数控机床市场网-专业的数控机床网站

  為機床工具企業提供深度市場分析                     

用戶名:   密碼:         免費注冊  |   申請VIP  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  
司賓太克
功能部件

車床 銑床 鉆床 數控系統 加工中心 鍛壓機床 刨插拉床 螺紋加工機床 齒輪加工機床
磨床 鏜床 刀具 功能部件 配件附件 檢驗測量 機床電器 特種加工 機器人

功能部件

電工電力 工程機械 航空航天 汽車 模具
儀器儀表 通用機械 軌道交通 船舶

搜索
熱門關鍵字:

數控機床

 | 數控車床 | 數控系統 | 滾齒機 | 數控銑床 | 銑刀 | 主軸 | 立式加工中心 | 機器人
您現在的位置:功能部件網> 技術前沿> 滾珠絲杠副熱伸長測量系統設計
滾珠絲杠副熱伸長測量系統設計
2017-10-25  來源: 南京理工大學 機械工程學院  作者:孫志平,祖莉,張偉,馮虎田

  
        摘 要:針對滾珠絲杠副溫位移測量的要求,設計了滾珠絲桿副熱伸長測量系統。介紹了試驗臺的硬件組成及數據采集流程。根據已有的設備制定了 2 種實驗方案,對比分析后采用更符合實際工況的試驗方案 2,對漢江生產的某型號 P3 級精度絲杠的熱伸長量進行了檢測。運用最小二乘法對實驗數據進行了處理分析,得出絲杠溫升與伸長的關系。
 
       關鍵詞:滾珠絲杠副; 熱伸長; 測控系統
 
       0 引言
 
       數控機床的定位精度是反映機床性能的一項重要指標[1]。作為數控機床的傳動部件,滾珠絲杠副絲杠與螺母、支撐軸承間的摩擦將產生熱變形,影響數控系統的定位精度。針對熱變形問題,常見的有誤差預防和誤差補償兩種解決方案[2]。誤差預防是通過改進設計和制造途徑消除或減少可能的熱誤差源,提高制造精度,或者控制溫度來滿足加工精度要求。誤差補償是人為的制造新的誤差去抵消當前成為問題的原始誤差[3],達到減小加工誤差的目的。誤差預防常用方法有空心絲杠冷卻系統[4],雖能一定程度上減少熱變形,但仍存在較大誤差。相對誤差預防,誤差補償[5]投入的費用少,性價比高。誤差補償法需知溫升與伸長量的關系,采取計算法時一般利用熱傳導方程[6-7]( 簡化為一維或二維) 首先計算絲杠長度方向各點的溫度分布 θ( x,t) ,然后根據溫度分布計算變形量Δι[8-9]; 實測法[10]是在絲杠末端安裝位移傳感器,實際測出溫升與伸長量的關系。現采用實測法測量絲杠熱位移。
 
       1 、測量系統硬件設計
 
      測控系統主要由驅動,控制和數據采集 3 部分組成,如圖 1 所示。驅動選用西門子伺服電動機,最大轉速可達6 000 r/min,功率 13 kW; 控制系統選用西門子 828D 半閉環控制系統,接受碼盤反饋信號用于主軸伺服控制的位置反饋; 數據采集選用海德漢圓磁柵,1024 刻線,通過微量過盈與電機套筒配合,并且使用螺釘安裝在電機套筒上隨
電機輸出軸轉動,用于實時檢測絲杠旋轉的角度; 海德漢計數器通過 PCI 總線接到工控機上; 激光位移傳感器,通過支座安裝在絲杠尾架,可實時監測絲杠的伸長; 床身兩端裝有接觸式限位開關,用于零點調試和預防系統過沖。如圖 2 所示。
  
   

     
  
      圖1 測控系統硬件框圖
 
      1.1 支撐方式選擇
 
      滾珠絲杠副常見支撐方式有 3 種: 1) 一端固定一端自由; 2) 一端固定一端支撐; 3) 兩端固定。
  

     
  
       圖 2 測控系統硬件圖
 
 
      由于該試驗臺用于測量絲杠副的熱伸長量,所以選擇一端固定一端支撐的安裝方式。
 
      1.2 傳感器安裝
 
      激光位移傳感器的測量范圍是 28 mm ~ 32 mm ,安裝時注意使激光頭到絲杠末端的距離為 30 mm,合理使用傳感器。由于絲杠加工時采用雙頂尖支撐方式,絲杠末端中
心處有頂尖支撐的孔洞,激光位移傳感器發出的光束需避開中心孔,安裝時將傳感器安裝支座傾斜一定角度。傳感器安裝圖如圖 3 所示。
  

     
  
      圖 3 位移傳感器安裝原理圖
 
 
      2 、 測控系統軟件
 
      2.1 軟件選擇
 
      滾珠絲杠副熱伸長測量軟件是在 Windows 操作系統下采用 Visual Basic6.0 進行編寫的。利用 Visual Basic 可視化程序設計和事件驅動的編程概念,能夠非常方便快速的建立人機交互界面。
 
