CN101339112A - 机床导轨摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

机床导轨摩擦磨损试验机，涉及一种导轨副摩擦磨损试验装置，属于摩擦学技术领域。本发明包括试验系统和测量系统，试验系统的档油板上设置下试样平台，档油板、下试样平台、第一传感器安装支架、第二传感器安装支架分别设置底座上，下试样平台与底座之间设置平－V导轨；第一传感器安装支架、第二传感器安装支架之间设置上试样夹具，第一传感器安装支架、第二传感器安装支架分别通过支撑杆与盖板连接。本发明实现了能够模拟实际工况的新型机床导轨摩擦磨损试验机，直接采用导轨作试样，可用于导轨副材质、润滑介质的快速评定，也可用于直线导轨副与滚动导轨副的加速寿命试验的目的。

Description

机床导轨摩擦磨损试验机

技术领域

本发明涉及一种导轨副摩擦磨损试验装置，具体涉及V型、Λ型滚动钢导轨和直线导轨摩擦磨损试验装置，属于摩擦学技术领域。

背景技术

滚动导轨具有运动灵敏度高，摩擦力小，低速运动平稳等优点，是机床中常用的运动部件，近年来生产的直线滚动导轨副因其对安装基准面要求不高且安装调整方便，在机床行业中也逐渐得到推广和应用。导轨的使用寿命对机床加工精度、寿命都有着直接影响。机床使用一定时间后，导轨面出现不均匀磨损，并伴随滚动体疲劳点蚀，引起主轴安装滑板在水平面和垂直面内发生偏移，导致工件加工精度下降。因而希望改善导轨副结构、材料、表面处理工艺、润滑方式等参数，降低导轨副磨损，尽量延长导轨使用时间，提高机床寿命；同时开发一种快速评价直线导轨寿命的试验手段，为产品选择提供依据。

目前尚未见应用于导轨副的专用摩擦磨损装置。标准摩擦磨损机如美国CETR公司UMT-2型摩擦磨损机，最大载荷1000N，能模拟线性往复运动，但经验表明，在标准摩擦机上进行的试样试验往往与实际使用试验无良好对应关系。且采用试样试验研究材料摩擦学特性的传统往复式摩擦磨损试验机中，下试样平台多利用普通滑动导轨作支承导向部件或利用滚动支承，前者局限在于摩擦力大，后者在大载荷时点接触或线接触下导轨副疲劳问题明显。同时，试验载荷常使用杠杆加载或或者重物直接加载，载荷范围有限。往复运动机构多采用曲柄滑块，滑块行程调节范围不大。当被试件为额定载荷大，摩擦系数小的直线或滚动导轨时，传统往复式摩擦磨损装置的寿命、载荷范围和测量精度不能满足试验要求。

发明内容

本发明目的是提供一种能够模拟实际工况的新型(直线)滚动导轨摩擦磨损试验机，直接采用导轨作试样，可用于导轨副材质、润滑介质的快速评定，也可用于直线导轨副与滚动导轨副的加速寿命试验的机床导轨摩擦磨损试验机。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明包括试验系统和测量系统，试验系统包括直线电机、铰链、底座、下试样平台、挡油板、上试样夹具、第一传感器安装支架、第二传感器安装支架、上安装板、活塞、液压缸盖板、液压缸、支撑杆、液压油站；档油板上设置下试样平台，下试样平台的一侧通过绞链与直线电机连接，下试样平台的另一侧分别设置第一传感器安装支架、第二传感器安装支架，档油板、下试样平台、第一传感器安装支架、第二传感器安装支架分别设置底座上，下试样平台与底座之间设置平-V导轨，平-V导轨表面贴塑处理，平-V导轨设置在底座的导轨槽内；第一传感器安装支架、第二传感器安装支架之间设置上试样夹具，上试样夹具的上设置上安装板，上安装板上设置活塞，活塞上设置盖板，第一传感器安装支架、第二传感器安装支架分别通过支撑杆与盖板连接；盖板上设置液压油缸，液压油缸与液压油站连接；测量系统包括三轴向力传感器、红外测温探头、光电传感器、数据采集电路及计算机；三轴向力传感器设置在试样夹具与活塞之间；红外测温探头安装于底座上并垂直于导轨面布置；光电传感器垂直于导轨副运动方向安装，并对准下试样平台侧面。

