CN104062114B - 一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，桥式箱体上设置有A、B、C三个定位孔；将压载荷加载机构固定在定位孔A中，进行法向压刚度测试加载；将拉载荷加载机构固定在定位孔A中，进行法向拉刚度测试加载；将压载荷加载机构固定在定位孔B中，进行侧向刚度测试加载；将扭矩加载机构固定在定位孔A中，进行绕Z轴角刚度测试加载；将扭矩加载机构固定在定位孔B中，进行绕Y轴角刚度测试加载；将扭矩加载机构固定在桥式箱体前面板的定位孔D中，进行绕X轴角刚度测试加载。本发明还公开了一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法。本发明的装置及方法，采用模块结构设计，能够实现不同规格导轨刚度测试需要。

Description

一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置及方法

技术领域

本发明属于机械设备制造技术领域，涉及一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，本发明还涉及一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法。

背景技术

滚动直线导轨副广泛应用于数控机床、机器人等数控装备中，是数控装备中运动部件实现低摩擦进给的主要功能部件。滚动直线导轨副是在导轨块与导轨条(支承导轨)之间放置滚动体(滚珠、滚柱)，从而实现导轨块与导轨条之间极低的滚动摩擦传动，由导轨块与导轨条之间部分(含滚动体)组成滚动直线导轨副结合部。滚动直线导轨副结合部刚度(即滚动导轨块与支承导轨条之间所形成的结合部刚度)直接影响着机床结构的整机静、动态性能。而影响滚动直线导轨副结合部刚度的因素较多，包括滚动体形式(滚珠型、滚柱型)及尺寸、滚动体数量及排列方式、滚道结构及尺寸、导轨块结构及尺寸、导轨条结构及尺寸、预紧力大小、润滑条件等，而且生产中由于滚动体、滚道形状及其尺寸误差的存在，导致滚动直线导轨副结合部刚度值具有一定的分散度，传统方法所给出的刚度值也只是基于赫兹理论计算出来的理论刚度值。因此只有通过实验方法才能准确测试出某个规格滚动直线导轨副结合部刚度，才能对提高和控制滚动直线导轨产品质量、开发新型导轨副产品及为机床结构特性分析提供滚动直线导轨副结合部刚度数据。

滚动直线导轨结合部具有六项刚度值，包括法向的拉、压及侧向三个线刚度，绕三个轴向的角刚度。各刚度的测试加载较为困难，目前还没有公开文献报道。另一方面，滚动直线导轨副的结构尺寸多种多样，且呈系列化，完成不同规格尺寸导轨副结合部刚度测试困难更大。

发明内容

本发明的目的提供一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，解决了现有技术条件下各刚度的测试加载较为困难，完成不同规格尺寸导轨副结合部刚度测试困难更大的问题。

本发明的另一目的提供一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法。

本发明采用的技术方案是，一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，包括桥式箱体与底板连接形成一个环形封闭结构，桥式箱体上设置有A、B、C三个定位孔；

将压载荷加载机构固定在定位孔A中，称为法向压载荷加载机构，用于实现法向压刚度测试加载；

将拉载荷加载机构固定在定位孔A中，用于实现法向拉刚度测试加载；

将压载荷加载机构固定在定位孔B中，用于实现侧向刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔A中，用于实现绕Z轴角刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔B中，用于实现绕Y轴角刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在桥式箱体前面板的定位孔D中，用于实现绕X轴角刚度测试加载。

本发明采用的另一技术方案是，一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法，利用权利要求上述的装置，

将压载荷加载机构固定在定位孔A中，进行法向压刚度测试加载；

将拉载荷加载机构固定在定位孔A中，进行法向拉刚度测试加载；

将压载荷加载机构固定在定位孔B中，进行侧向刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔A中，进行绕Z轴角刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔B中，进行绕Y轴角刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在桥式箱体前面板的定位孔D中，进行绕X轴角刚度测试加载，

然后测试导轨块及导轨条上位移传感器在多个不同位置上的位移变化，通过换算得到滚动导轨副结合部的三个线位移和三个角位移；绘制出相应的载荷与相应的线位移或角位移之间的拟合关系曲线，通过对该拟合曲线求导得到导轨副结合部的六项刚度函数曲线。

