上丝杠上油封30406、1号上丝杠上端盖30407、1号轴承基座30408、1号深沟球轴承30409、1号上丝杠中隔套30410、1号推力调心滚子轴承30411、1号圆锥滚子轴承30412、1号上丝杠下端盖30413、1号上丝杠下油封压板30414、1号上丝杠下油封30415与1号上丝杠下隔套30416。

所述的止动键30401采用gb/t1096-2003a型圆头普通平键，安装在1号滚珠丝杠副306第一部分的键槽处。

所述的1号减速器连接轴30402为三段阶梯式法兰轴，其最上面的一段轴安装在1号减速器302底端面上的内圆止口内，其中间一段法兰轴的圆周上均匀设置圆通孔，采用螺钉固定安装在1号减速器302底端面的螺钉孔上，1号减速器连接轴30402的中心处设置一个圆通孔，并设置一个通长的键槽。

所述的1号上丝杠圆螺母30403采用gb/t812-1988圆螺母，采用相同的两个圆螺母安装在1号滚珠丝杠副306的上端螺纹处。

所述的1号上丝杠上隔套30404为中空的圆盘类环形结构件，用于间隔定位1号上丝杠圆螺母30403和1号深沟球轴承30409。

所述的1号上丝杠油封压板30405为中空的圆盘类环形结构件，其上端面的圆周上均布有圆形阶梯圆通孔，采用螺钉安装在1号上丝杠上端盖30407内侧的圆周均匀地布置的螺钉孔上。

所述的1号上丝杠上油封30406采用gb/t13871.1-2007内包骨架型密封圈，安装在1号上丝杠上端盖30407的最内侧的油封环槽内。

所述的1号上丝杠上端盖30407为中空回转体阶梯圆环件，其中心处设置有安装1号上丝杠上隔套30404的1号上隔套通孔，1号上隔套通孔的外侧设置有上油封环槽，上油封环槽的外侧设置有用于安装1号上丝杠油封压板30405的上圆形压板阶梯孔，在上圆形压板阶梯孔的孔底面上沿圆周均匀地布置有上压板螺钉孔，上压板螺钉孔的外侧沿圆周均匀地设置有上端盖螺钉孔，用于采用螺钉将1号上丝杠上端盖30407安装在1号轴承基座30408法兰轴的顶端上。

所述的1号轴承基座30408为中空回转体阶梯圆环法兰件，1号轴承基座30408的上端法兰盘沿圆周均布有圆通孔，用于采用螺钉将1号轴承基座30408与1号轴承座支架305顶端的螺纹孔相连接；1号轴承基座30408的上端法兰盘沿圆周也均布有螺钉孔，圆通孔与螺钉孔相间布置，1号轴承基座30408的底端沿圆周竖直地均布有用于安装1号上丝杠下端盖30413的螺钉孔。

所述的1号深沟球轴承30409为符合国家标准gb/t276-1994的深沟球轴承。

所述的1号上丝杠中隔套30410为中空的梯形横截面的圆盘类环形结构件，用于间隔1号深沟球轴承30409和1号推力调心滚子轴承30411。

所述的1号推力调心滚子轴承30411为符合国家标准gb/t5859-2008的推力调心滚子轴承。

所述的1号圆锥滚子轴承30412为符合国家标准gb/t297-1994的圆锥滚子轴承。

所述的1号上丝杠下端盖30413为中空回转体阶梯圆环件，其中心处设置有安装1号上丝杠下隔套30416的1号下隔套通孔，1号下隔套通孔的外侧设置有下油封环槽，下油封环槽的外侧设置有用于安装1号上丝杠下油封压板30414的下圆形阶梯孔，在下圆形阶梯孔的孔底面上沿圆周均匀地布置有下压板螺钉孔，下压板螺钉孔的外侧沿圆周均匀地设置有下端盖螺钉孔，用于采用螺钉将1号上丝杠下端盖30413安装在1号轴承基座30408的底端上。

