一种滚动直线导轨副额定静载荷测试方法及系统与流程

本发明属于滚动直线导轨副性能测试领域，特别是一种滚动直线导轨副额定静载荷测试方法及系统。
背景技术：
：随着加工制造业的迅速发展，提升数控机床的加工精度和可靠性成为行业的迫切需求。作为数控机床中精密直线运动导向部件，滚动直线导轨副的运动精度和承载能力直接影响主机的加工精度和可靠性。而额定静载荷作为滚动直线导轨副的重要性能指标，是其极限承载能力的体现，直接影响滚动直线导轨副的承载性能和运动精度。因此，对滚动直线导轨副的额定静载荷进行理论研究以及测试有着重要的意义。通过查阅文献资料，目前现有的关于滚动直线导轨副额定静载荷测试方法的研究存在测试时重复施加载荷导致被测样件产生额外塑性变形量，使测量结果存在误差；且现行国际标准iso14728-2中额定静载荷的计算公式是引自轴承，并未得到试验验证。然而，各厂家产品标注的额定静载荷数值都是根据国际标准iso14728-2中的计算公式得来，无法判断标注值与真实值之间的差距，以致于不能准确预判滚动直线导轨副产品性能。技术实现要素：本发明所解决的技术问题在于提供一种滚动直线导轨副额定静载荷测试方法及系统，修正现有滚动直线导轨副额定静载荷测试方法的不足，为额定静载荷的理论研究提供试验验证，进而提高预判滚动直线导轨副产品性能的准确性。实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚动直线导轨副额定静载荷测试方法，包括以下步骤：步骤1、预设向待测滚动直线导轨副施加垂直载荷的施加载荷设定值及其步进值；并预设总垂直位移变形量的初始值；步骤2、向待测滚动直线导轨副垂直施加压力产生垂直载荷，若垂直载荷达到施加载荷设定值时，进行压力卸载，并获取该次压力卸载完成后滚动直线导轨副的垂直位移变形量；将获得的垂直位移变形量累加至总垂直位移变形量，进而更新总垂直位移变形量；步骤3、判断施加载荷是否达到额定静载荷，如果达到则停止测试，执行步骤4，否则对施加载荷设定值增加一个步进值，返回步骤2进行下一次测试；步骤4、对测试过程中的施加载荷设定值进行记录，计算获取额定静载荷测试值。本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明提供一种滚动直线导轨副额定静载荷测试方法，以额定静载荷定义为试验原理依据，修正了滚动直线导轨副额定静载荷现有测试方法的不足；2)本发明利用接触式位移传感器记录滚动直线导轨副的垂直塑性变形量，以此判断垂直载荷是否达到额定静载荷，测试精度高；3)本发明的方法简单易行，能够实现对滚动直线导轨副额定静载荷的快速测试；4)本发明为滚动直线导轨副额定静载荷的理论研究提供试验依据，进而提高预判滚动直线导轨副产品性能的准确性。附图说明图1为本发明滚动直线导轨副额定静载荷测试方法的流程图。图2为本发明滚动直线导轨副额定静载荷测试系统结构图。具体实施方式结合图1，本发明一种滚动直线导轨副额定静载荷测试方法，包括以下步骤：步骤1、预设向待测滚动直线导轨副施加垂直载荷的施加载荷设定值及其步进值；并预设总垂直位移变形量的初始值；步骤2、向待测滚动直线导轨副垂直施加压力产生垂直载荷，若垂直载荷达到施加载荷设定值时，进行压力卸载，并获取该次压力卸载完成后滚动直线导轨副的垂直位移变形量；将获得的垂直位移变形量累加至总垂直位移变形量，进而更新总垂直位移变形量；步骤3、判断施加载荷是否达到额定静载荷，如果达到则停止测试，执行步骤4，否则对施加载荷设定值增加一个步进值，返回步骤2进行下一次测试；步骤4、对测试过程中的施加载荷设定值进行记录，计算获取额定静载荷测试值。进一步地，步骤1所述预设向滚动直线导轨副施加垂直载荷的施加载荷设定值及其步进值，是以国际标准iso14728-2中滚动直线导轨副额定静载荷计算公式计算得到的基本额定静载荷值为参考值，取所述参考值的10％为施加载荷设定值的初始值，表示为：10％c0，取参考值的5％为施加载荷的步进值，表示为5％c0；其中，iso14728-2中滚动直线导轨副额定静载荷计算公式为：式中，c0为滚动直线导轨副的基本额定静载荷，f0为与导轨副部件几何形状、许用应力有关的系数，i为承载滚珠列的数目，zt为一列中承载的滚珠的数目，dw为滚珠直径，α为接触角。