本发明的有益效果是，以滚动直线导轨副为试验对象，为了真实反映滚动直线导轨副在机床结构中的接触状况，本发明的测试装置设置有加载装置、导轨条支承装置等，通过变换不同加载方式可实现六项静刚度测试。在刚度测试中，采用在不同位置设置位移传感器，检测不同外载荷作用下的滚动直线导轨副结合部的变形(即导轨块与导轨条之间的相对位移)，通过对试验获取数据进行拟合处理，得到滚动直线导轨副结合部的变形与外载荷之间的函数关系曲线，通过对该关系函数求导，得到滚动直线导轨副结合部刚度。

本发明的方法，通过更换较少部分零件，能够适应不同规格尺寸的滚动直线导轨副结合部的六项静刚度测试，可测试出不同规格、不同预紧力条件下的滚动直线导轨副结合部刚度值，本发明方法无需换算直接测试出所加力矩载荷的大小，方便载荷度量和控制；不仅能够为滚动直线导轨副的性能及质量评价提供实验数据，而且可以为机床整机结构性能的预测分析及合理选配滚动直线导轨副提供依据，对新型滚动直线导轨副产品的设计开发具有重要意义。

附图说明

图1为导轨副坐标系定义示意图；

图2为导轨副坐标系投影视图，a为横向截面结构示意图，b为纵向结构示意图；

图3为导轨副法向拉、压刚度测试原理图，a为横向截面示意图，b为纵向结构示意图；

图4为本发明的导轨副侧向刚度测试原理图，a为横向截面示意图，b为纵向结构俯视图；

图5为本发明的导轨副绕X轴角刚度测试原理图，a为横向截面示意图，b为纵向结构俯视图；

图6为本发明的导轨副Y向角刚度测试原理图，a为横向截面示意图，b为纵向结构示意图；

图7为本发明的导轨副Z轴角刚度测试原理图，a为纵向结构俯视图，b为纵向结构侧视图；

图8为本发明采用的法向压刚度测试装置结构示意图；

图9为本发明采用的法向拉刚度测试装置结构示意图；

图10为本发明采用的侧向刚度测试装置结构示意图；

图11为本发明采用的绕Z轴角刚度测试加载装置示意图；

图12为本发明采用的绕Z轴角刚度测试加载装置外观示意图；

图13为本发明采用的绕Y轴角刚度测试加载装置示意图；

图14为本发明采用的绕Y轴角刚度测试加载装置外观示意图；

图15为本发明采用的绕X轴角刚度测试加载装置外观示意图；

图16为本发明采用的绕X轴角刚度测试加载装置示意图。

图中，1.导轨条，2.导轨块，3.滚动体，4.钢球，5.加力导杆A，6.导向套筒，7.力传感器A，8.过渡件，9.加力螺栓，10.加载套筒，11.桥式箱体，12.模拟连接件，13.模拟支承件，14.底板，15.扣板，16.拉力头，17.销，18.接杆，19.螺杆，20.定位压套，21.螺母，22.垫块，23.推力轴承，24.过渡块，25.力传感器B，26.加力导杆B，27.力臂杆，28.定位套，29.转轴，30.定位销A，31.扭矩传感器，32.定位销B，33.模拟连接板，34.加载螺栓，35.施力座，36.施力杆，37.前面板，38.过渡板B，39.过渡板A。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为导轨副坐标系定义示意图，图2为导轨副坐标系投影视图，导轨条1与导轨块2之间设置有多组滚动体3，其中，坐标原点O定义在上下四排滚动体3的对称位置面内，即X向、Y向、Z向对称面的相交处，导轨副坐标系XYZ-O位于导轨块2四排滚动体3的对称位置，Z轴垂直导轨块2顶面向上称为法向，位于其对称位置；X轴沿导轨块2运动方向，位于上下两排滚珠体3的对称轴位置及导轨块2沿X向的对称位置；Y轴垂直于导轨块2的侧面称为侧向，位于两列滚珠体3的对称位置。

