[發明專利]一種滾珠絲桿磨削的動態在線測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310080711.X
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103182680A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 沈南燕;李靜;吳曉健;何永義;邵靖峰;張偉;喻志響
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B24B49/04
• 分類號: B24B49/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種滾珠絲桿磨削的動態在線測量裝置及方法。

背景技術

滾珠絲桿副由滾動摩擦來代替滑動摩擦，因而具有傳動平穩、效率高、回程誤差小等特點，在航空、汽車、機床等領域得到廣泛應用。隨著工業化進程的加速，人們對滾珠絲桿的需求越來越大，對絲桿的定位精確度要求也越來越高。滾珠絲桿的螺旋線對絲桿的定位起著主要作用，其精度決定了滾珠絲桿的質量，這就要求絲桿螺旋線有較高的精度。滾珠絲桿副工作時與滾道接觸的滾珠分為左右兩部分，傳統的靜態測量方法在測量時，如果分別以左右牙面的原始數據來計算，由于絲桿副傳動過程中左右面同時起定位作用，這樣計算的方法就缺乏合理性，必然存在原理上的誤差。另一方面，絲桿測量儀器獨立于機床，測量時需將絲桿從機床上卸下，而且由于安裝誤差等原因導致絲桿的測量基準和加工基準不一致，因此不利于及時在加工過程中對螺距誤差進行補償。而采用在線動態測量，可以真實反映螺距誤差，且能夠實現加工、測量基準的統一，有利于及時在磨削過程中修正螺距。?

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種滾珠絲桿磨削的動態在線測量裝置及方法，實現加工、測量基準的統一，有利于在磨削過程中修正螺距。為了達到上述目的，本發明的構思是：滾珠絲桿螺紋磨削的動態在線測量裝置及方法，需要在數控磨床上安裝測量平臺、測量平臺縱向直線導軌、高精度直線光柵位移傳感器和圓光柵角位移傳感器、測量工作架、測量工作架橫向直線導軌、測量工作架橫向移動驅動手輪、測量工作架橫向移動絲桿副、測量工作架橫向運動鎖緊螺母以及測頭。測量平臺縱向直線導軌與絲桿軸線平行，測頭的中心與頂尖中心等高，測頭的直徑與滾珠絲桿的滾珠直徑相同，并可根據滾珠絲桿的不同規格更換相應的測頭。測量時，通過手輪搖出測頭并使之始終與絲桿螺紋滾道充分接觸，由磨床頭架驅動絲桿轉動，再通過測頭帶動整個測量平臺沿縱向直線導軌運動，實現滾珠絲桿螺距的在線測量。該裝置的機械結構簡單，只需對滾珠絲桿磨床稍作修改便可以實現滾珠絲桿螺紋磨削螺距誤差的動態在線測量。

本發明利用滾珠絲桿螺紋磨床頭架主軸帶動圓光柵角位移傳感器和絲桿同步轉動，由絲桿驅動測頭帶動整個測量平臺沿縱向直線導軌移動。即當絲桿轉動時，圓光柵同步轉動，使圓光柵尺相對于圓光柵讀數頭作回轉運動；同時絲桿驅動球形測頭并帶動整個測量平臺沿縱向直線導軌運動，使光柵讀數頭相對直線光柵尺作直線運動，從而分別產生磨床頭架主軸（即絲桿）的角位移和測量平臺的直線位移數據。測量起始與終止時，計算機記錄磨床頭架主軸圓光柵轉角數據???????????????????????????????????????????????以及測量平臺縱向直線光柵位移數據，由螺距誤差計算公式求得絲桿在該段距離內的螺距誤差值。

根據上述構思，本發明采用以下技術方案：

一種滾珠絲桿磨削的動態在線測量方法，采用下述測量裝置進行測量，其操作步驟為：

1)?????將測量平臺沿縱向直線導軌手動推出，達到絲桿測量起始位置；

2)?????利用橫向移動驅動手輪將測量工作架沿橫向直線導軌搖出，直至測頭與絲桿滾道充分接觸，擰緊橫向鎖緊螺母固定測量工作臺在橫向直線導軌上的位置，使測頭在測量過程中始終與絲桿滾道保持接觸；

3)?????計算機記錄測量起始位置數據：測量平臺縱向直線光柵位移數據，?以及磨床頭架主軸圓光柵的轉角數據；

4)?????驅動磨床頭架主軸，帶動加工完畢的絲桿旋轉，由絲桿驅動測頭帶動整個測量平臺沿縱向直線導軌移動，直到測頭到達絲桿測量終止位置；

5)?????計算機記錄測量終止位置數據：測量平臺縱向直線光柵位移數據，以及磨床頭架主軸圓光柵轉角數據；

6)?????計算機根據公式求得該段區間內絲桿的螺距誤差Δ，并輸出結果：

Δ=實際軸向位移-理論軸向位移=（-?）-?

其中，T為絲桿導程。

7)?????放松橫向鎖緊螺母，利用橫向移動驅動手輪將測量工作架沿橫向直線導軌搖回，直到測頭到達不干擾磨削的非測量位置，再擰緊橫向鎖緊螺母固定測量工作臺在橫向直線導軌上的位置；

8)?????將測量平臺沿縱向直線導軌手動推回至磨床尾架端。

本發明中所用的測量裝置，主要由測量平臺、測量平臺縱向直線導軌、高精度直線光柵位移傳感器和圓光柵角位移傳感器、測量工作臺架、測量工作架橫向直線導軌、測量工作架橫向移動驅動手輪、測量工作架橫向移動絲桿副、測量工作架橫向運動鎖緊螺母以及測頭組成。其特征在于：