CN106563971B - 一种液体静压导轨油腔压力分布的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体静压导轨油腔压力分布的检测装置，所述检测装置包括导轨底座、导轨侧板、进油通道、油腔模块、压力传感器、溜板、导轨压板、压力测量通道，其中：所述导轨侧板、导轨压板和导轨底座构成导轨，导轨侧板固定安装在导轨底座上，导轨压板固定安装在导轨侧板上，在导轨侧板、导轨压板以及导轨底座上打孔作为压力测量通道；所述压力传感器安装在压力测量通道的出油口处；所述油腔模块和溜板构成导轨运动件，油腔模块设置在导轨内，溜板固定安装在油腔模块上，溜板侧面开有进油通道，进油通道与油腔模块的油路相通。本发明通过在液体静压导轨上布置油腔压力测试点，有效地解决了液体静压导轨油腔内压力分布的检测问题。

Description

一种液体静压导轨油腔压力分布的检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测超精密加工机床液体静压支承部件重要技术参数的装置，具体涉及一种液体静压导轨油腔压力分布的检测装置。

背景技术

液体静压导轨是超精密加工机床重要的支承部件，具有运动精度高、承载大、刚度高、阻尼特性好、爬行小、隔振性能好等特点。液体静压导轨依靠运动件与底座之间形成的油垫起到支承作用，在液体静压导轨的设计和装配过程中，通过在每个油腔入油口安装节流器达到调节油腔压力、提高导轨刚度的目的。液体静压导轨的油腔压力是一项极其重要的技术参数，对于指导液体静压导轨设计、装配，优化导轨结构参数以及检测和提高导轨的承载力、刚度等性能具有重要的意义。但是，液体静压导轨的油腔内部空间有限，运动件与导轨底座之间是数十个微米的小间距，并且高压油经过封油边与大气相通，压力迅速下降，难以在不改变导轨结构的前提下就直接测量油腔压力；油腔压力的测量现在多是只通过测量供油压力，再根据经验推算油腔压力，这种方法很难准确地得到油腔压力，特别是对于不同导轨类型、油腔形状等条件很难提出通用的油腔压力推算经验公式与方法。

在液体静压导轨工作过程中，虽然系统配有过滤装置，但是杂质不可避免进入油路影响节流器等重要导轨部件的性能，甚至造成一定的堵塞，并且当导轨出现堵塞现象时，由于存在多个节流器，难以确定堵塞节流器的具体位置和数量，通过检测油腔压力可以直观地判断节流器的堵塞数量和位置，另一方面，由于节流器孔径较小，其一致性对导轨性能有很大影响，通过测量油腔压力，可以容易判断各个节流器的一致性；另外，通过检测得到油腔内部压力的分布情况，可以根据经验公式推导出液体静压导轨的理论承载力、刚度等性能参数，进一步与实验结果相对比，对经验公式进行修正，为液体静压导轨的优化设计以及更深一步的研究提供支持。

发明内容

本发明基于液体静压导轨运动系统，提供了一种油腔压力的快速、高精度检测装置，对检测液体静压导轨的性能以及导轨的状态监测、设计、优化等具有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种液体静压导轨油腔压力分布的检测装置，包括导轨底座、导轨侧板、进油通道、油腔模块、压力传感器、溜板、导轨压板、压力测量通道，其中：

所述导轨侧板、导轨压板和导轨底座构成导轨，导轨侧板固定安装在导轨底座上，导轨压板固定安装在导轨侧板上，在导轨侧板、导轨压板以及导轨底座上打孔作为压力测量通道；

所述压力传感器安装在压力测量通道的出油口处；

所述油腔模块和溜板构成导轨运动件，油腔模块设置在导轨内，溜板固定安装在油腔模块上，溜板侧面开有进油通道，进油通道与油腔模块的油路相通。

本发明中，所述油腔压力检测装置能够广泛适用于口字形、一字形、王字形等各类形状油腔的压力检测。

本发明中，所述压力传感器对称布置在液体静压导轨两侧，压力测量通道长度较短；同时，油腔压力测量的是油腔的静压，采用高精度的压力传感器能够快速、准确地测得油腔压力并通过数字显示的方式读出压力值，方便测量。

本发明不仅可以准确地测得油腔内的压力分布状态，而且可以检测到每个油腔使用的节流器是否出现堵塞或者其它异常状况，判断出节流器堵塞的数量、位置以及各个节流器性能的一致性，可计算得到每个油腔产生的合力，为验证和修正液体静压导轨结构设计的经验公式提供实验数据参考，进一步指导液体静压导轨运动系统的设计与装配。相比于现有技术，本发明具有以下优点：