本发明装置能够测试导轨副结合部的三个线刚度：即沿Z轴、Y轴的线刚度，包括法向的拉刚度(沿Z轴方向)和压刚度(沿Z轴反方向)和侧向刚度(沿Y轴方向)；本发明装置还能够测试导轨副结合部的三个角刚度：绕X、Y、Z轴的角刚度，分别用U、V、W表示，即绕X轴回转为U、绕Y轴回转为V、绕Z轴回转为W。

本发明方法采用滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，通过分别给导轨块在六个不同方向加载，包括法向拉载荷、法向压载荷、侧向力载荷、三个扭矩载荷，然后测试导轨块2及导轨条1上各个位移传感器在多个不同位置上的位移变化，通过换算得到滚动导轨副结合部的三个线位移和三个角位移；绘制出相应的力(力矩)载荷与相应的线(角)位移之间的拟合关系曲线，通过对该拟合曲线求导得到导轨副结合部的六项刚度值。

图3是本发明的导轨副结合部法向拉、压刚度测试原理图，参照a、b两向视图，测试导轨副结合部的法向压刚度时，沿Z轴反方向在导轨顶面D点处向下垂直加载，导轨副结合部变形通过位于XOZ平面内的四个微位移传感器进行测试，其位移量分别用U₁、U₂、U₃、U₄表示，其中位移量U₁、U₃通过设置在导轨块2上的两个微位移传感器实施，位移量U₂、U₄通过设置在导轨条1上的另外两个微位移传感器实施，则导轨副结合部变形量δ₁＝U₁-U₂＝U₃-U₄；然后，将导轨副结合部在不同法向压载荷作用下的变形值绘制成“法向压载荷-变形”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的法向压刚度变化曲线。

测试导轨副结合部的法向拉刚度时，沿Z轴方向在导轨顶面D点处垂直向上加载，导轨副结合部变形通过位于XOZ平面内的四个微位移传感器测量，其位移量分别用U₁、U₂、U₃、U₄表示，其中位移量U₁、U₃通过设置在导轨块2上的两个微位移传感器测试，位移量U₂、U₄通过设置在导轨条1上的另外两个微位移传感器测试，则导轨副结合部变形量δ₂＝U₁-U₂＝U₃-U₄；然后，将导轨副结合部在不同法向拉载荷作用下的变形值绘制成“法向拉载荷-变形”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的法向拉刚度变化曲线。

图4是本发明的导轨副侧向刚度测试原理图，参照a、b两向视图。测试导轨副结合部的侧向刚度时，沿Y方向垂直导轨块2的侧面在E点处加载F_Y，导轨副结合部变形通过位于YOX平面内的四个微位移传感器测量，其位移量分别用U₅、U₆、U₇、U₈表示，其中位移量U₆、U₈通过设置在导轨块2上的两个微位移传感器实施，位移量U₅、U₇通过设置在导轨条1上的另外两个微位移传感器实施，则导轨副结合部侧向变形量δ₂＝U₆-U₅＝U₈-U₇；然后，将不同侧向载荷F_Y下的结合部侧向变形δ₂绘制成“侧向载荷-变形”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的侧向静刚度变化曲线。

图5是本发明的导轨副结合部绕X轴角刚度测试原理图，参照a、b两向视图，测试导轨副结合部绕X轴角刚度时，直接在导轨块2端面(即与YOZ平面平行)施加力矩M_X，再通过三个微位移传感器测量导轨结合部变形，其中在YOZ平面内导轨块2的顶面G点设置有一个微位移传感器，测点G与Z轴距离为Y₁，测量沿Z轴向的位移U₉；在垂直导轨条1顶面的H₁、H₂点处分别设置有一个微位移传感器，测量点H₁、H₂与XOZ平面的距离均为Y₂，测量沿Z轴向的位移U₁₀、U₁₁，

则导轨块2绕X轴的绝对摆角为： ${\mathrm{\θ}}_{X1}=\frac{U_9}{Y_1},---\left(1\right)$

导轨条1绕X轴的绝对摆角为： ${\mathrm{\θ}}_{X1}=\frac{U_{10}+U_{11}}{2Y_2},---\left(2\right)$

导轨副结合部绕X轴的摆角为：θ_X＝θ_X1-θ_X2，(3)