进一步地，步骤2具体为：步骤2-1、向待测滚动直线导轨副施加压力产生垂直载荷，直至垂直载荷数值达到施加载荷设定值；步骤2-2、对待测滚动直线导轨副进行压力卸载；步骤2-3、获取该次压力卸载完成后滚动直线导轨副的垂直位移变形量：δsj＝|sj-s′j|式中，j为测试次数，sj为初始垂直位移变形量，s′j为压力卸载完成后的垂直位移变形量，δsj为第j次测试后滚动直线导轨副的垂直位移变形量；步骤2-4、将步骤2-3获取的垂直位移变形量δsj与总垂直位移变形量的初始值δs进行累加，获得总垂直位移变形量δs为：δs＝δs+δsj。进一步地，步骤3具体为：判断步骤2中更新后的总垂直位移变形量δs是否超过额定静载荷定义下所允许的最大变形量0.0001dw，如果δs＜0.0001dw，则将施加载荷设定值增加一个步进值，更新施加载荷设定值，返回步骤2进行下一次测试；否则停止测试。进一步地，步骤4所述对测试过程中的施加载荷设定值进行记录，计算获取额定静载荷测试值，具体为：取最后两次测试的施加载荷设定值的平均值为额定静载荷测试值，即：式中，c′0,ar为额定静载荷测试值，fnj-1为倒数第二次测试的施加载荷设定值，fnj为最后一次测试的施加载荷设定值。结合图2，实现本发明滚动直线导轨副额定静载荷测试方法的系统，包括：用于对待测滚动直线导轨副施加垂直载荷的加载单元1；用于测量施加在待测滚动直线导轨副的垂直载荷大小的压力传感器2；用于保证待测滚动直线导轨副的滑块均匀受载的转接块3；用于测量滚动直线导轨副的垂直位移变形量大小的位移测量单元4；待测滚动直线导轨副5和安装固定单元6；安装固定单元6的上方设置待测滚动直线导轨副5，待测滚动直线导轨副5的上方设置转接块3，转接块3的两侧设置位移测量单元4，所述两侧在空间上为待测滚动直线导轨副5的两侧，转接块3上方设置压力传感器2，压力传感器2上方设置加载单元1。进一步地，所述位移测量单元4包括4个接触式位移传感器，该4个接触式传感器均布于转接块3的两侧。进一步地，所述安装固定单元6通过螺栓与待测滚动直线导轨副5的导轨连接。进一步地，所述压力传感器2通过螺栓与加载单元1连接。下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。实施例本发明滚动直线导轨副额定静载荷测试系统，包括加载单元1、压力传感器2、转接块3、位移测量单元4、待测滚动直线导轨副5和安装固定单元6。本实施例中，压力传感器2采用日本mat公司trlf-20t型号的测力传感器，位移测量单元4中的位移传感器采用瑞士pretec公司2940n型号的接触式位移传感器。表1为测试所选取滚动直线导轨副样件的参数：表1滚动直线导轨副样件参数参数数值单位接触角45°滚珠直径dw6.35mm额定静载荷系数f049.03/承载滚珠列数目i4列一列中承载的滚珠数目zt12个本发明的滚动直线导轨副额定静载荷测试方法，包括以下步骤：步骤1、根据国际标准iso14728-2中滚动直线导轨副额定静载荷计算公式可得基本额定静载荷值为：c0＝49.03×4×12×6.352×cos45°＝67.1kn式中，c0为滚动直线导轨副的基本额定静载荷。由此确定加载单元施加载荷设定值的初始值为10％c0＝6.71kn，施加载荷的步进值为5％c0＝3.355kn。确定总垂直位移变形量δs的初始值为0；确定测试次数j的初始值为1。步骤2、向待测滚动直线导轨副垂直施加压力产生垂直载荷，若垂直载荷达到施加载荷设定值时，进行压力卸载。根据位移测量单元的记录值，计算位移测量单元记录的初始值sj与压力卸载完成后位移测量单元记录的最终值s′j的差值，获取该次压力卸载完成后滚动直线导轨副的垂直位移变形量：δsj＝|sj-s′j|式中，j为测试次数，δsj为第j次测试后滚动直线导轨副的垂直位移变形量；将上述获取的垂直位移变形量δsj进行累加，更新总垂直位移变形量：δs＝δs+δsj步骤3、判断步骤2中更新后的总垂直位移变形量δs是否超过额定静载荷定义下所允许的最大变形量0.0001dw＝0.635μm，如果δs＜0.635μm，则将施加载荷设定值增加一个步进值3.355kn，更新施加载荷设定值，并更新测试次数j＝j+1，返回步骤2；否则停止测试。步骤4、对测试过程中的施加载荷设定值进行记录，计算获取额定静载荷测试值。取最后两次测试的施加载荷设定值的平均值为额定静载荷测试值，即：式中，c′0,ar为额定静载荷测试值。本发明的滚动直线导轨副额定静载荷测试方法及系统，修正了现有测试方法的不足，测试所得结果为额定静载荷的理论研究提供试验验证，进而提高预判滚动直线导轨副产品性能的准确性。当前第1页12