所述的1号上丝杠下油封压板30414为中空的圆盘类环形结构件，其上沿圆周均布有圆形阶梯圆通孔，用于采用螺钉将1号上丝杠下油封压板30414安装在1号上丝杠下端盖30413上的圆形阶梯孔内。

所述的1号上丝杠下油封30415采用gb/t13871.1-2007内包骨架型密封圈，安装在1号上丝杠下端盖30413上的油封环槽内。

所述的1号上丝杠下隔套30416为中空的圆盘类环形结构件，用于间隔定位1号圆锥滚子轴承30412和1号滚珠丝杠副306。

所述的1号轴承座支架305为长方体形的箱体支架，其内部中间对称地设置有两条纵向加强筋，1号轴承座支架305的顶壁的中心处设置有一个支架大通孔，用于安装1号轴承基座30408，顶壁上的支架大通孔的周围沿圆周方向均布有用于安装1号轴承基座30408的螺钉孔。1号轴承座支架305的底壁的中心处设置有一个支架小通孔，用于安装1号滚珠丝杠副306，顶壁上的支架大通孔与底壁上的支架小通孔的回转轴线共线；1号轴承座支架305的左右侧设置有结构相同的长条形的安装地脚，2个结构相同的长条形的安装地脚上各设置有均布的圆通孔，用于采用螺钉将1号轴承座支架305安装在固定立柱2上表面的丝杠对角线两端对称设置的两排1号螺纹孔上。

所述的1号滚珠丝杠副306采用南京工艺品牌的ffzd型重载滚柱丝杠副，1号滚珠丝杠副306包括滚珠丝杠与丝杠副螺母；

所述的滚珠丝杠从上到下分为六部分，第一部分为光轴，其上设置一个键槽，用来安装止动键30401；第二部分为螺纹，用来安装两个1号上丝杠圆螺母30403；第三部分为光轴，用来安装丝杠上部的轴承等附件；第四部分为螺杆部分，用来与丝杠副螺母进行配合传动；第五部分为光轴，用来安装丝杠下部的轴承等附件；第六部分为螺纹，用来安装两个1号下丝杠圆螺母30710。

所述的丝杠副螺母为圆筒形结构件，内部设置有与滚珠丝杠的螺杆部分相配合的螺纹，丝杠副螺母的一端设置有向外伸出径向凸台，凸台上沿轴向均布有安装螺栓的螺栓通孔，螺栓通孔用于采用螺栓将丝杠副螺母安装在纵向滑体6底端面上的两个圆凸台上的7号螺纹孔上。

参阅图6，所述的1号下丝杠轴承座307包括1号下丝杠上隔套30701、1号下丝杠上油封压板30702、1号下丝杠上油封30703、1号下丝杠上端盖30704、1号圆柱滚子轴承30705、1号下丝杠下端盖30706、1号下丝杠下油封30707、1号下丝杠下油封压板30708、1号下丝杠下隔套30709、1号下丝杠圆螺母30710与1号下丝杠底座30711。

所述的1号下丝杠上隔套30701为中空回转体阶梯圆环件，1号下丝杠上隔套30701套装在1号滚珠丝杠副306中的滚珠丝杠的第五部分光轴上，1号圆柱滚子轴承30705套装在1号下丝杠上隔套30701下面的第四部分光轴上，1号下丝杠上隔套30701的上端面和螺杆部分与第五部分光轴直径差所形成的轴肩的下端面接触连接，1号下丝杠上隔套30701的下端面与1号圆柱滚子轴承30705内环的上端面接触连接，实现了1号圆柱滚子轴承30705的轴向定位。

所述的1号下丝杠上油封压板30702为中空的圆盘类环形结构件，在1号下丝杠上油封压板30702上沿圆周均布有圆形阶梯圆通孔，用于采用螺钉将1号下丝杠上油封压板30702安装在1号下丝杠上端盖30704上的圆形压板阶梯孔内。