通过上述力矩载荷M_x和绕X轴角位移θ_X，绘制出导轨副结合部的“力矩载荷M_X-角位移θ_X”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的绕X轴角刚度的变化曲线。

图6是本发明的导轨副绕Y向角刚度测试原理图，参照a、b两向视图，测试导轨副结合部绕Y轴角刚度时，直接在导轨块2的侧面(平行XOZ面)施加力矩M_Y；导轨副结合部绕Y轴的角位移通过位于XOZ平面内的四个微位移传感器测量后换算得到，位移量分别用U₁、U₂、U₃、U₄表示，其中位移量U₁、U₃通过设置在导轨块2上的两个微位移传感器测量；U₂、U₄通过设置在导轨条1上的另外两个微位移传感器测量；

规定位移量U₁、U₂、U₃、U₄沿Z轴方向为正，导轨块沿X方向的长度为L，则力矩M_Y所产生的导轨结合部绕Y轴的角位移为：

${\mathrm{\θ}}_Y=\frac{(U_1-U_2)-(U_3-U_4)}{L},---\left(4\right)$

根据上述力矩载荷M_Y与绕Y轴角位移θ_Y对应数据，绘制导轨副结合部绕Y轴“力矩载荷M_Y-角位移θ_Y”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的绕Y轴角刚度的变化曲线。

图7是本发明的导轨副绕Z轴角刚度测试原理图，参照a、b两向视图，测试导轨副结合部绕Z轴角刚度时，直接在导轨块2的顶面(平行XOZ面)施加力矩M_Z，导轨副结合部绕Z轴角位移通过位于XOY平面内的四个微位移传感器测量后换算得到，其位移量分别用U₅、U₆、U₇、U₈表示；其中，位移量U₆、U₈通过设置在导轨块2上的两个微位移传感器测量；位移量U₅、U₇通过设置在导轨条1上的另外两个微位移传感器测量；

规定位移量U₅、U₆、U₇、U₈沿Y轴+方向为正，导轨块沿X方向的长度为L，则力矩M_Z所产生的导轨结合部绕Z轴的角位移为：

${\mathrm{\θ}}_Z=\frac{(U_6-U_5)-(U_8-U_7)}{L},---\left(5\right)$

通过上述力矩载荷M_Z与绕Z轴角位移θ_Z，绘制导轨副结合部的“力矩载荷M_Z-角位移θ_Z”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的绕Z轴角刚度的变化曲线。

本发明方法依赖的滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置是，包括桥式箱体11与底板14连接，形成一个环形封闭结构，桥式箱体11上设置有A、B、C三个定位孔，通过模拟支承件13在底板14上的定位，使被测试导轨结合部与桥式箱体11上A、B、C三个定位孔之间具有定位关系；将压载荷加载机构固定在定位孔A中，用于实现法向压刚度测试加载；将拉载荷加载机构固定在定位孔A中，用于实现法向拉刚度测试加载；将压载荷加载机构固定在定位孔B中，用于实现侧向刚度测试加载；将扭矩加载机构固定在定位孔A中，用于实现绕Z轴角刚度测试加载；将扭矩加载机构固定在定位孔B中，用于实现绕Y轴角刚度测试加载；将扭矩加载机构固定在桥式箱体11前面板37的定位孔D中，用于实现绕X轴角刚度测试加载，上述结构保证了能够通过更换不同加载机构及其安装位置，快速实现滚动直线导轨结合部的六项刚度测试。

图8是本发明的法向压刚度测试加载装置示意图，被测试导轨结合部由导轨条1、导轨块2及滚动体3组成，法向压载荷加载机构是，包括在桥式箱体11上部的定位孔A中套装有导向套筒6，导向套筒6中穿有加力导杆A5，导向套筒6上端固定安装有加载套筒10，加载套筒10上盖中套装有加力螺栓9，加力螺栓9向下通过过渡件8、力传感器A7与加力导杆A5连接，加力导杆A5下端面通过钢球4与模拟连接件12接触，模拟连接件12压接在导轨块2上，导轨条1固定在模拟支承件13上，模拟支承件13固定在底板14上；桥式箱体11与底板14固定联接形成一个环形封闭结构。

