漢江機床有限公司（陜西漢中 723003）張立民 李定武 李 敏 陸 曉

現(xiàn)有的滾動直線導軌副可靠性測試機只是在空載條件下對導軌副進行試驗，試驗結果不能反映其全面的技術性能，即在高速和重載條件下滾動直線導軌副的運行距離是否能夠達到設計要求，也就無法反映導軌副的真實可靠性。而且目前國內(nèi)在滾動直線導軌副可靠性技術研究方面，缺乏系統(tǒng)化研究成果，尤其在滾動直線導軌副可靠性試驗方面基本上還屬空白。作為“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項重點的核心功能部件——高速、重載滾動直線導軌副在可靠性技術研究方面同樣也缺少可靠性試驗數(shù)據(jù)。基于此種狀況，我公司自主研發(fā)了滾動直線導軌副可靠性測試機（見圖1，已申報發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01110433986.8），現(xiàn)已投入使用并穩(wěn)定工作三年。

圖1 滾動直線導軌副可靠性測試機

1.可靠性測試機的用途和使用范圍

該可靠性測試機主要用于測量滾動直線導軌副的可靠度、平均故障間隔時間（MTBF）、平均故障間隔次數(shù)（MTBF）和平均修復時間（MTTR）等可靠性指標。

它不但可以在“高速或重載”條件下測量滾動直線導軌副的可靠性指標，還可以測量D20～D65滾動直線導軌副的性能指標（如加載力、運行距離、速度、溫升、噪聲等參數(shù)），同時也可以測量滾動直線導軌副的額定動載荷、壽命等性能指標，并且還可以測量滾動直線導軌副靜剛度。

2.可靠性測試機的設計參數(shù)

該測試機外形尺寸（長×寬×高）： 4460mm×1060mm×1350mm；可測試導軌副規(guī)格：D20～D65 ；可測試導軌副最大長度：3200mm； 可同時測試導軌副數(shù)：D20～D35（每次2副），D45～D65（每次1副）；加載力范圍：0～320k N； 運行速度0～100m/min； 電動機功率：4kW。

3.可靠性測試機的總體結構設計

圖2 滾動直線導軌副可靠性測試機系統(tǒng)布局圖

該可靠性測試機系統(tǒng)布局如圖2所示。由于該可靠性測試機是針對滾動直線導軌副的“高速、重載”要求而設計的。因此，要求床身剛性高、承載大、抗沖擊能力強。該測試機的床身采用HT250整體澆鑄，并用機床墊鐵調(diào)整水平，用地腳螺栓固定床身與地基。床身中間偏左側(cè)安裝有一齒條21，床身的左右兩側(cè)安裝有兩副滾柱直線導軌副17和23。

龍門架采用鋼板整體焊接而成。兩側(cè)立柱前后兩端各焊接四塊三角形鋼板，使整個龍門架具有超強剛性和超大的承載能力。

變速機構安裝在龍門架左側(cè)立柱底板前面，變速器的輸出軸向下從龍門架左側(cè)立柱底板的中間伸出，輸出軸上的齒輪22與床身上的齒條21實現(xiàn)嚙合。通過變頻電動機和相關電控元件可實現(xiàn)0～100m/min運行速度。

加載機構固定于龍門架的右側(cè)立柱內(nèi)側(cè)面上，其主要由支頭14、法蘭13、壓力傳感器12、支座11、液壓裝置6、頂蓋5、螺母座9、梯形絲杠副8、手輪7和滾動直線導軌副10等零件組成，支頭14和法蘭13通過螺釘與壓力傳感器12的下部聯(lián)接，壓力傳感器12通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘聯(lián)接于支座11的下底面，液壓裝置6安裝于支座11的上面，液壓裝置6的活塞桿的頂部裝有頂蓋5，梯形絲杠副8的螺母安裝于支座后側(cè)的螺母座9上，梯形絲杠副8的絲杠的上部裝有手輪7，支座11與滾動直線導軌副10的滑塊相聯(lián)接；被測滾動導軌副19通過T形槽用螺母和螺釘沿縱向緊固于床身臺面上。

該測試機在加載運行過程中，通過壓力傳感器12、溫度傳感器18和20、噪聲傳感器4、加速度傳感器2及相關的電控系統(tǒng)，可以實時檢測被測滾動直線導軌副的壓力、溫升、噪聲、加速度的變化情況。

4.可靠性試驗方法和步驟

（1）測試前先檢測同一批被測滾動直線導軌副19的精度、摩擦力。

（2）被測滾動直線導軌副19的安裝與加載：①先將被測滾動直線導軌副19安裝到測試機的床身臺面上，用螺釘將被測滾動直線導軌副19輕微固定。②將龍門架的光電開關15和床身兩端的反射板16調(diào)整至合適位置。③移動被測滾動直線導軌副19上的滑塊，使滑塊與壓力傳感器12對正，再旋轉(zhuǎn)龍門架上的手輪7使加載機構向下移動，當壓力傳感器12下的支頭14與被測滾動直線導軌副19滑塊頂面接觸后，再開啟液壓裝置6，使液壓裝置6伸縮桿端頭的頂蓋5抵在龍門架的橫梁上，給被測滾動直線導軌副19的滑塊加載，加載過程中同時觀查控制箱上的數(shù)顯儀表，先使被測滾動直線導軌副19承載0.5k N左右的輕量載荷。④調(diào)整變頻電動機1～2m/min，使龍門架往復跑合1～2次，然后將被測導軌副19的安裝螺釘從中間向兩端逐個緊固，再開始低速運行，一邊運行，一邊加載，逐步加載至模擬工況下所要求的載荷。

（3）被測滾動直線導軌副19測試速度調(diào)整：在龍門架往復運行過程中，適時旋動控制箱面板上的調(diào)速旋鈕，直到運行速度調(diào)達到模擬工況所要求速度。

（4）被測滾動直線導軌副19運行至10k m后，檢查被測導軌副19上各零件是否有損壞。若無損壞，則繼續(xù)運行至設定距離（如20km）；若有損壞且是不可修復的，則試驗終止。

（5）運行到設定距離（如20km）后，將被測滾動直線導軌副19拆卸下來，對其精度、摩擦力進行檢測，若合格則繼續(xù)完成后續(xù)行程試驗；若不合格則試驗終止。

（6）全程試驗結束后，再次檢測被測滾動直線導軌副19的精度和摩擦力。

（7）對抽檢的所有被測滾動直線導軌副均按照上述1～6步驟測試：①試驗過程中，應隨時檢查被測導軌副的運行情況（載荷、速度、運行距離等），并做好記錄，記錄應準確，凡涂改之處應有記錄人的簽章并闡明理由。②試驗過程中，一旦發(fā)現(xiàn)故障，應立即停止試驗進行檢查。檢查人員根據(jù)故障判據(jù)、計數(shù)原則，對故障立即進行記錄，并填寫“故障記錄單”及“故障分析報告”。

（8）可靠性評定：①試驗過程中，如果被測導軌副出現(xiàn)精度喪失、預緊拖動力喪失、滾道表面剝落、點蝕或磨損等其中的任一項時，則判定為可靠性不合格。②平均無故障運行80k m，或累積運行100k m，評定可靠性合格。未達到規(guī)定目標，則判定為可靠性不合格。③統(tǒng)計合格根數(shù)，計算出該批被測滾動直線導軌副的可靠度X%，X＝合格根數(shù)/總根數(shù)。