比较好的是，本发明的导轨为表面贴塑处理的直线型平-V导轨，直线型平-V导轨设置在底座的导轨槽内；

比较好的是，本发明的导轨为V型滚动钢导轨，V型滚动钢导轨设置在底座的导轨槽内。

比较好的是，本发明的液压油缸与液压油站之间的连接管道上分别设置节流器、溢流阀。

本发明的一对下导轨试样安装于下试样平台上，一对上导轨试样安装于上试样夹具内，并利用上试样夹具一侧的螺钉微调上导轨试样位置，保证上下导轨间运动平滑。通过节流阀调整液压缸油压，调整施加于一对导轨副上的载荷。直线电机拖动下试样平台往复运动，由三轴向力传感器测得导轨副间摩擦力及导轨副上的载荷；由红外测温探头测量导轨副温度，并在软件中采用取均值的方法降低试验误差；由光电传感器测得导轨副往复运动次数；测量信号接入数据处理电路，经A/D转换后送入单片机预处理，再送入计算机由上位机软件处理，计算导轨副间摩擦系数、导轨面温升、往复运动速度及试验时间。

上述的机床导轨摩擦磨损试验机，试验对象为直线导轨或滚动导轨，可更换的滑轨夹具安装于下试样平台中间，直线导轨或滚动导轨安装于上试验夹具上。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、用贴塑导轨取代滚动导轨和常用滑动导轨，其摩擦系数低，承载能力高，且结构简单加工方便，突破了传统往复式摩擦磨损机寿命短的缺点。

2、用液压加载方式实现大载荷，并避免了杠杆加载方式在高速运动时易引起振动冲击的问题。

3、下试样平台采用直线电机驱动，往复运动速度调节方便，宽行程。三轴向力传感器直接测量导轨副摩擦力，大大提高数据准确性。

4、红外测温探头测量导轨副温升，并采用一运动周期内取均值的方法，解决了导轨副温度直接测量的难题。

5、特殊设计的下试样平台，可装夹多种规格V型、Λ型滚动钢导轨和直线导轨，试验范围广。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是本发明V型滚动钢导轨的结构示意图。

图4是本发明使用滚动导轨的结构示意图。

图5是本发明使用直线导轨的结构示意图。

附图中：1、直线电机，2、铰链，3、底座，4、下试样平台，5、挡油板，6、上试样夹具，7、三轴向力传感器，8、红外测温探头，9、光电传感器，10、第一传感器安装支架，11、第二传感器安装支架，12、三轴向力传感器上安装板，13、活塞，14、液压缸盖板，15、液压缸，16、支撑杆，17、节流器，18、溢流阀，19、液压油站，20、下导轨试样定位块，21、下导轨试样，22、挡尘板，23、上导轨试样，24、上导轨试样定位块，25、直线导轨滑轨夹具，26、直线导轨滑轨，27、直线导轨滑块，28、楔块，29、直线导轨滑块定位块，30、导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1、图2所示，本发明包括试验系统和测量系统，试验系统包括直线电机1、铰链2、底座3、下试样平台4、挡油板5、上试样夹具6、第一传感器安装支架10、第二传感器安装支架11、上安装板12、活塞13、液压缸盖板14、液压缸15、支撑杆16、液压油站19；档油板5上设置下试样平台4，下试样平台4的一侧通过绞链2与直线电机1连接，下试样平台4的另一侧分别设置第一传感器安装支架10、第二传感器安装支架11，档油板5、下试样平台4、第一传感器安装支架10、第二传感器安装支架11分别设置底座3上，下试样平台4与底座3之间设置平-V导轨，平-V导轨表面贴塑处理，平-V导轨设置在底座3的导轨槽内；第一传感器安装支架10、第二传感器安装支架11之间设置上试样夹具6，上试样夹具6的上设置上安装板12，上安装板12上设置活塞13，活塞13上设置盖板14，第一传感器安装支架10、第二传感器安装支架11分别通过支撑杆16与盖板14连接；盖板14上设置液压油缸15，液压油缸15与液压油站19连接；

测量系统包括三轴向力传感器7、红外测温探头8、光电传感器9、数据采集电路及计算机；三轴向力传感器7设置在试样夹具6与活塞13之间；红外测温探头8安装于底座3上并垂直于导轨面布置；光电传感器9垂直于导轨副运动方向安装，并对准下试样平台4侧面。