上述的加力螺栓9、过渡件8、力传感器A7、加力导杆A5、钢球4、导向套筒6和加载套筒10组成法向压载荷加载机构；法向压载荷加载机构是通过桥式箱体11上的定位孔A定位的。加载前，将模拟支承件13固定在底板14上，将导轨条1固定在模拟支承件13上，在导轨块2上面固定好模拟连接件12；将桥式箱体11与底板14固定联接形成一个环形封闭结构；加载时，拧动加力螺栓9依靠加载套筒10将作用力向下依次通过过渡件8、力传感器A7、加力导杆A5、钢球4将法向载荷作用在模拟连接件12上，从而实现对被测试导轨结合部的法向压力加载，所加的法向压力载荷数据通过力传感器A7测得，导向套筒6用于加力导杆A5的导向，保证垂直加载于导轨块2上；模拟支承件13与桥式箱体11的定位关系保证了所加载荷位于被测试导轨副的XOZ平面内；通过导轨块2在导轨条1上的移动调节，使载荷通过钢球4作用在YOZ面内(即沿-Z加载)；这样就实现了导轨副结合部的法向压载荷加载。

通过模拟连接件12使载荷均匀施加在导轨块2的表面，以模拟实际的受力状况。随着被测试导轨副规格的不同，通过更换模拟支承件13和模拟连接件12即可实现本发明装置对不同规格导轨副结合部的法向压刚度测试，通过前述方法即可绘制出“压载荷-压位移”的关系曲线，进而得到法向压刚度曲线。

图9为滚动导轨结合部法向拉刚度测试加载装置示意图。在桥式箱体11上部的定位孔A中去掉图8所示的法向压载荷加载装置，换上拉载荷加载机构。拉载荷加载机构结构是，在桥式箱体11的定位孔A上端沿固定有定位压套20，定位压套20向上依次设置有力传感器B25、过渡块24、推力轴承23、垫块22及螺母21，螺母21中螺纹套装有螺杆19，螺杆19下端与接杆18固定连接，接杆18下端通过销17与拉力头16铰接，拉力头16与扣板15活动连接，扣板15与导轨块2固定连接，导轨条1通过模拟支承件13固定在底板14上。

这样通过拧动螺母21，提升螺杆19将拉载荷作用在导轨块2上，螺母21将压力通过垫块22、推力轴承23、过渡块24作用在力传感器B25上，通过力传感器B25测得螺杆19的拉力大小，从而实现对被测试导轨副结合部的法向拉载荷的加载。模拟支承件13与桥式箱体11的定位关系保证使所加载荷位于被测试导轨副的XOZ平面内；同时通过扣板15与拉力头16定位关系，保证所加载荷位于YOZ面内(即沿Z轴正方向加载)，实现导轨副结合部的拉载荷加载；通过前述方法绘制出“拉载荷-拉位移”的关系曲线，进而得到法向拉刚度曲线。

通过扣板15使拉载荷均匀施加在导轨块2的表面；随着被测试导轨副规格的不同，通过更换模拟支承件13和扣板15实现对不同规格导轨副结合部的法向拉刚度测试。

图10为滚动导轨侧向刚度测试加载装置示意图。将图8所示的加载机构移到桥式箱体11一侧的定位孔B中(图10实施例为左侧定位孔B)，将其中的导柱5更换为加力导杆B26(主要是为了适应不同规格尺寸导轨需要)，即可实现侧向加载，其余结构不变，定位孔B保证所加载荷通过导轨副XOY面，通过调节导轨块2使所加载荷通过Y轴，来满足被测试导轨副结合部的侧向载荷加载需要。