所述的1号下丝杠上油封30703采用gb/t13871.1-2007内包骨架型密封圈，安装在1号下丝杠上端盖30704上的油封环槽内。

所述的1号下丝杠上端盖30704为中空回转体阶梯圆环件，其中心处设置有安装1号下丝杠上隔套30701的1号下丝杠上隔套通孔，1号下丝杠上隔套通孔的外侧设置有下丝杠上油封环槽，下丝杠上油封环槽的外侧设置有用于安装1号下丝杠上油封压板30702的下丝杠上圆形压板阶梯孔，在下丝杠上圆形压板阶梯孔的孔底面上沿圆周均匀地布置有下丝杠上压板螺钉孔，下丝杠上压板螺钉孔的外侧沿圆周均匀地设置有下丝杠上端盖螺钉孔，用于采用螺钉将1号下丝杠上端盖30704安装在1号下丝杠底座30711上。

所述的1号圆柱滚子轴承30705采用符合国家标准gb/t283-2007的圆柱滚子轴承。

所述的1号下丝杠下端盖30706为中空回转体阶梯圆环件，其中心处设置有安装1号下丝杠下隔套30709的1号下丝杠下隔套通孔，1号下丝杠下隔套通孔的外侧设置有下丝杠下油封环槽，下丝杠下油封环槽的外侧设置有用于安装1号下丝杠下油封压板30708的下丝杠下圆形压板阶梯孔，在下丝杠下圆形压板阶梯孔的孔底面上沿圆周均匀地布置有下丝杠下压板螺钉孔，下丝杠下压板螺钉孔的外侧沿圆周均匀地设置有下丝杠下端盖螺钉孔，用于采用螺钉将1号下丝杠下端盖30706安装在1号下丝杠底座30711的下端内。

所述的1号下丝杠下油封30707采用gb/t13871.1-2007内包骨架型密封圈，安装在1号下丝杠下端盖30706上的下丝杠下油封环槽内。

所述的1号下丝杠下油封压板30708为中空的圆盘类环形结构件，在1号下丝杠下油封压板30708上沿圆周方向均布有圆形阶梯圆通孔(沉头螺钉通孔)，用于采用螺钉将1号下丝杠下油封压板30708安装在1号下丝杠下端盖30706上的下丝杠下圆形压板阶梯孔内。

所述的1号下丝杠下隔套30709为中空回转体阶梯圆环件，用于1号圆柱滚子轴承30705的轴向定位。

所述的1号下丝杠圆螺母30710采用gb/t812-1988圆螺母，采用相同的两个圆螺母安装在1号下丝杠下隔套30709下面的1号滚珠丝杠副306中的滚珠丝杠第六部分的螺纹处。

所述的1号下丝杠底座30711为中空回转体阶梯圆环件，1号下丝杠底座30711的中心处设置有安装1号下丝杠上端盖30704、1号圆柱滚子轴承30705、1号下丝杠下端盖30706的阶梯通孔，1号下丝杠底座30711上表面沿圆周方向设置有均匀分布的螺钉孔，1号下丝杠底座30711的法兰盘上沿圆周方向设置有均匀分布的圆通孔，用于采用螺钉将1号下丝杠底座30711的安装在试验平台1上的分布在丝杠对角线两端的丝杠副圆形凸台上。

参阅图7、图8和图9，所述的1号平衡油缸组件4包括1号平衡油缸体401，1号平衡油缸杆402与1号平衡油缸安装部分403。

所述的1号平衡油缸安装部分403包括1号平衡油缸固定板40301，1号平衡油缸圆螺母40302。

所述的1号平衡油缸体401法兰端的圆周上设置有均布的圆通孔，采用螺钉将1号平衡油缸体401安装在纵向滑体6底面上的分布在油缸对角线两端的两个圆凸台的6号螺纹孔上。1号平衡油缸体401上设有进油口a和出油口b。

