專利名稱：一種機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種導(dǎo)軌副摩擦磨損試驗裝置，具體涉及V型、A型滾動鋼導(dǎo)軌和 直線導(dǎo)軌摩擦磨損試驗裝置，屬于摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滾動導(dǎo)軌具有運動靈敏度高，摩擦力小，低速運動平穩(wěn)等優(yōu)點，是機床中常用的運 動部件，近年來生產(chǎn)的直線滾動導(dǎo)軌副因其對安裝基準面要求不高且安裝調(diào)整方便，在 機床行業(yè)中也逐漸得到推廣和應(yīng)用。導(dǎo)軌的使用壽命對機床加工精度、壽命都有著直接 影響。機床使用一定時間后，導(dǎo)軌面出現(xiàn)不均勻磨損，并伴隨滾動體疲勞點蝕，引起主 軸安裝滑板在水平面和垂直面內(nèi)發(fā)生偏移，導(dǎo)致工件加工精度下降。因而希望改善導(dǎo)軌 副結(jié)構(gòu)、材料、表面處理工藝、潤滑方式等參數(shù)，降低導(dǎo)軌副磨損，盡量延長導(dǎo)軌使用 時間，提高機床壽命；同時開發(fā)一種快速評價直線導(dǎo)軌壽命的試驗手段，為產(chǎn)品選擇提 供依據(jù)。
目前尚未見應(yīng)用于導(dǎo)軌副的專用摩擦磨損裝置。標準摩擦磨損機如美國CETR公司 UMT-2型摩擦磨損機，最大載荷1000N,能模擬線性往復(fù)運動，但經(jīng)驗表明，在標準摩擦 機上進行的試樣試驗往往與實際使用試驗無良好對應(yīng)關(guān)系。且采用試樣試驗研究材料摩 擦學(xué)特性的傳統(tǒng)往復(fù)式摩擦磨損試驗機中，下試樣平臺多利用普通滑動導(dǎo)軌作支承導(dǎo)向 部件或利用滾動支承，前者局限在于摩擦力大，后者在大載荷時點接觸或線接觸下導(dǎo)軌 副疲勞問題明顯。同時，試驗載荷常使用杠桿加載或或者重物直接加載，載荷范圍有限。 往復(fù)運動機構(gòu)多采用曲柄滑塊，滑塊行程調(diào)節(jié)范圍不大。當(dāng)被試件為額定載荷大，摩擦 系數(shù)小的直線或滾動導(dǎo)軌時，傳統(tǒng)往復(fù)式摩擦磨損裝置的壽命、載荷范圍和測量精度不 能滿足試驗要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種能夠模擬實際工況的新型(直線)滾動導(dǎo)軌摩擦磨損試 驗機，直接采用導(dǎo)軌作試樣，可用于導(dǎo)軌副材質(zhì)、潤滑介質(zhì)的快速評定，也可用于直線 導(dǎo)軌副與滾動導(dǎo)軌副的加速壽命試驗的機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置。
本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案-
本實用新型包括試驗系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)包括直線電機、鉸鏈、底座、下試 樣平臺、擋油板、上試樣夾具、第一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支架、上安裝板、 活塞、液壓缸蓋板、液壓缸、支撐桿、液壓油站；檔油板上設(shè)置下試樣平臺，下試樣平 臺的一側(cè)通過絞鏈與直線電機連接，下試樣平臺的另一側(cè)分別設(shè)置第一傳感器安裝支架、 第二傳感器安裝支架，檔油板、下試樣平臺、第一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支 架分別設(shè)置底座上，下試樣平臺與底座之間設(shè)置平-V導(dǎo)軌，平-V導(dǎo)軌表面貼塑處理，平 -V導(dǎo)軌設(shè)置在底座的導(dǎo)軌槽內(nèi)；第一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支架之間設(shè)置上 試樣夾具，上試樣夾具的上設(shè)置上安裝板，上安裝板上設(shè)置活塞，活塞上設(shè)置蓋板，第 一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支架分別通過支撐桿與蓋板連接；蓋板上設(shè)置液壓 油缸，液壓油缸與液壓油站連接；測量系統(tǒng)包括三軸向力傳感器、紅外測溫探頭、光電 傳感器、數(shù)據(jù)采集電路及計算機；三軸向力傳感器設(shè)置在試樣夾具與活塞之間；紅外測 溫探頭安裝于底座上并垂直于導(dǎo)軌面布置；光電傳感器垂直于導(dǎo)軌副運動方向安裝，并 對準下試樣平臺側(cè)面。