比较好的是，本发明的导轨30为表面贴塑处理的直线型平-V导轨，直线型平-V导轨设置在底座3的导轨槽内；

如图3所示，比较好的是，本发明的导轨30为V型滚动钢导轨，V型滚动钢导轨设置在底座3的导轨槽内。

比较好的是，本发明的液压油缸15与液压油站19之间的连接管道上分别设置节流器17、溢流阀18。

图4为本发明公开的V型滚动钢导轨实施例。试验前，将一对下导轨试样21安装于下试样平台4上，一对上导轨试样23安装于上试样夹具6内，并利用上试样夹具6一侧的螺钉微调上导轨试样23位置，至上下导轨间运动平滑。下导轨试样21的一侧设置下导轨试样定位块20，另一侧设置档尘板22。上导轨试样23的外侧设置上导轨试样定位块24。开启液压油站19，通过节流阀17调整液压缸油压，调整施加于导轨副上的载荷。直线电机1拖动下试样平台4往复运动，由三轴向力传感器7测得导轨副间摩擦力及导轨副上的载荷；由红外测温探头8测量导轨副温度，并采用取均值的方法降低试验误差；由光电传感器9测得导轨副往复运动次数；测量信号接入数据处理电路，经A/D转换后送入单片机预处理，再经RS232接口送入计算机由上位机软件处理，计算导轨副间摩擦系数、导轨面温升、往复运动速度及试验时间。

图5为本发明公开的直线导轨实施例。更换第一传感器安装支架10，将红外测温探头8对准直线导轨滑轨26面试验前，将直线导轨滑轨夹具25安装于下试样平台4中间安装槽内，通过侧面螺钉锁紧，直线导轨滑轨26安装直线导轨滑轨夹具25中，直线导轨滑块27安装于上试样夹具6内，并通过楔块28夹紧，楔块28位于直线导轨滑块27的右侧，直线导轨滑块27的左侧设置直线导轨滑块定位块29。后续试验步骤与V型滚动钢导轨实施例相同。

Claims (4)

1、一种机床导轨摩擦磨损试验机，其特征在于包括试验系统和测量系统，试验系统包括直线电机(1)、铰链(2)、底座(3)、下试样平台(4)、挡油板(5)、上试样夹具(6)、第一传感器安装支架(10)、第二传感器安装支架(11)、上安装板(12)、活塞(13)、液压缸盖板(14)、液压缸(15)、支撑杆(16)、液压油站(19)；档油板(5)上设置下试样平台(4)，下试样平台(4)的一侧通过绞链(2)与直线电机(1)连接，下试样平台(4)的另一侧分别设置第一传感器安装支架(10)、第二传感器安装支架(11)，档油板(5)、下试样平台(4)、第一传感器安装支架(10)、第二传感器安装支架(11)分别设置底座(3)上，下试样平台(4)与底座(3)之间设置导轨(30)，导轨(30)设置在底座(3)的导轨槽内；第一传感器安装支架(10)、第二传感器安装支架(11)之间设置上试样夹具(6)，上试样夹具(6)的上设置上安装板(12)，上安装板(12)上设置活塞(13)，活塞(13)上设置盖板(14)，第一传感器安装支架(10)、第二传感器安装支架(11)分别通过支撑杆(16)与盖板(14)连接；盖板(14)上设置液压油缸(15)，液压油缸(15)与液压油站(19)连接；

测量系统包括三轴向力传感器(7)、红外测温探头(8)、光电传感器(9)、数据采集电路及计算机；三轴向力传感器(7)设置在试样夹具(6)与活塞(13)之间；红外测温探头(8)安装于底座(3)上并垂直于导轨面布置；光电传感器(9)垂直于导轨副运动方向安装，并对准下试样平台(4)侧面。

2、根据权利要求1所述的机床导轨摩擦磨损试验机，其特征在于上述导轨(30)为表面贴塑处理的直线型平-V导轨，直线型平-V导轨设置在底座(3)的导轨槽内；

3、根据权利要求1所述的机床导轨摩擦磨损试验机，其特征在于上述导轨(30)为V型滚动钢导轨，V型滚动钢导轨设置在底座(3)的导轨槽内。

4、根据权利要求1所述的直线滚动导轨摩擦磨损试验机，其特征在于：上述液压油缸(15)与液压油站(19)之间的连接管道上分别设置节流器(17)、溢流阀(18)。

Images