[發明專利]一種高速滾珠絲杠的熱變形檢測方法

無效

• 申請號: 201010624335.2
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102175138A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 鄭興民;張雪;王福吉;劉健佐;盧曉紅
• 申請（專利權）人: 大連高金數控集團有限公司;大連理工大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01J5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種高速滾珠絲杠的熱變形檢測方法，其特征是，采用電渦流傳感器和紅外溫度傳感器作為檢測元件，用電渦流傳感器(10)對滾珠絲杠的浮動端進行測量，得到滾珠絲杠熱變形量的測量值；用3個紅外溫度傳感器分別對滾珠絲杠的左、中、右部位進行在線測量，得到滾珠絲杠的溫度值，通過對所得溫度值計算得到滾珠絲杠熱變形的理論值，對比分析測量值和理論值，檢測滾珠絲杠熱變形是否合格；具體步驟如下：

1)被檢測滾珠絲杠的安裝，左端采用固定安裝，直接安裝到固定支撐(6)里，右端采用浮動安裝方式；尾座(4)安裝在導軌(5)上，安裝在尾座(4)上軸承座(20)的左端安裝有軸套(19)，通過上螺釘(16)、下螺釘(14)將壓蓋(17)與軸套(19)固連，滾珠絲杠(1)通過漲緊套(18)安裝到軸套(19)里；后端蓋(21)用螺釘擰緊在軸承座(20)的右端；滾珠絲杠(1)的螺母安裝在模擬工作臺(2)下方的螺母座(3)中；

2)確定傳感器的布置位置；在滾珠絲杠的左端布置左紅外溫度傳感器(7)，中部布置中紅外溫度傳感器(8)，右端布置右紅外溫度傳感器(9)，用來測量滾珠絲杠溫度的變化；電渦流傳感器(10)安裝在電渦流傳感器支架(15)上，電渦流傳感器支架(15)通過磁座(13)，安裝在床身上；通過電渦流傳感器(10)測量脹緊套(18)鎖緊端蓋的端面變動量間接得到滾珠絲杠(1)的熱變形量；

3)高速數據采集卡初始化；將采集卡(11)插入工控機內一個空閑的PCI插槽，通過Sch68-68-EPM的屏蔽電纜與SCB-68屏蔽接線盒連接，外部信號傳感器的信號線接到接線盒里，模擬輸入左端紅外溫度傳感器的接線口(a)連接左端紅外溫度傳感器(7)，模擬輸入中部紅外溫度傳感器的接線口(b)連接中部紅外溫度傳感器(8)，模擬輸入右端紅外溫度傳感器的接線口(c)連接右端紅外溫度傳感器(9)，模擬輸入電渦流傳感器的接線口(d)連接電渦流傳感器，左端紅外溫度傳感器的接線口(a)在高速數據采集卡(11)上對應的輸出端口為左端紅外溫度傳感器的輸出口(a’)，中部紅外溫度傳感器的接線口(b)在采集卡(11)上對應的輸出端口為中部紅外溫度傳感器的輸出口(b’)，右端紅外溫度傳感器的接線口(c)在采集卡(11)上對應的輸出端口為右端紅外溫度傳感器的輸出口(c’)，電渦流傳感器的接線口(d)在采集卡(11)上對應的輸出端口為電渦流傳感器的輸出口(d’)，然后將左端紅外溫度傳感器的輸出口(a’)、中部紅外溫度傳感器的輸出口(b’)、右端紅外溫度傳感器的輸出口(c’)、電渦流傳感器的輸出口(d’)一起接到工控機(12)上；完成硬件連接之后，即可安裝該卡的驅動程序；

a.運行labview?DAQ程序，在select?DAQ?Devices對話框選擇PCI6250型數據采集卡，完成了DAQ卡的安裝；

b.調用DAQ卡編好的程序，對卡進行初始化；設置的參數有采集卡的設備號及地址碼，然后進行參數設置，設置每一通道的采集信號極性，輸入方式，增益阻抗；采樣頻率，位數；

4)采集傳感器布置點的溫度信號及滾珠絲杠熱變形信號；啟動測試軟件，在設置區輸入相關參數，包括被測滾珠絲杠的最高轉速、加速度、工作臺負載、滾珠絲杠型號、滾珠絲杠編號、滾珠絲杠導程、滾珠絲杠直徑；在控制區對檢測進行控制，開始測試，生成報表，查看記錄，停止測試，數據保存，顯示清除；通過設置區輸入測試條件，在控制區啟動測試開始后，通過顯示區可以方便觀察實時數據的記錄情況，顯示最大值和最小值；

5)用labview處理數據得出熱變形的理論曲線；將采集的數據通過接口導入到編好的labview程序里，通過分析溫度變化，計算得出熱變形的理論曲線；于滾珠絲杠采用固定-浮動的方式安裝，滾珠絲杠發熱后向自由端伸長，其浮動端最大的熱伸長量ΔL_θ為：ΔL_θ＝ρ*θ*L式中：ΔL_θ為熱伸長量，單位是mm；ρ為熱膨脹系數，ρ＝12.0*10^-6℃^-1；θ為滾珠絲杠的平均溫升，單位是℃；L為滾珠絲杠的有效行程，單位mm

6)將所計算得到的值在坐標中顯示出來，得到相對時間的熱變形點坐標，將這些點連起來就得到熱變形理論曲線，將所測量得到的熱變形曲線跟理論的熱變形曲線比較，采用拉依達準則|X_d|＞3S，剔除異常點后，在預先編好的軟件中，labview程序要對所得的熱變形曲線進行分析，判斷其熱變形是否合格；若所有點都在區域內則為合格，反之為不合格；用拉依達準則判斷粗大誤差時以給定的置信概率99.7％為標準，以三倍測量列的標準偏差限為依據，凡超過此界限的誤差，就認為它不屬于隨機誤差的范疇，而是粗大誤差；含有粗大誤差的測量值稱為異常值，異常值是不可取的，從測量數據中剔除；用拉依達準則判斷和剔除含有粗大誤差的異常值時，應先算出等精度獨立測量列X_i(i＝1，2…n)的平均值及殘余誤差并按貝塞爾公式算出該測量列的標準偏差S，如果某測量值X_d的殘余誤差滿足公式|X_d|＞3S，則認為X_d是含有粗大誤差的異常值，須剔除不要，剔除異常值后的測量值與理論值比較判斷滾珠絲杠熱變形合格與否。