图11为滚动导轨绕Z轴角刚度测试加载装置示意图。在桥式箱体11的定位孔A中安装扭矩加载机构，该扭矩加载机构的结构是，桥式箱体11的定位孔A中安装有定位套28，定位套28套装有转轴29，转轴29上端与力臂杆27传动连接，转轴29下端通过扭矩传感器31与模拟连接板33固连，扭矩传感器31的上下端分别设置有定位销A30和定位销B32，以保证扭矩传感器31与其上下两个零件同轴，模拟连接板33向下与导轨块2固连，导轨条1通过模拟支承件13固定在底板14上。

加载时，扭矩通过力臂杆27施加给转轴29，转轴29与扭矩传感器31固连，扭矩传感器31与模拟连接板33固连，模拟连接板33与导轨块2固连，从而使转轴29所产生的扭矩Mz施加给导轨块2。转轴29通过轴承支承在定位套28中，定位套28固定在桥式箱体11上方定位孔A中，转轴29、扭矩传感器31、模拟连接板33分别通过定位销A30、定位销B32与定位孔A保持同轴，从而使所加扭矩绕被测试导轨结合部的Z轴方向。

图12为本发明的绕Z轴角刚度测试加载装置外观示意图。为了保持所加扭矩稳定，在桥式箱体11上表面固定安装有施力座35，施力座35中设置有加载螺栓34，加载螺栓34通过施力杆36推动力臂杆27，力臂杆27与转轴29传动连接，将扭矩力作用在转轴29上，从而实现扭矩的定量调节与控制。

图13为滚动导轨绕Y轴角刚度测试加载装置示意图。将图11所示的扭矩加载机构安装在桥式箱体11的定位孔B中，给转轴29重新连接一个对应位置的施力座35，将扭矩传感器31通过过渡板B38与模拟连接板33的侧面固定连接，从而实现绕导轨副结合部Y轴的扭矩加载。

图14为本发明的绕Y轴角刚度测试加载装置外观示意图。将施力座35固定在桥式箱体11上方的另一对应位置，用于推动转轴29的转动，即可实现绕Y轴扭矩的定量调节与控制。

图15为本发明的绕X轴角刚度测试加载装置外观示意图。在桥式箱体11的前面固定安装一个前面板37，前面板37中部设置有定位孔D，将前述扭矩加载机构安装到前面板37的定位孔D中，该定位孔D与导轨结合部的X轴同轴，将施力座35固定在桥式箱体11上方对应位置，加载螺栓34通过施力杆36推动力臂杆27，将扭矩力作用在转轴29上，可实现绕X轴扭矩的定量调节与控制。

图16为滚动导轨绕X轴角刚度测试加载装置示意图(图15的侧视图)。为了给扭矩加载机构留出空间，将被测试导轨结合部及模拟支承件13向底座14的一侧移动一段距离后固定；扭矩传感器31通过过渡板A39与模拟连接件31固定连接；前面板37定位孔D与导轨结合部X轴同轴，从而使所加扭矩绕导轨结合部X轴。

Claims (7)

1.一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，其特征在于，包括桥式箱体(11)，桥式箱体(11)与底板(14)连接形成一个环形封闭结构，在桥式箱体(11)上盖板中竖直开有定位孔A，在桥式箱体(11)一侧板中水平开有定位孔B，在桥式箱体(11)相对的另一侧板中水平开有定位孔C，在桥式箱体(11)的前面板(37)中水平开有定位孔D；

还包括压载荷加载机构、拉载荷加载机构及扭矩加载机构，

当需要进行法向压刚度测试加载时，就将压载荷加载机构固定安装在定位孔A中；

当需要进行法向拉刚度测试加载时，就将拉载荷加载机构固定安装在定位孔A中；

当需要进行侧向刚度测试加载时，就将压载荷加载机构固定安装在定位孔B中；

当需要进行绕Z轴角刚度测试加载时，就将扭矩加载机构固定安装在定位孔A中；

当需要进行绕Y轴角刚度测试加载时，就将扭矩加载机构固定安装在定位孔B中；

当需要进行绕X轴角刚度测试加载时，就将扭矩加载机构固定安装在定位孔D中，

所述的法向压载荷加载机构的结构是，包括导向套筒(6)，导向套筒(6)中穿有加力导杆A(5)，导向套筒(6)上端固定安装有加载套筒(10)，加载套筒(10)上盖中套装有加力螺栓(9)，加力螺栓(9)向下通过过渡件(8)、力传感器A(7)与加力导杆A(5)连接，加力导杆A(5)下端面通过钢球(4)与模拟连接件(12)接触，模拟连接件(12)压接在导轨块(2)上，导轨条(1)固定在模拟支承件(13)上，模拟支承件(13)固定在底板(14)上；