所述的1号平衡油缸杆402的一端伸进1号平衡油缸体401内，另一端头部设置有螺纹并伸出1号平衡油缸体401外。

所述的1号平衡油缸安装部分403包括1号平衡油缸固定板40301和1号平衡油缸圆螺母40302。

所述的1号平衡油缸固定板40301为中空的圆盘类环形结构件，1号平衡油缸固定板40301上沿圆周方向设置有均匀分布的圆通孔，采用螺钉将1号平衡油缸固定板40301安装在试验平台1上的分布在油缸对角线两端的油缸圆形凸台的4号螺纹孔上。

所述的1号平衡油缸圆螺母40302采用gb/t812-1988圆螺母，采用相同的两个圆螺母安装在从1号平衡油缸固定板40301底端面伸出的1号平衡油缸杆402下端的螺纹处并拧紧，实现1号平衡油缸组件4与试验平台的固定连接。

参阅图10，所述的平衡油缸油路块5包括平衡油路块501，4个结构相同的平衡油路管接头502，2个结构相同的1号插装式电磁换向阀504，1号比例方向阀505。平衡油缸油路块5的工作进油口、工作出油口同时分别和1号平衡油缸组件4、2号平衡油缸组件15相连，同时进行控制。

所述的平衡油路块501为长方体形的结构件，其前后侧的底端分别设置有结构相同的长条形的安装地脚，2个长条形的结构相同的安装地脚上各设置有2个圆通孔，用于采用螺钉将平衡油缸油路块5安装在纵向滑体6上表面油缸对角线处设置的四个1号螺钉孔上。

平衡油路块501的右端面上设置有两个1号螺纹孔，为液压源的进油口p1和回油口t1；

在平衡油路块501上端面的右侧设置有四个2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有4个圆通孔，分别为1号比例方向阀505的进油口p2、回油口t2、工作进油口a1和工作回油口b1，其中进油口p2与进油口p1相连通，回油口t2与回油口t1相连通；在平衡油路块501上端面的左侧设置有两个3号螺纹孔，为1号插装式电磁换向阀504的工作进油口a2和工作回油口b2，其中工作进油口a2与工作进油口a1相连通，工作回油口b2和工作回油口b1相连通；

在平衡油路块501左端面的上部设置有2个4号螺纹孔，为1号压力传感器503的工作进油口a3和工作回油口b3，其中工作进油口a3与工作进油口a2相连通，工作回油口b3和工作回油口b2相连通；

在平衡油路块501左端面的下部设置有2个5号螺纹孔，为平衡油路块501的进油口p3和回油口t3，其中进油口p3与进油口a2相连通，回油口t3和工作回油口b2相连通，进油口p3、回油口t3通过2个结构相同的平衡油路管接头502分别与1号平衡油缸体401的进油口a和出油口b相连接。

所述的平衡油路管接头502为符合国家标准jb/t966-2005的焊接式管接头。采用2个结构相同的平衡油路管接头502安装在平衡油路块501右端面的1号螺纹孔上，再采用2个结构相同的平衡油路管接头502安装在平衡油路块501左端面下部的5号螺纹孔上。

所述的1号插装式电磁换向阀504安装在平衡油路块501上表面左侧的3号螺纹孔上。2个结构相同的1号插装式电磁换向阀504选用美国vickers品牌sbv11-12-c型的电磁换向阀，其电气线连接在2号输入输出模块21的x111接口上。

所述的1号比例方向阀505安装在平衡油路块501上表面右侧的2号螺纹孔上，1号比例方向阀505采用vtoz品牌ma-dhzox系列的比例方向阀，其电气线连接在1号输入输出模块20的x3-1接口上。

