[发明专利]滚动直线导轨副摩擦力动态检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于摩擦力动态检测技术领域，特别是一种滚动直线导轨副摩擦力动态检测装置及其检测方法。

背景技术

滚动直线导轨副一般由导轨、滑块、反向器、滚动体和保持器组成，它是一种新型的作相对往复直线运动的滚动支承，能以滑块和导轨间的钢球滚动来代替直接的滑动接触，并且滚动体可以借助反向器在滚道和滑块内实现无限循环。滚动直线导轨副具有摩擦系数小、运行精度高、无爬行、耐磨损、刚度高、热变形小等优点，被广泛用作高精度数控机床和加工中心的导向部件。而其摩擦力直接反映导轨副的使用寿命、承载能力及运动精度等。因为：(1)摩擦发热引起导轨副润滑状况的恶化；(2)摩擦发热引起沟槽半径的增加，致使接触状态的改变；(3)摩擦引起磨损导致钢球表面以及沟槽表面的疲劳破坏，影响使用寿命。

滚动直线导轨副的摩擦力测量是滚动直线导轨副检测的一个重要环节，它能直接反映导轨副的加工装配状况，有助于其工艺分析。相比于静态测量，动态测量具有测量精度高、重复性好、效率高、检测自动化程度高等特点，已成为滚动直线导轨副摩擦力测量的发展趋势。

目前滚动直线导轨副的摩擦力动态测量主要由专门制造的测量设备来完成。测量原理一般采用间接比较法，即通过驱动设备拖动导轨副滑块匀速运行，由牛顿经典力学定律，可以知道驱动力F等于导轨副的动摩擦力。由安装在导轨副滑块上的力传感器采集数据，处理转换后得到导轨副的动态摩擦力。

世界上著名的滚动直线导轨副生产厂家如日本的NSK、TSK公司、瑞典的SKF公司等均有先进的滚动直线导轨副摩擦力专业检测设备，为其产品质量提供检测保证。但是由于技术封锁，无法获得详细材料。在国内，对滚动直线导轨副摩擦力的动态检测也取得了不少发展。陶正苏、印向红、蔡小峰在文章《一种直线滚动导轨综合测试仪的研制》中公开了一种滚动直线导轨综合测试仪，该测量仪使用钢丝绳牵引滑块运动来对滚动直线导轨摩擦力进行检测，但该测试仪中钢丝绳本身具有的弹性会导致测力不准确。熊军在《滚动直线导轨副摩擦力及运动精度动态综合检测原理及方法研究》一文中公开了滚动直线导轨副精度及摩擦力动态综合测试装置。该测试装置中没有考虑加载力，丝杠用步进电机驱动，工作原理是控制滑块匀速运动，由于摩擦力的存在，速度会有波动，而步进电机没有反馈控制，不能实现匀速控制，因此该测试装置测得的摩擦力不会很精确。尹学军、刘经燕在文章《HTSD直线滚动导轨副动态摩擦力实验研究》中公开了一种对滚动导轨副摩擦力的研究方法，该方法是将导轨固定在铣床工作台上，工作台以一定的速度带动导轨匀速运动，滑块、力传感器、夹具和铣床主轴保持不动。采用导轨运动的方式，会限制被测导轨的长度，所以应用时有一定的局限性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种能够进行实时动态检测滚动直线导轨副动态摩擦力的检测装置及其检测方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚动直线导轨副摩擦力动态检测装置，包括床身、伺服电机、工作台、母丝杆、滚动直线导轨、滑块、S型拉力传感器、正向限位开关、反向限位开关、运动控制卡、控制面板、打印机、工控机、数据采集卡、称重传感器；伺服电机和滚动直线导轨固定在床身上，滚动直线导轨为两根平行的直线导轨，正向限位开关和反向限位开关分别位于滚动直线导轨每根导轨的两端并固定在床身上；滑块可以在滚动直线导轨上自由滑动，每根直线导轨上都设置滑块，工作台的中部固定在与母丝杆配合的螺母上，称重传感器设置在工作台和滑块之间，并把两者连接起来，S型拉力传感器的一端与工作台的侧面固连，S型拉力传感器的另一端与滑块相连；上述传感器和限位开关的输出端连接数据采集卡，数据采集卡与工控机的第一数据端相连接，将采集的传感器信号送给工控机处理，工控机的第二数据端与记录仪相连接，完成打印记录的功能，工控机的第三数据端连接运动控制卡的输入端，将运动的速度和方向控制信号传输给运动控制卡，工控机的第四数据端连接控制面板的串口端，完成状态信号和操作指令的交互功能；运动控制卡的输出端与伺服电机相连接，将接收到的控制信号传输给伺服电机，从而控制伺服电机的运转。

一种滚动直线导轨副摩擦力动态检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：在工控机上设置被测导轨副参数，参数包括：导轨副编号、预加载荷、导轨长度、导轨精度等级、导轨滑块结构形式、测量速度、摩擦力测量值变动范围；

步骤2：对被测导轨副进行加载跑合，从而改善导轨副表面加工形貌，使滑块与导轨之间的配合达到稳定，最终使导轨副进入稳定的工作运转状态；