[實用新型]一種數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)軸向振動的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120481656.1
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN202517331U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周勇;曹小華;李文鋒;王貢獻(xiàn);王國賢
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/12
• 分類號: B23Q17/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 孟慶繁

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及數(shù)控機床動態(tài)性能測量裝置，特別是涉及數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)軸向振動的測量裝置。?

背景技術(shù)

數(shù)控機床的進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)通常采用滾珠絲杠副作為傳動部件，由于其復(fù)雜傳動關(guān)系，不可避免會產(chǎn)生彈性變形和振動，進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)的軸向振動是影響機床加工精度和工件表面質(zhì)量的重要因素之一。尤其在高速、高加速度條件下，其軸向振動可能成為嚴(yán)重問題。因此，有必要對機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)軸向振動情況進(jìn)行監(jiān)測，獲取其振動頻譜，為其設(shè)計優(yōu)化和振動控制提供科學(xué)依據(jù)。?

通常，對于機械振動的測量采用加速度傳感器。然而，數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)的軸向振動往往實在機床進(jìn)行加工的運動過程中產(chǎn)生，加速度傳感器并不適合測量這種大位移運動過程中產(chǎn)生的振動。隨著對數(shù)控機床高定位精度的要求，越來越多的數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)開始安裝直線光柵尺以提高其絕對位置精度。但是，直線光柵尺的應(yīng)用通常僅限于位置精度的測量，而不考慮其運動過程中所產(chǎn)生的振動。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型明的目的是提供一種可以在數(shù)控機床運行時快速和準(zhǔn)確測量其進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)直線運動部件的軸向振動，分析其軸向動力學(xué)特性的數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)軸向振動的測量裝置。?

實現(xiàn)本實用新型的目的的技術(shù)方案是：?

包括高分辯率直線光柵尺、光柵測頭、高速計數(shù)卡、振動測量與分析模塊、計算機；高分辯率直線光柵尺安裝在機床基座上，光柵測頭安裝在運動部件上，光柵測頭沿高分辯率直線光柵尺運動，用于測量運動部件的直線位移；高速計數(shù)卡安裝在計算機內(nèi)，光柵測頭通過信號線與高速計數(shù)卡相連，用于讀取直線光柵尺所測得的位移量；振動測量與分析模塊安裝在計算機中，按照一定的采樣頻率實時獲取并保存離散的位移數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得運動部件的軸向振動頻譜；

運動部件可以是工作臺，也可以是運動刀架。

本實用新型可在機床運行時快速和準(zhǔn)確測量數(shù)控機床直線運動部件的軸向振動，分析其軸向動力學(xué)特性，為數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計及振動控制提供科學(xué)依據(jù)。?

附圖說明

圖1為本實用新型測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2為本實用新型的指令速度曲線示意。?

圖3為本實用新型工作臺響應(yīng)的速度曲線示意圖?

圖中：1.數(shù)控裝置，2.伺服驅(qū)動器，3.?高分辨率直線光柵尺,?4.?光柵測頭,?5.高速計數(shù)卡,?6.計算機,?7.?振動測量與分析模塊,?8.伺服電機，9.聯(lián)軸器，10.絲杠前軸承，11.滾珠絲杠副,?12.左導(dǎo)軌，13.工作臺，14.?右導(dǎo)軌，15.絲杠后軸承，16.基座。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型所要測量的數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動機構(gòu)主要包括數(shù)控裝置1，伺服驅(qū)動器2，伺服電機8，聯(lián)軸器9，絲杠前軸承10，滾珠絲杠副11，左導(dǎo)軌12，工作臺13，右導(dǎo)軌14，絲杠后軸承15，基座16。本實用新型包括高分辨率直線光柵尺3、光柵測頭4、高速計數(shù)卡5、計算機6、振動測量與分析模塊7。高分辯率直線光柵尺3安裝在基座上，光柵測頭安裝在工作臺上，光柵測頭4沿高分辯率直線光柵尺3運動；高速計數(shù)卡5安裝在計算機6內(nèi)，光柵測頭4通過信號線與高速計數(shù)卡5相連；振動測量與分析模塊7安裝在計算機6中。?

本實用新型的工作過程如下：?

1）利用數(shù)控裝置1產(chǎn)生高加速度直線運動指令，并將指令信號傳送到伺服驅(qū)動器，數(shù)控裝置1產(chǎn)生直線運動指令的速度曲線如圖3所示。

2）伺服驅(qū)動器2將信號經(jīng)整定放大后送到伺服電機8驅(qū)動滾珠絲杠副11運動，滾珠絲杠副11將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為工作臺13的直線運動。?

3）光柵測頭4配合高分辨率直線光柵尺3測量工作臺13的位移，并將數(shù)據(jù)以脈沖形式發(fā)送到高速計數(shù)卡5。?

4）高速計數(shù)卡5以高采樣頻率測取位移數(shù)據(jù)，得到一定采樣時間間隔的一組離散位移數(shù)據(jù)，通過振動測量與分析模塊7讀取并保存至計算機6。?

5）振動測量與分析模塊7將所測得的運動位移數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次差分運算，得到運動加速度數(shù)據(jù)，截取工作臺作大位移勻速運動時的加速度信號，對該加速度信號作快速傅立葉變換，即可獲得工作臺13軸向振動頻譜。振動測量與分析模塊7將所測得的運動位移數(shù)據(jù)進(jìn)行一次差分運算可得到工作臺13的運動速度曲線如圖4所示。?