参阅图1、图2、图3和图7，所述的纵向滑体6的主体为正方形等横截面的四棱柱体形的箱体结构件，四棱柱体的主体的每个角处同设置有矩形等截面的小四棱柱体，四棱柱体的主体与四角处小四棱柱体的对称轴线平行，所以说纵向滑体6为前后、左右相对称的结构件，纵向滑体6和与其配装的固定立柱2的中心通孔的形状相同，纵向滑体6的结构尺寸小于固定立柱2的中心通孔的结构尺寸；纵向滑体6的内部设有横向和纵向筋板，能够大大提高纵向滑体6的刚度与强度；在纵向滑体6的中心设置有一个滑体圆形通孔，以便伺服加载油缸组件7装入其中，纵向滑体6的上表面设置有和主体壁相平行的用来固定工件或工业砝码11的t形槽；在相对称的小四棱柱体的中心处各设置有1个用于安装1号平衡油缸组件4与2号平衡油缸组件15的平衡油缸圆通孔，1号平衡油缸组件4与2号平衡油缸组件15安装在其中，在安装1号平衡油缸组件4的平衡油缸圆通孔里侧的纵向滑体6的上表面设置有四个1号螺钉孔，用来安装平衡油缸油路块5；在安装2号平衡油缸组件15的平衡油缸圆通孔外侧的纵向滑体6的外侧壁上竖直地设置有一排2号螺纹孔，用来安装光栅尺主尺1401；

在安装1号丝杠副组件3与2号丝杠副组件9的小四棱柱体的中心处各设置有1个丝杠副圆通孔，以便1号丝杠副组件3与2号丝杠副组件9安装在其中，在安装2号丝杠副组件9的丝杠副圆通孔里侧的纵向滑体6的上表面设置有四个3号螺纹孔，用来安装伺服加载油路块组件10；在纵向滑体6的主体四壁上，每侧壁上都均匀地设置三个滑块槽，相对侧壁上的三个滑块槽相对正，在每个滑块槽的上下两端各设置有6个4号螺纹孔，用来安装滚动导轨副8；在纵向滑体6的底端面上，在中心圆通孔的周围设置一个圆环凸台，在凸环台上沿轴向均匀地设置有5号螺纹孔，用来安装伺服加载油缸组件7；在纵向滑体6的底端面上，在两个平衡油缸圆通孔的周围设置2个圆环凸台，在2个圆环凸台上沿轴向均匀地设置有6号螺纹孔，用来安装1号平衡油缸组件4和2号平衡油缸组件15；在两个丝杠副圆通孔的周围设置2个圆环凸台，在2个圆环凸台上沿轴向均匀地设置有7号螺纹孔，用来安装1号丝杠副组件3和2号丝杠副组件9。

参阅图1、图2、图17至图22，所述的滚动导轨副8包括直线导轨801和滑块802。根据不同的试验方案，选择2～12根结构相同的的滚动导轨副8进行安装，图17至图22中所示的为其中六种试验方案。

所述的导轨801为等工字形横截面的直杆件，导轨上均匀地设置有安装螺钉的螺钉通孔，螺钉通孔的个数与固定立柱2内壁上的导轨槽底面上的2号螺纹孔个数相等并相互对正；导轨801通过螺钉安装在固定立柱2内孔壁上的结构相同导轨槽的2号螺纹孔上。

所述的滑块802为设置有t字形凹槽的等横截面的结构件，滑块802的t字形凹槽的槽底上设置有螺钉通孔，滑块802通过螺钉安装在纵向滑体6主体四壁上滑块槽的4号螺纹孔上。滑块802套装在导轨801上且为滑动连接，这样就实现了纵向滑体6在固定立柱2内做上下直线运动。

所述的2号丝杠副组件9包括2号伺服电机901，2号减速器902，2号减速器支架903，2号上丝杠轴承座904，2号轴承座支架905，2号滚珠丝杠副906，2号下丝杠轴承座907。

所述的2号丝杠副组件9与1号丝杠副组件3结构相同、型号相同、安装方式相同。

所述的2号伺服电机901的电线电缆连接在2号单电机模块25的x1接口上，2号伺服电机901的信号电缆连接在2号单电机模块25的x202接口上。

所述的2号平衡油缸组件15与1号平衡油缸组件4结构相同、型号相同、安装方式相同。

2.加载系统

参阅图1、图2和图7，所述的加载系统包括伺服加载油缸组件7、伺服加载油路块10与工业砝码11。

所述的伺服加载油缸组件7包括伺服油缸体701、伺服油缸杆702与伺服油缸安装部分703。

所述的伺服油缸体701一端的法兰盘上沿圆周方向设置有均匀分布的圆通孔，用于采用螺钉将伺服油缸体701安装在纵向滑体6底端面上的中心通孔圆凸台的5号螺纹孔上，伺服油缸体701上设有进油口a'和出油口b'。