比較好的是，本實用新型的導(dǎo)軌為表面貼塑處理的直線型平-V導(dǎo)軌，直線型平-V導(dǎo) 軌設(shè)置在底座的導(dǎo)軌槽內(nèi)；
比較好的是，本實用新型的導(dǎo)軌為V型滾動鋼導(dǎo)軌，V型滾動鋼導(dǎo)軌設(shè)置在底座的 導(dǎo)軌槽內(nèi)。
比較好的是，本實用新型的液壓油缸與液壓油站之間的連接管道上分別設(shè)置節(jié)流器、 溢流閥。
本實用新型的一對下導(dǎo)軌試樣安裝于下試樣平臺上， 一對上導(dǎo)軌試樣安裝于上試樣 夾具內(nèi)，并利用上試樣夾具一側(cè)的螺釘微調(diào)上導(dǎo)軌試樣位置，保證上下導(dǎo)軌間運動平滑。 通過節(jié)流閥調(diào)整液壓缸油壓，調(diào)整施加于一對導(dǎo)軌副上的載荷。直線電機拖動下試樣平 臺往復(fù)運動，由三軸向力傳感器測得導(dǎo)軌副間摩擦力及導(dǎo)軌副上的載荷；由紅外測溫探 頭測量導(dǎo)軌副溫度，并在軟件中采用取均值的方法降低試驗誤差；由光電傳感器測得導(dǎo) 軌副往復(fù)運動次數(shù)；測量信號接入數(shù)據(jù)處理電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機預(yù)處理，再送入計算機由上位機軟件處理，計算導(dǎo)軌副間摩擦系數(shù)、導(dǎo)軌面溫升、往復(fù)運動速度及 試驗時間。
上述的機床導(dǎo)軌摩擦磨損試驗機，試驗對象為直線導(dǎo)軌或滾動導(dǎo)軌，可更換的滑軌 夾具安裝于下試樣平臺中間，直線導(dǎo)軌或滾動導(dǎo)軌安裝于上試驗夾具上。 本實用新型采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
1、 用貼塑導(dǎo)軌取代滾動導(dǎo)軌和常用滑動導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)低，承載能力高，且結(jié)構(gòu) 簡單加工方便，突破了傳統(tǒng)往復(fù)式摩擦磨損機壽命短的缺點。
2、 用液壓加載方式實現(xiàn)大載荷，并避免了杠桿加載方式在高速運動時易引起振動沖 擊的問題。
3、 下試樣平臺采用直線電機驅(qū)動，往復(fù)運動速度調(diào)節(jié)方便，寬行程。三軸向力傳感 器直接測量導(dǎo)軌副摩擦力，大大提高數(shù)據(jù)準確性。
4、 紅外測溫探頭測量導(dǎo)軌副溫升，并采用一運動周期內(nèi)取均值的方法，解決了導(dǎo)軌 副溫度直接測量的難題。
5、 特殊設(shè)計的下試樣平臺，可裝夾多種規(guī)格V型、A型滾動鋼導(dǎo)軌和直線導(dǎo)軌，試 驗范圍廣。


圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的側(cè)視圖。
圖3是本實用新型V型滾動鋼導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實用新型使用滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本實用新型使用直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1、直線電機，2、鉸鏈，3、底座，4、下試樣平臺，5、擋油板，6、上試 樣夾具，7、三軸向力傳感器，8、紅外測溫探頭，9、光電傳感器，10、第一傳感器安裝 支架，11、第二傳感器安裝支架，12、三軸向力傳感器上安裝板，13、活塞，14、液壓 缸蓋板，15、液壓缸，16、支撐桿，17、節(jié)流器，18、溢流閥，19、液壓油站，20、下 導(dǎo)軌試樣定位塊，21、下導(dǎo)軌試樣，22、擋塵板，23、上導(dǎo)軌試樣，24、上導(dǎo)軌試樣定 位塊，25、直線導(dǎo)軌滑軌夾具，26、直線導(dǎo)軌滑軌，27、直線導(dǎo)軌滑塊，28、楔塊，29、 直線導(dǎo)軌滑塊定位塊。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明-