所述的拉载荷加载机构的结构是，包括定位压套(20)，定位压套(20)向上依次设置有力传感器B(25)、过渡块(24)、推力轴承(23)、垫块(22)及螺母(21)，螺母(21)中螺纹套装有螺杆(19)，螺杆(19)下端与接杆(18)固定连接，接杆(18)下端通过销(17)与拉力头(16)铰接，拉力头(16)与扣板(15)活动连接，扣板(15)与导轨块(2)固定连接，导轨条(1)通过模拟支承件(13)固定在底板(14)上。

2.根据权利要求1所述的滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，其特征在于：所述的扭矩加载机构的结构是，包括定位套(28)，定位套(28)中套装有转轴(29)，转轴(29)一端与力臂杆(27)传动连接，转轴(29)另一端通过扭矩传感器(31)与模拟连接板(33)固连，扭矩传感器(31)的两端分别设置有定位销A(30)和定位销B(32)，模拟连接板(33)再与导轨块(2)固连，导轨条(1)通过模拟支承件(13)与底板(14)连接。

3.根据权利要求2所述的滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，其特征在于：所述的转轴(29)对应有一个施力座(35)，施力座(35)固定安装在桥式箱体(11)外表面，施力座(35)中设置有加载螺栓(34)，加载螺栓(34)通过施力杆(36)与力臂杆(27)传动连接。

4.一种滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的滚动直线导轨副结合部静刚度测试装置，

将压载荷加载机构固定在定位孔A中，进行法向压刚度测试加载；

将拉载荷加载机构固定在定位孔A中，进行法向拉刚度测试加载；

将压载荷加载机构固定在定位孔B中，进行侧向刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔A中，进行绕Z轴角刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔B中，进行绕Y轴角刚度测试加载；

将扭矩加载机构固定在定位孔D中，进行绕X轴角刚度测试加载，

然后测试导轨块(2)及导轨条(1)上位移传感器在多个不同位置上的位移变化，通过换算得到滚动导轨副结合部的三个线位移和三个角位移；绘制出相应的载荷与相应的线位移或角位移之间的拟合关系曲线，通过对该拟合关系曲线求导得到导轨副结合部的六项刚度函数曲线。

5.根据权利要求4所述的滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法，其特征在于，测试导轨副结合部的法向压刚度时，沿Z轴反方向在导轨顶面D点处向下垂直加载，导轨副结合部变形通过位于XOZ平面内的四个微位移传感器进行测试，其位移量分别用U₁、U₂、U₃、U₄表示，其中位移量U₁、U₃通过设置在导轨块(2)上的两个微位移传感器实施，位移量U₂、U₄通过设置在导轨条(1)上的另外两个微位移传感器实施，则导轨副结合部变形量δ₁＝U₁-U₂＝U₃-U₄；然后，将导轨副结合部在不同法向压载荷作用下的变形值绘制成“法向压载荷-变形”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的法向压刚度变化曲线；

测试导轨副结合部的法向拉刚度时，沿Z轴方向在导轨顶面D点处垂直向上加载，导轨副结合部变形通过位于XOZ平面内的四个微位移传感器测量，其位移量分别用U₁′、U₂′、U₃′、U₄′表示，其中位移量U₁′、U₃′通过设置在导轨块(2)上的两个微位移传感器测试，位移量U₂′、U₄′通过设置在导轨条(1)上的另外两个微位移传感器测试，则导轨副结合部变形量δ₁′＝U₁′-U₂′＝U₃′-U₄′；然后，将导轨副结合部在不同法向拉载荷作用下的变形值绘制成“法向拉载荷-变形”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的法向拉刚度变化曲线。