所述的伺服油缸杆702的一端伸进伺服油缸体701内，另一端伸出伺服油缸体701外，伺服油缸杆702伸出端的头部设置有螺纹。

参阅图9，所述的伺服油缸安装部分703包括伺服油缸固定板70301，伺服油缸圆螺母70302。

所述的伺服油缸固定板70301为中空的圆盘类环形结构件，伺服油缸固定板70301上沿圆周方向设置有均匀分布的圆通孔，用于采用螺钉将伺服油缸固定板70301安装在试验平台1中心通孔处设置的圆形凸台的2号螺纹孔上。

所述的伺服油缸圆螺母70302采用gb/t812-1988圆螺母，采用相同的两个圆螺母安装在伺服油缸杆702伸出伺服油缸固定板70301一端的螺纹处。

参阅图11，所述的伺服加载油路块10包括伺服油路块1001、4个结构相同的伺服油路管接头1002、2个结构相同的2号插装式电磁换向阀1004与2号比例方向阀1005。

所述的伺服油路块1001为长方体形的结构件，其前后侧的底端分别设置有结构相同的长条形的安装地脚，2个长条形的结构相同的安装地脚上各设置有2个圆通孔，用于采用螺钉将伺服油路块1001安装在纵向滑体6上表面丝杠对角线处设置的四个3号螺纹孔上。

伺服油路块1001的右端面上设置有两个结构相同的1号螺纹孔，为液压源的进油口p1'和回油口t1'；

在伺服油路块1001上端面的右侧设置有四个2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有4个圆通孔，分别为2号比例方向阀1005的进油口p2'、回油口t2'、工作进油口a1'和工作回油口b1'，其中进油口p2'与进油口p1'相连通，回油口t2'与回油口t1'相连通；在伺服油路块1001上端面的左侧设置有两个3号螺纹孔，为2号插装式电磁换向阀1004的工作进油口a2'和工作回油口b2'，其中工作进油口a2与工作进油口a1'相连通，工作回油口b2'和工作回油口b1'相连通；

在伺服油路块1001左端面的上部设置有2个结构相同的4号螺纹孔，为2号压力传感器1003的工作进油口a3'和工作回油口b3'，其中工作进油口a3'与工作进油口a2'相连通，工作回油口b3'和工作回油口b2'相连通；

在伺服油路块1001左端面的下部设置有2个结构相同的5号螺纹孔，为伺服油路块1001的进油口p3'和回油口t3'，其中进油口p3'与进油口a2'相连通，回油口t3'和工作回油口b2'相连通，进油口p3'、回油口t3'通过2个结构相同的伺服油路管接头1002分别与伺服油缸体701的进油口a'和出油口b'相连接。

所述的伺服油路管接头1002为符合国家标准jb/t966-2005的焊接式管接头。采用2个结构相同的伺服油路管接头1002安装在伺服油路块1001右端面的1号螺纹孔上，再采用2个结构相同的伺服油路管接头1002安装在伺服油路块1001左端面下部的5号螺纹孔上。

所述的2号插装式电磁换向阀1004安装在伺服油路块1001上表面左侧的3号螺纹孔上。2个结构相同的2号插装式电磁换向阀1004选用美国vickers品牌sbv11-12-c型的电磁换向阀，其电气线连接在2号输入输出模块21的x111接口上。

所述的2号比例方向阀1005安装在伺服油路块1001上表面右侧的2号螺纹孔上，2号比例方向阀1005采用vtoz品牌ma-dhzox系列的比例方向阀，其电气线连接在2号输入输出模块21的x3-1接口上。