如圖1、圖2所示，本實用新型包括試驗系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)包括直線電機1、 鉸鏈2、底座3、下試樣平臺4、擋油板5、上試樣夾具6、第一傳感器安裝支架10、第 二傳感器安裝支架ll、上安裝板12、活塞13、液壓缸蓋板14、液壓缸15、支撐桿16、 液壓油站19;檔油板5上設(shè)置下試樣平臺4，下試樣平臺4的一側(cè)通過絞鏈2與直線電 機1連接，下試樣平臺4的另一側(cè)分別設(shè)置第一傳感器安裝支架10、第二傳感器安裝支 架ll，檔油板5、下試樣平臺4、第一傳感器安裝支架IO、第二傳感器安裝支架11分別 設(shè)置底座3上，下試樣平臺4與底座3之間設(shè)置平-V導(dǎo)軌，平-V導(dǎo)軌表面貼塑處理，平 -V導(dǎo)軌設(shè)置在底座3的導(dǎo)軌槽內(nèi)；第一傳感器安裝支架IO、第二傳感器安裝支架ll之 間設(shè)置上試樣夾具6，上試樣夾具6的上設(shè)置上安裝板12，上安裝板12上設(shè)置活塞13， 活塞13上設(shè)置蓋板14，第一傳感器安裝支架10、第二傳感器安裝支架11分別通過支撐 桿16與蓋板14連接；蓋板14上設(shè)置液壓油缸15，液壓油缸15與液壓油站19連接；
測量系統(tǒng)包括三軸向力傳感器7、紅外測溫探頭8、光電傳感器9、數(shù)據(jù)采集電路及 計算機；三軸向力傳感器7設(shè)置在試樣夾具6與活塞13之間；紅外測溫探頭8安裝于底 座3上并垂直于導(dǎo)軌面布置；光電傳感器9垂直于導(dǎo)軌副運動方向安裝，并對準下試樣 平臺4側(cè)面。
比較好的是，本實用新型的導(dǎo)軌為表面貼塑處理的直線型平-V導(dǎo)軌，直線型平-V導(dǎo) 軌設(shè)置在底座3的導(dǎo)軌槽內(nèi)；
如圖3所示，比較好的是，本實用新型的導(dǎo)軌為V型滾動鋼導(dǎo)軌，V型滾動鋼導(dǎo)軌 設(shè)置在底座3的導(dǎo)軌槽內(nèi)。
比較好的是，本實用新型的液壓油缸15與液壓油站19之間的連接管道上分別設(shè)置 節(jié)流器17、溢流閥18。
圖4為本實用新型公開的V型滾動鋼導(dǎo)軌實施例。試驗前，將一對下導(dǎo)軌試樣21安 裝于下試樣平臺4上， 一對上導(dǎo)軌試樣23安裝于上試樣夾具6內(nèi)，并利用上試樣夾具6 一側(cè)的螺釘微調(diào)上導(dǎo)軌試樣23位置，至上下導(dǎo)軌間運動平滑。下導(dǎo)軌試樣21的一側(cè)設(shè) 置下導(dǎo)軌試樣定位塊20，另一側(cè)設(shè)置檔塵板22。上導(dǎo)軌試樣23的外側(cè)設(shè)置上導(dǎo)軌試樣 定位塊24。開啟液壓油站19，通過節(jié)流閥17調(diào)整液壓缸油壓，調(diào)整施加于導(dǎo)軌副上的 載荷。直線電機1拖動下試樣平臺4往復(fù)運動，由三軸向力傳感器7測得導(dǎo)軌副間摩擦力及導(dǎo)軌副上的載荷；由紅外測溫探頭8測量導(dǎo)軌副溫度，并采用取均值的方法降低試 驗誤差；由光電傳感器9測得導(dǎo)軌副往復(fù)運動次數(shù)；測量信號接入數(shù)據(jù)處理電路，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后送入單片機預(yù)處理，再經(jīng)RS232接口送入計算機由上位機軟件處理，計算導(dǎo)軌副 間摩擦系數(shù)、導(dǎo)軌面溫升、往復(fù)運動速度及試驗時間。
圖5為本實用新型公開的直線導(dǎo)軌實施例。更換第一傳感器安裝支架10，將紅外測 溫探頭8對準直線導(dǎo)軌滑軌26面試驗前，將直線導(dǎo)軌滑軌夾具25安裝于下試樣平臺4 中間安裝槽內(nèi)，通過側(cè)面螺釘鎖緊，直線導(dǎo)軌滑軌26安裝直線導(dǎo)軌滑軌夾具25中，直 線導(dǎo)軌滑塊27安裝于上試樣夾具6內(nèi)，并通過楔塊28夾緊，楔塊28位于直線導(dǎo)軌滑塊 27的右側(cè)，直線導(dǎo)軌滑塊27的左側(cè)設(shè)置直線導(dǎo)軌滑塊定位塊29。后續(xù)試驗步驟與V型 滾動鋼導(dǎo)軌實施例相同。