（1）本发明能够快速、准确地同时测量液体静压导轨六个油腔的油腔压力，便于导轨的装配与导轨承载力、刚度等特性的研究；

（2）本发明能够快速、准确地检测油腔中使用的节流器是否出现堵塞，并且检测出堵塞节流器的具体位置和数量；

（3）本发明能够方便地对节流器的一致性进行评估，保证液体静压导轨性能。

附图说明

图1为液体静压导轨油腔压力分布的检测装置的整体结构示意图。

图2是油腔压力测量通道结构的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

如图1所示，本发明提供的液体静压导轨油腔压力分布的检测装置包括导轨底座1、导轨侧板2、进油通道3、油腔模块4、压力传感器5、溜板6、导轨压板7、压力测量通道8。其中：

导轨侧板2、导轨压板7和导轨底座1构成导轨，导轨侧板2固定安装在导轨底座1上，导轨压板7固定安装在导轨侧板2上；

油腔模块4和溜板6构成导轨运动件，油腔模块4设置在导轨内，溜板6固定安装在油腔模块4上；

在溜板6侧面开有进油通道3，进油通道3与油腔模块4的油路相通，用于给油腔模块4供油；

在导轨侧板2、导轨压板7以及导轨底座1上打孔作为压力测量通道8，进油口处的孔径设计为1~2mm；

压力传感器5安装在压力测量通道8的出油口处，能同时测量上、下、侧油腔的油腔压力，其中导轨两侧安装的压力传感器可以保证每个油腔的压力分布均能够测量。

进行油腔压力检测时，通过液压站将液压油经过进油通道3、节流器送入各个油腔，使得导轨底座1与油腔模块4之间形成一层油膜使导轨运动件浮起来，此时，油腔内的液压油具有一定的压力。使导轨运动件运动到油腔压力测量位置，压力传感器5开始读出油腔内一定位置的压力值；此后每次使导轨溜板6移动一个小位移，即改变压力测量通道8所对的油腔位置，再次读出压力传感器显示的压力值；直到得到整个油腔内的压力分布。

测量时，设计进油压力为1MPa，由经验公式可得油腔压力为供油压力的50~60%；本发明采用分辨率为0.001MPa的SMC-ISE80型压力传感器油腔压力进行检测，其额定的压力范围是-0.100~1.000MPa，重复测量精度为±0.2%FS，响应时间为2.5ms，并带有7段LCD显示功能，能够快速、准确地测出油腔压力并加以显示。根据采集到的从封油边到油腔内部的压力分布，可以得到油腔内的压力分布情况，绘制油腔压力分布曲线，可知油腔内部的压力分布较为一致，而封油边的压力分布近似线性递减，且线性度较好，验证了该理论和仿真结果的正确性。另外，通过检测得到各个油腔的压力，可以进一步判断出各个油腔内节流器是否堵塞、发生堵塞节流器的数量和位置以及节流器性能的一致性，便于研究导轨的装配与导轨承载力、刚度等特性。

本发明在超精密机床导轨端部位置预留出测量通道，各个测量通道分别与导轨上、下、侧油腔连通；在每个测量通道上布置高精度的数显量压力传感器以测量、显示导轨各个油垫的油腔压力；当导轨溜板运动到压力测量位置，高压油通过测量通道到达压力传感器并显示油腔压力。本发明通过在液体静压导轨上布置油腔压力测试点，有效地解决了液体静压导轨油腔内压力分布的检测问题，同时能够检测导轨节流器是否发生堵塞、验证导轨设计以及装配是否合理、检测各个油腔使用的节流器性能是否一致以及各对油腔产生的合力等关键的技术参数，进一步指导对导轨的设计、装配的研究。

Claims (4)

1.一种液体静压导轨油腔压力分布的检测装置，其特征在于所述检测装置包括导轨底座、导轨侧板、进油通道、油腔模块、压力传感器、溜板、导轨压板、压力测量通道，其中：

所述导轨侧板、导轨压板和导轨底座构成导轨，导轨侧板固定安装在导轨底座上，导轨压板固定安装在导轨侧板上，在导轨侧板、导轨压板以及导轨底座上打孔作为压力测量通道；

所述压力传感器安装在压力测量通道的出油口处；

所述油腔模块和溜板构成导轨运动件，油腔模块设置在导轨内，溜板固定安装在油腔模块上，溜板侧面开有进油通道，进油通道与油腔模块的油路相通。

2.根据权利要求1所述的液体静压导轨油腔压力分布的检测装置，其特征在于所述压力测量通道的进油口处的孔径设计为1~2mm。

3.根据权利要求1所述的液体静压导轨油腔压力分布的检测装置，其特征在于所述压力传感器的分辨率为0.001MPa，额定的压力范围是-0.100~1.000MPa，重复测量精度为±0.2%FS，响应时间为2.5ms。

4.根据权利要求1所述的液体静压导轨油腔压力分布的检测装置，其特征在于所述检测装置适用于口字形、一字形或王字形油腔的压力检测。