所述的工业砝码11安装在纵向滑体6上表面的t型槽上，根据可靠性试验的不同要求，加载不同重量的工业砝码11，用来模拟真实的惯性负载。

3.检测系统

参阅图1和图2，所述的检测系统包括激光干涉仪13、光栅尺14、2个结构相同的1号压力传感器503与2个结构相同的2号压力传感器1003。

所述的激光干涉仪13安装在试验平台1旁边的地基上。激光干涉仪13采用英国雷尼绍xl-80校准激光干涉仪，其电气线连接在2号输入输出模块21的x3-2接口上。

参阅图12，所述的光栅尺14包括光栅尺主尺1401和光栅尺读数头1402，其作用是进行位置反馈，形成位置全闭环系统。光栅尺14采用德国海德汉品牌lc400系列直线光栅尺，分辨率达到0.005μm，具有优异的重复定位性和高等级测量精度。光栅尺主尺1401安装在纵向滑体6油缸对角线一侧外壁的一排2号螺纹孔上，光栅尺读数头1402安装在固定立柱2的内部油缸对角线内侧壁的3号螺纹孔上。光栅尺14的电气线连接到直接测量系统22的x520接口上。

所述的两个结构相同的1号压力传感器503安装在平衡油路块501左端面的上部的4号螺纹孔上。1号压力传感器503采用美国百纳p200h系列耐冲击型压力传感器，其电气线连接在1号输入输出模块20的x3-2接口上。

所述的两个结构相同的2号压力传感器1003安装在伺服油路块1001左端面的上部的4号螺纹孔上。2号压力传感器1003采用美国百纳p200h系列耐冲击型压力传感器，其电气线连接在2号输入输出模块21的x3-3接口上。

4.控制系统

参阅图15，本发明所述的控制系统包括操作台12、西门子828d系统16、24v电源17、鼠标18、键盘19、1号输入输出模块20、2号输入输出模块21、直接测量系统22、调节型电源模块23、1号单电机模块24与2号单电机模块25；所有的零部件都安装在操作台12下面的柜子里。

所述的西门子828d系统16是控制系统的核心，与显示器集成为一体，安装在操作台12上部的前端面上。24v电源17、鼠标18、键盘19、1号输入输出模块20、2号输入输出模块21、调节型电源模块23分别和的西门子828d系统16相连接(连接的具体位置的叙述在下面分别都有描述)。

所述的24v电源17主要为西门子828d系统16提供dc24v电源，其电气线连接在西门子828d系统16的x1接口处。

所述的鼠标18安装在操作台12的前面伸出部分的顶端面上，其电气线连接在西门子828d系统16的usb接口处。

所述的键盘19安装在操作台12的前面伸出部分的顶端面上，其电气线连接在西门子828d系统16的另一个usb接口处。

所述的1号输入输出模块20采用西门子72/48d2/2apn输入输出模块。用网线将其point1接口端和西门子828d系统16的pn1接口端相连接；1号输入输出模块20的x3-1接口通过电气连接线与1号比例方向阀505相连接，其x3-2接口通过电气连接线与1号压力传感器503相连接。

所述的2号输入输出模块21采用西门子72/48d2/2apn输入输出模块。用网线将其point1接口端和1号输入输出模块20的point2接口端相连接；2号输入输出模块21的x3-1接口通过电气连接线与2号比例方向阀1005相连接，其x3-2接口通过电气连接线与激光干涉仪13相连接，其x3-3接口通过电气连接线与2号压力传感器1003相连接。

所述的1号直接测量系统22采用西门子smc20直接测量系统，主要用于接收、传递和转换信号，其x500接口通过网线与1号单电机模块24的x203接口相连接，其x520接口通过电气线连接与光栅尺14相连接。

所述的调节型电源模块23采用西门子alm调节型电源模块，主要用于把三相380v交流电转变为直流电，为电机模块提供动力，用网线将调节型电源模块23的x200接口端和西门子828d系统16的x100接口端相连接，其x202接口通过网线与1号单电机模块24的x201接口相连接。