6.根据权利要求4所述的滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法，其特征在于，测试导轨副结合部的侧向刚度时，沿Y方向垂直导轨块(2)的侧面在E点处加载F_Y，导轨副结合部变形通过位于YOX平面内的四个微位移传感器测量，其位移量分别用U₅、U₆、U₇、U₈表示，其中位移量U₆、U₈通过设置在导轨块(2)上的两个微位移传感器实施，位移量U₅、U₇通过设置在导轨条(1)上的另外两个微位移传感器实施，则导轨副结合部侧向变形量δ₂＝U₆-U₅＝U₈-U₇；然后，将不同侧向载荷F_Y下的结合部侧向变形δ₂绘制成“侧向载荷-变形”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的侧向静刚度变化曲线。

7.根据权利要求4所述的滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法，其特征在于，

1)测试导轨副结合部绕X轴角刚度时，直接在导轨块(2)端面施加力矩M_X，再通过三个微位移传感器测量导轨结合部变形，其中在YOZ平面内导轨块(2)的顶面G点设置有一个微位移传感器，测点G与Z轴距离为Y₁，测量沿Z轴向的位移U₉；在垂直导轨条(1)顶面的H₁、H₂点处分别设置有一个微位移传感器，测量点H₁、H₂与XOZ平面的距离均为Y₂，测量沿Z轴向的位移U₁₀、U₁₁，

则导轨块(2)绕X轴的绝对摆角为： ${\mathrm{\θ}}_{X1}=\frac{U_9}{Y_1},---\left(1\right)$

导轨条(1)绕X轴的绝对摆角为：

θ_X2＝(U₁₀+U₁₁)/(2Y₂)，(2)

导轨副结合部绕X轴的摆角为：θ_X＝θ_X1-θ_X2，(3)

通过上述力矩M_x和绕X轴角位移θ_X，绘制出导轨副结合部的“力矩载荷M_X-角位移θ_X”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的绕X轴角刚度的变化曲线；

2)测试导轨副结合部绕Y轴角刚度时，直接在导轨块(2)的侧面平行XOZ面施加力矩M_Y；导轨副结合部绕Y轴的角位移通过位于XOZ平面内的四个微位移传感器测量后换算得到，位移量分别用U₁、U₂、U₃、U₄表示，其中位移量U₁、U₃通过设置在导轨块(2)上的两个微位移传感器测量；U₂、U₄通过设置在导轨条(1)上的另外两个微位移传感器测量；

规定位移量U₁、U₂、U₃、U₄沿Z轴方向为正，导轨块沿X方向的长度为L，则力矩M_Y所产生的导轨结合部绕Y轴的角位移为：

${\mathrm{\θ}}_Y=\frac{(U_1-U_2)-(U_3-U_4)}{L},---\left(4\right)$

根据上述力矩M_Y与绕Y轴角位移θ_Y对应数据，绘制导轨副结合部绕Y轴“力矩载荷M_Y-角位移θ_Y”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的绕Y轴角刚度的变化曲线；

3)测试导轨副结合部绕Z轴角刚度时，直接在导轨块(2)的顶面平行XOZ面施加力矩M_Z，导轨副结合部绕Z轴角位移通过位于XOY平面内的四个微位移传感器测量后换算得到，其位移量分别用U₅、U₆、U₇、U₈表示；其中，位移量U₆、U₈通过设置在导轨块(2)上的两个微位移传感器测量；位移量U₅、U₇通过设置在导轨条(1)上的另外两个微位移传感器测量；

规定位移量U₅、U₆、U₇、U₈沿Y轴+方向为正，导轨块沿X方向的长度为L，则力矩M_Z所产生的导轨结合部绕Z轴的角位移为：

${\mathrm{\θ}}_Z=\frac{(U_6-U_5)-(U_8-U_7)}{L},---\left(5\right)$

通过上述力矩载荷M_Z与绕Z轴角位移θ_Z，绘制导轨副结合部的“力矩载荷M_Z-角位移θ_Z”的关系曲线，再拟合成函数，通过对该函数求导，得到导轨副结合部的绕Z轴角刚度的变化曲线。