      2.2 試驗方案確定
 
      方案 1: 采用自動測量方式,程序啟動后先連續采集50 個數據點,按大小排序后取中間 20 個點取均值作為起始位置。伺服電機啟動,采集程序根據設定的采樣周期自動采集激光位移傳感器的信號,同時通過 RS232 串口向溫度變送器發送指令讀取溫度傳感器的值。
 
      方案 2: 采用中斷采集方式,程序啟動后以電動機啟動為信號啟動中斷采集程序,中斷程序以固定的采樣周期采集 100 個點,這 100 個點作為初始測量位置,絲杠往返運行 5 次后再次啟動中斷程序,采集絲杠圓周方向對應位置的 100 個點,與初始位置 100 個位置的熱伸長信號做差,結果按大小排序后取中間 40 個數值做平均值計算得出伸長量。
 
      方案 1 測點過程中只需按周期采集激光位移傳感器的信號,測量程序簡單,操作方便。絲杠生產過程中對軸端的端面跳動并無要求,采用方案 1 連續測量時端面的跳動的變化量也算入絲杠伸長量中,隨機誤差過大,無法濾除。方案 2 測量選用中斷采集的方式,將絲杠端面按周向平均劃分為 100 個點,中斷啟動前采集圓磁柵信號,判斷絲杠周向轉動到相同位置后啟動中斷采集,如此每次采集的 100 個點,均為相同位置的點,測量精度將有大的提升,最終選擇方案 2 測量。
 
      2.3 試驗程序設計
 
      監測系統啟動測量前應對絲杠的基本參數進行設置,初始化設置界面如圖 4 所示。測量啟動后檢測伺服系統是否啟動,伺服電機轉動前則將圓光柵計數清零,確保圓光柵能精確反應絲杠圓周方向位置。伺服電機啟動到勻速轉動需有加速過程,因此要等轉速平穩后再采集初始溫度值及絲杠末端初始位置。初始溫度及位置信號采集完成后,絲杠副每運轉 5 個來回,點擊測定按鈕采集該時刻的溫度及位置信號,單擊測定完成按鈕完成對該產品的檢驗,程序采集界面如圖 5 所示,程序操作流程如圖 6 所示。
  

     
  
      圖 4 參數設置界面
  

     
  
      圖 5 試驗檢測界面
 

     

      圖 6 數據采集流程圖
 
 
      3、 試驗數據處理與分析
 
      3.1 試驗數據處理
 
      采集 50 個數據點后,分別做出絲杠的溫升曲線( 圖7) 和絲杠末端伸長量曲線( 圖 8) ,再以溫升作為橫坐標, 對應的伸長量作為縱坐標繪制絲杠伸長量與溫升的關系
曲線( 圖 9) 。
  

     
  
      圖 7 絲杠溫升曲線
 

     

      圖 8 絲杠末端伸長曲線
 

     

      圖 9 絲杠溫升與伸長量的關系曲線
 
 
      3.2 試驗結果分析
   
      使用本試驗臺對漢江某型號絲杠做了溫升與伸長關系試驗,共采集了 50 個數據點,去掉其中有明顯錯誤的12 個點后,對剩余數據點做溫升與伸長的關系曲線,利用最小二乘法計算得出絲杠溫度每升高 1 ℃,絲杠末端伸長量為 11.4 μm。
 
      因此數控系統采用該型號絲杠作為傳動元件生產加工時,溫度每升高 1 ℃,螺距補償 Δp 等于 11.4 μm 除以絲杠全長 L,再乘以絲杠導程 P。
   
      4 、結語
 
      針對絲杠副熱伸長影響加工精度的問題,設計了絲杠副熱伸長測量系統。利用激光位移傳感器采集絲杠末端的位置信號,同時使用 Pt100 溫度傳感器采集溫度信號。上位機采用 Visual Basic6.0 編制了數據采集系統,對漢江某型號絲杠進行了測試,得出了絲杠溫升與伸長的關系曲線,并對試驗結果進行了分析。

