[實用新型]一種用于數控機床進給系統的預緊力數字化檢測裝置

有效

• 申請號: 201320562877.0
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN203459999U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 王書亭;劉濤;涂灝;劉巍;張玉成;劉俊龍;陳鳳姣
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本實用新型屬于數控機床技術領域，更具體地，涉及一種用于數控機床進給系統的預緊力數字化檢測裝置。

背景技術

對于數控機床而言，進給系統作為關鍵部件之一，起到精密傳動和定位的作用。數控機床進給系統的靈敏度和定位精度是體現一個數控機床品位的主要指標，取得較好的靈敏度和較高的定位精度是行業所熱衷的焦點，也是提高制造效率、確保加工質量、降低資源消耗、謀求企業發展的技術研發方向所在。由于滾珠絲桿副具備摩擦損失小、傳動效率高、運動平穩無爬行以及可預緊、反向無空程等特點，因而在數控機床進給系統中獲得了廣泛的應用。

為了提高數控機床進給系統的靈敏度和定位精度，必須提高進給系統的支承剛性，也即是要對其支承座軸承施加預緊，同時對滾珠絲杠副進行預拉伸安裝。如果數控機床進給系統預緊過小，會影響進給系統的定位精度；而數控機床進給系統預緊過大，則會影響其溫升，進而導致進給系統滾珠絲杠的熱位移量增大，嚴重影響數控機床進給系統的靈敏度和定位精度。因此，非常有必要對數控機床進給系統的預緊力狀態執行檢測。

現有技術中已經公開了一些用于確定數控機床進給系統預緊力的方案，例如，王福成提出了一種確定軸承預緊力的方法（參見《現代零部件》2006年第4期，第80頁-81頁），其中披露了通過測量和計算來共同確定軸承墊套間隙的方法，從而實現軸承軸向預緊力的確定過程。然而，這些現有技術仍然是采取對滾珠絲桿副預拉伸安裝，并根據滾珠絲杠副提供的系統預緊力憑經驗進行拉伸量裝配，需要拆裝軸承及墊套進行間隙調整，而且測量精度易于受到進給系統多個子系統剛性變化的影響。相應地，如何以高效率、高精度和便于操控的方式對數控機床進給系統的預緊力狀態進行量化檢測，正成為本領域亟需解決的技術問題。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種用于數控機床進給系統的預緊力數字化檢測裝置，其中通過結合數控機床進給系統自身的結構特點來設置壓力傳感器的位置，并對數字化檢測裝置的組成構造進行設計，相應能夠結構緊湊、便于操控的方式直接獲得數控機床進給系統的預緊力數據，同時具備高精度、高響應度和適用面廣等特點。

為實現上述目的，按照本實用新型，提供了一種用于數控機床進給系統的預緊力數字化檢測裝置，該進給系統包括分別固定在數控機床底座兩端的軸承座組件和傳動箱、設置在軸承座組件與傳動箱之間的滾珠絲桿、以及通過聯軸器與滾珠絲桿傳動相連的伺服電機，其中滾珠絲桿經由軸承組支撐在傳動箱，并通過鎖緊螺母和隔套相對于軸承組施加預緊，其特征在于，所述檢測裝置包括壓力傳感器、信號放大和調理單元、數模轉換單元和顯示單元，其中：

所述壓力傳感器設置在所述軸承組與隔套之間，用于對軸承組所承受的預緊力執行實時檢測，并輸出相應的模擬信號；

所述信號放大和調理單元通過傳輸電纜與壓力傳感器信號相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號執行放大和濾波處理；

所述數模轉換單元與信號放大和調理單元信號相連，用于將經過放大和濾波處理后的模擬信號執行數模轉換，然后在所述顯示單元上予以直觀顯示。

作為進一步優選地，所述檢測裝置還包括參數調整單元，該參數調整單元與壓力傳感器信號相連，并用于執行數控機床進給系統預緊力的檢測功能選擇、檢測參數調整等。

作為進一步優選地，所述檢測裝置還包括靜態標定和標度轉換單元，所述靜態標定和標度轉換單元與所述數模轉換單元信號相連，并用于執行輸出信號的置零和調整處理；以此方式，可避免相關配套零部件的機械加工和裝配誤差，確保了預緊力的高精度、高質量檢測。

作為進一步優選地，所述壓力傳感器呈片狀，并貼合設置在所述軸承組與隔套之間。

作為進一步優選地，所述壓力傳感器為鋼制環形電阻應變式壓力傳感器，其額定載荷為50KN，靈敏度為1.5±0.5mV/V，安全過載150%，極限過載200%。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：

1、通過在用于支撐滾珠絲桿的軸承組與用于施加預緊力的鎖緊螺母之間設置壓力傳感器，這樣當對數控機床進給系統執行預緊之后，可以實時、便利地獲得反映預緊力狀態的量化檢測數據，同時盡量避免進給系統多個子系統如滾珠絲桿副、軸承座和電機座等剛性變化等因素的影響，相應提高了檢測結果的靈敏度和準確性；

2、通過對檢測裝置組成元件的構造設計，能夠在無需拆裝軸承及隔套的情況下即可實現預緊力實時檢測，并具備結構緊湊、攜帶方便、便于操控等特點；