高速滚动直线导轨副综合性能试验台的开发及其实验研究

摘要

随着先进制造技术及装备业的发展，机电一体化及数控系统正朝着智能化、自动化、高稳定性、高可靠性方向发展。滚动直线导轨副作为机电一体化及数控系统重要功能元件，它的综合性能优劣直接决定数控机床的寿命及加工工件的精度。高性能的数控装备必须以高性能的功能零部件为前提条件，先进的检测设备恰好满足功能零部件检测需要。因此，研制完备的滚动直线导轨副综合性能测试试验台，制定可行的性能实验方案，并对实际工况下实验的结果进行研究，对于滚动直线导轨副产品性能的提高有重要的指导意义。 首先分析了国内外对于高速滚动直线导轨副研究现状，对现有的直线导轨副综合性能检测水平进行分析比较，依据对高速滚动直线导轨副运行工况下性能和测试的要求，确立了高速直线导轨副试验台的总体设计方案，并对该设计方案进行理论论证。该试验台主要由运动控制系统、检测系统、测量软件系统等组成，可以完成不同型号导轨副的性能检测;试验台应用直线电机作为执行机构，通过其往返运动同时带动两幅导轨运动。此外，基于选型的工控机和运动控制卡开发的运动软件系统，实现直线电机按照规定的要求运动并能实时显示试验台的运动参数。 根据检测系统的要求，介绍了滚动直线导轨副重要性能参数的测量原理，并对所需传感器进行选型和功能使用说明。对滚动直线导轨副综合性能检测软件进行了开发和模块化调试，主要包括运动精度测量系统、摩擦力测量系统、温度测量系统、速度和加速度测量系统等，并对开发的软件重要功能和重要算法进行了介绍，完成了整个检测系统的准备工作。 以开发的综合性能试验台检测系统为条件，对滚动直线导轨副的运动精度、温升、噪声进行了性能测量，研究分析其性能测试结果提出了影响因素，通过其产生的影响因素提出了改善直线导轨副性能的方法及措施。滚动直线导轨副综合性能试验台的运行及测试结果说明其性能稳定，运行可靠，能够满足直线导轨副综合性能测试的要求，为新产品开发试验以及产品性能提高提供了保证。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景、意义及应用前景

1．2 滚动直线导轨副的国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 滚动直线导轨副检测水平的发展现状

1．4 课题研究内容

第二章 滚动直线导轨副综合性能试验台的总体设计

2．1 试验台设计满足的要求与功能定位

2．1．1 测量导轨副技术特点

2．1．2 试验台的功能与定位

2．2 试验台的总体方案设计

2．2．1 试验台的机械结构方案设计

2．2．2 测控系统硬件方案设计

2．2．3 检测系统软件方案设计

2．3 试验台拟展开试验方案设计

2．3．1 运动精度方案设计

2．3．2 综合性能测定方案设计

2．4 本章小结

第三章 滚动直线导轨副综合性能试验台运动控制系统的设计

3．1 运动控制功能目标的确定

3．2 运动控制系统的工控机选择

3．3 控制方式的确定

3．4 运动控制卡选择

3．5 运动控制软件的开发

3．6 本章小结

第四章 滚动直线导轨副信息采集系统的开发及调试

4．1 摩擦力测量系统

4．1．1 测量原理

4．1．2 称重传感器及智能仪表

4．1．3 测量软件设计

4．2 运动精度测量系统

4．2．1 测量原理

4．2．2 运动精度测量仪

4．2．3 运动精度测量软件设计

4．3 温度测量系统

4．3．1 测量原理

4．3．2 温度传感器及显示仪表

4．3．3 温度测量软件

4．4 加速度和速度测量系统

4．4．1 测量原理

4．4．2 加速度传感器选取

4．4．3 高速数据采集卡选取

4．4．4 加速速和速度测量软件设计

4．5 本章小结

第五章 滚动直线导轨副主要性能试验研究

5．1 运动精度试验分析

5．1．1 实验条件介绍

5．1．2 实验结果与分析

5．2 温升试验分析

5．2．1 实验条件介绍

5．2．2 实验结果与分析

5．3 噪声试验分析

5．3．1 实验条件介绍

5．3．2 实验结果与分析

5．4 本章小结

第六章 全文总结

6．1 主要研究成果

6．2 研究展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况