權(quán)利要求1、一種機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置，其特征在于包括試驗系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)包括直線電機(1)、鉸鏈(2)、底座(3)、下試樣平臺(4)、擋油板(5)、上試樣夾具(6)、第一傳感器安裝支架(10)、第二傳感器安裝支架(11)、上安裝板(12)、活塞(13)、液壓缸蓋板(14)、液壓缸(15)、支撐桿(16)、液壓油站(19)；檔油板(5)上設(shè)置下試樣平臺(4)，下試樣平臺(4)的一側(cè)通過絞鏈(2)與直線電機(1)連接，下試樣平臺(4)的另一側(cè)分別設(shè)置第一傳感器安裝支架(10)、第二傳感器安裝支架(11)，檔油板(5)、下試樣平臺(4)、第一傳感器安裝支架(10)、第二傳感器安裝支架(11)分別設(shè)置底座(3)上，下試樣平臺(4)與底座(3)之間設(shè)置導(dǎo)軌，導(dǎo)軌設(shè)置在底座(3)的導(dǎo)軌槽內(nèi)；第一傳感器安裝支架(10)、第二傳感器安裝支架(11)之間設(shè)置上試樣夾具(6)，上試樣夾具(6)的上設(shè)置上安裝板(12)，上安裝板(12)上設(shè)置活塞(13)，活塞(13)上設(shè)置蓋板(14)，第一傳感器安裝支架(10)、第二傳感器安裝支架(11)分別通過支撐桿(16)與蓋板(14)連接；蓋板(14)上設(shè)置液壓油缸(15)，液壓油缸(15)與液壓油站(19)連接；測量系統(tǒng)包括三軸向力傳感器(7)、紅外測溫探頭(8)、光電傳感器(9)、數(shù)據(jù)采集電路及計算機；三軸向力傳感器(7)設(shè)置在試樣夾具(6)與活塞(13)之間；紅外測溫探頭(8)安裝于底座(3)上并垂直于導(dǎo)軌面布置；光電傳感器(9)垂直于導(dǎo)軌副運動方向安裝，并對準下試樣平臺(4)側(cè)面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置，其特征在于上述導(dǎo)軌為 表面貼塑處理的直線型平-V導(dǎo)軌，直線型平-V導(dǎo)軌設(shè)置在底座(3)的導(dǎo)軌槽內(nèi)；
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置，其特征在于上述導(dǎo)軌為 V型滾動鋼導(dǎo)軌，V型滾動鋼導(dǎo)軌設(shè)置在底座(3)的導(dǎo)軌槽內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置，其特征在于上述液壓 油缸(15)與液壓油站(19)之間的連接管道上分別設(shè)置節(jié)流器(17)、溢流閥(18)。
專利摘要一種機床導(dǎo)軌摩擦磨損性能試驗裝置，涉及一種導(dǎo)軌副摩擦磨損試驗裝置，屬于摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括試驗系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)的擋油板上設(shè)置下試樣平臺，擋油板、下試樣平臺、第一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支架分別設(shè)置底座上，下試樣平臺與底座之間設(shè)置平-V導(dǎo)軌；第一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支架之間設(shè)置上試樣夾具，第一傳感器安裝支架、第二傳感器安裝支架分別通過支撐桿與蓋板連接。本實用新型實現(xiàn)了能夠模擬實際工況的新型機床導(dǎo)軌摩擦磨損試驗機，直接采用導(dǎo)軌作試樣，可用于導(dǎo)軌副材質(zhì)、潤滑介質(zhì)的快速評定，也可用于直線導(dǎo)軌副與滾動導(dǎo)軌副的加速壽命試驗的目的。
文檔編號G01N3/56GK201259483SQ20082004131
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者蔣書運 申請人:東南大學(xué)