    投稿箱:
        如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表,或進行資訊合作,歡迎聯系本網編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com
主站蜘蛛池模板: 拉丝模|高晶异形拉丝模|联合拉拔机模具|钼丝拉丝模|金刚石纳米涂层模|焊丝拉丝模|钨钢拉丝模|聚晶拉丝模_河北恩泰利嘉金属制品有限公司 | 免费建站_自助建站_网站建设_企业建站_中小企业建网站_免费网站模板-牵牛建站 | 万通汽车学校,汽车学校,汽修学校,汽修培训学校,汽车美容学校,汽车维修学校,学汽修-武汉万通汽车学校官方网站 | 潍坊博发动力设备有限公司 | 浙江微龙科技-微通道工艺结合设备一站式解决方案-致力于连续流技术开发与产业化应用-助力传统医药化工行业转型升级 | 康拓威技术(深圳)有限公司|Theia镜头代理商|安讯士AXIS摄像机|安讯士监控系统|博世BOSCH监控|博世会议系统|索尼SONY监控|松下PANASONIC监控|三星韩华SAMSUNG监控|霍尼韦尔Honeywell|海康|大华|华为监控|Theia无畸变镜头|AXIS监控|安讯视摄像机 | 上海鳞片胶泥-环氧胶泥价格-鳞片涂料批发-乙烯基树脂-环氧结构胶-上海富晨 | 食品包装膜-铝箔包装袋-食品真空包装袋定制-塑料包装袋厂家-德远塑业 | 连接器-连接线-连接器厂家-鑫鹏博20年高品质连接器生产厂家 | 宁波明驰同步带有限公司| 易交换在线易货电商平台-互联网易物贸易,以物换物-无锡据风网络科技有限公司 | 浙江桥梁检测车出租_杭州桥检车出租_桥梁检测车出租_桥检车租赁_桥梁检测车租赁-广州众诚设备租赁有限公司 | 全自动清洗过滤器_网式盘式过滤器_石英砂过滤器_叠片过滤器-湖南多灵过滤系统科技有限公司 | 襄阳燃烧器厂家-低氮燃烧器价格-河北五通道燃烧器就找襄阳市胜合燃力设备有限公司一站式服务 | 重大事件回顾:三亚哪里可以打炮?2025年最全实战攻略带你玩转真枪射击 | 南京空压机出租,发电机租赁,南京牧德田空压机租赁回收公司 | 山东货架厂家,重型货架,阁楼货架,钢平台,板材货架-山东智造仓储设备有限公司 | 长沙物流公司|湖南货物运输公司|长沙第三方物流公司-国联物流 湖南第三方物流专家 | 万通汽车学校,汽车学校,汽修学校,汽修培训学校,汽车美容学校,汽车维修学校,学汽修-武汉万通汽车学校官方网站 | 全球无人机网(81uav.cn)_无人机买卖、租赁服务、培训的最大门户网站 | 图页网-无线压力电容变送器_激光测厚传感器_电磁流量计_温控调节仪 | 威海实木家具-威海定制家具-威海家具-威海至佳百隆家具有限公司 威海木箱,威海木托盘,威海免熏蒸包装箱-威海耀晟木制品有限公司 | 连续式回转炉_间歇式回转炉_燃气式回转炉_电加热回转炉-长兴博达机械配件有限公司 | 世博磁力泵,耐腐蚀磁力泵,耐酸碱磁力泵,氟塑料磁力泵-苏州冠裕机电科技有限公司 | 宁波科迈尔工程机械有限公司-履带,底盘 | 山东邹平华强无纺布有限公司| 廊坊装修装饰公司|家装设计选廊坊纽泽装饰_电话4000621358[本地实体] | 木材粉碎机,木头木材破碎机,大型木材粉碎机多少钱一台-晨红木材粉碎机厂家-巩义市晨红机械厂 | 引流砂_铁钩料_吹氧管_涂层吹氧管_耐火涂层吹氧管-山东恒诚 | 泰安华特玻璃钢有限公司|泰安玻璃钢|泰安华特玻璃钢 | 铸造厂_铸造厂家_硅溶胶熔模铸造-盐城市春秋精密机械有限公司 | 消防排烟风机|防火阀|斜流风机|江苏恒恒暖通设备有限公司 | 呕吐毒素快速检测仪-黄曲霉毒素测定仪-玉米赤霉烯酮快速检测卡-南京微测生物科技有限公司 | 真空上料机_加料机_天津自动上料机_投料站_包装机加料_吸料机_粉体称重-天津市飞云粉体设备有限公司 | 郑州月嫂|月嫂培训|月嫂服务|郑州布卢家政服务有限公司 | 万通汽车学校,汽车学校,汽修学校,汽修培训学校,汽车美容学校,汽车维修学校,学汽修-武汉万通汽车学校官方网站 | 盘扣租赁|盘扣架租赁|盘扣脚手架|盘扣脚手架租赁|盘扣式脚手架|盘扣式脚手架租赁-北京亚欧盟盘扣租赁有限公司 | 小地磅,钢瓶秤,叉车称,轮椅秤,倒桶秤,畜牧秤,轴重仪,称重模块——上海实干实业有限公司-网站首页 | 宜昌江峡船用机械有限责任公司欢迎您! | 潍坊亿宏重工机械有限公司,破碎机,高性能立磨机,颚式破碎机,锤式破碎机反击式破碎机,重锤式破碎机,高性能反击式破碎机,圆锥式破碎机,给料机系列,链板给料机系列,简易给料机系列,振动给料机 | 宁波润金智能科技有限公司|