所述的1号单电机模块24采用西门子smm单电机模块，主要用于控制伺服电机的运行和调速，其x201接口通过网线与调节型电源模块23的x202接口相连接，其x202接口与2号单电机模块25的x201相连，其x203接口通过电气连接线与1号直接测量系统22的x500接口相连接，其x1接口通过电机电缆与1号伺服电机301相连接。

所述的2号单电机模块25采用西门子smm单电机模块，主要用于控制伺服电机的运行和调速，其x201接口通过网线与1号单电机模块24的x202接口相连接，其x1接口通过电机电缆与2号伺服电机901相连接。

二、不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置的试验方法

本发明所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验方法是在采用前面所述的不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置基础上进行的方法，针对被测不同导轨布局的纵向进给系统提出了一套可靠性试验方法。

参阅图16，不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验方法的步骤如下：

1.可靠性试验准备

1)制定试验方案，确定导轨数量和导轨的布局方式；

2)保持试验环境温度恒定为20±5摄氏度，不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置在试验环境中放置大于12小时的时间；

2.可靠性无负载试验

1)启动自动控制程序，可靠性无负载试验开始计时；

2)在控制系统中设定伺服加载油缸组件7的输出力为0；在纵向滑体6上不设置工业砝码11，即不同导轨布局的纵向进给系统为无负载状态；

3)根据设定的试验程序，利用激光干涉仪13检测不同导轨布局的纵向进给系统在空载状态下的定位精度和重复定位精度；

4)确定不同导轨布局的纵向进给系统的精度指标允许公差；

3.可靠性加载试验

1)启动自动控制程序，可靠性加载试验开始计时；

2)在控制系统中设定伺服加载油缸组件7的加载力和加载波形，加载波形主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波与随机波等；

3)在纵向滑体6上放置试验要求所需的工业砝码11，用来模拟真实的惯性负载；

4)根据设定的试验程序，纵向滑体6在有效行程之间往复循环，通过激光干涉仪13测量纵向滑体6的定位精度和重复定位精度并实时传输至西门子828d系统16；

5)西门子828d系统16利用激光干涉仪13检测到的数据，把纵向滑体6的实际定位精度、重复定位精度与控制系统设定的定位精度、重复定位精度允许公差相比较，若实际值大于设定值，则判定该双丝杠同步驱动伺服进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；

6)控制系统还记录控制系统报警、油缸损坏、丝杠磨损、液压元件损坏、油压不足、漏油的故障；若发生故障后，则停止此次可靠性试验，并记录此次试验连续无故障工作时间；

7)不同导轨布局的纵向进给系统发生故障后，则停止此次可靠性试验，控制系统计算出此次试验连续无故障工作时间；若到达以定时截尾试验的时间后，不同导轨布局的纵向进给系统仍未出现精度失效或其他故障，也停止此次可靠性试验；

8)根据设定不同伺服加载油缸组件7的加载力和加载波形，重复上述1)-7)的步骤；

4.可靠性试验对比分析

1)在可靠性试验完成后,对试验采集的故障数据进行统计分析处理。根据试验数据，计算分布参数的点估计和区间估计，进而得到平均故障间隔时间(mtbf)、平均严重故障间隔时间(mtbcf)和可靠度的点估计以及区间估计，分析被测不同导轨布局的纵向进给系统的可靠性水平。

2)在可靠性试验时，除不同导轨数量和导轨的布局方式外，其余选择条件均保持一致的情况下，可以比较不同导轨布局的纵向进给系统可靠性的高低。

3)在可靠性试验过程中,如果出现控制系统报警、油缸损坏、丝杠磨损、液压元件损坏、油压不足、漏油的故障时,则应立即停止试验,分析故障产生的原因,并对不同导轨布局的纵向进给系统可靠性试验装置进行改进。

本发明中所述的实施例是为了便于该领域技术人员能够理解和应用本发明，本发明只是一种优化的实例，或者说是一种较佳的具体技术方案。如果相关的技术人员在坚持本发明基本技术方案的情况下，做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本发明的保护范围内。