CN107255530A - 一种滚珠丝杠副丝杠外表面温升测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚丝杠副丝杠外表面的温升测试方法，首先将滚珠丝杠副两端安装在高速滚珠丝杠副综合性能实验台头架和尾架上；接着将贴片式温度传感器贴在滚珠丝杠副螺母外圆上；之后启动伺服系统，滚珠丝杠副旋转，控制伺服系统，并实时采集滚珠丝杠副螺母的温度值，并生成螺母温升曲线；并确立温升采集点，记录丝杠该采集点处任意两个时刻的温度值，上述温度值在丝杠停留的时间间隔内完成采集；最后根据螺母温升曲线拟合出丝杠的温升曲线图，完成滚丝杠副丝杠外表面温升测试。本发明的方法解决了无法实时测试滚珠丝杠副外表面温升的问题，大大的减轻了工作量，提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明属于滚珠丝杠副外表面温升检测的领域，特别是一种滚珠丝杠副丝杠外表面温升测试方法。
背景技术
滚珠丝杠副是一种在机械传动和精确定位中经常会用到的功能部件。而滚珠丝杠副的温升直接影响着滚珠丝杠副的定位精度，重复定位精度，噪声等重要的因素，由于滚珠丝杠副传动的特点，无法通过贴片式传感器直接测量滚珠丝杠副外表面的温升，只能测得螺母外表面的温升，然而测量螺母外表面的温升并没有多大的意义，螺母外表面温度不代表着滚珠丝杠副的温升。
目前，滚珠丝杠副的研究主要集中在温升建模方面和有限元分析上面，然而误差建模的公式值得商榷，有限元分析并不能完全模拟实际情况。因此，目前尚无一种滚珠丝杠副丝杠外表面温升测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滚珠丝杠副丝杠外表面温升测试方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚珠丝杠副丝杠外表面温升测试方法，包括以下步骤：
步骤1、将滚珠丝杠副两端安装在高速滚珠丝杠副综合性能实验台头架和尾架上；
步骤2、将贴片式温度传感器贴在滚珠丝杠副螺母外圆上。
步骤3、启动伺服电机，滚珠丝杠副高速旋转，丝杠运行在头尾两端停留2s。在运行过程中计算机实时记录下滚珠丝杠副螺母的温度值。
步骤4、记录丝杠初始温度，在丝杠运行停留的2s时，记录丝杠采集点处任意两个时间点的温度值。
步骤5、根据螺母温升曲线得出丝杠的温升曲线图。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明用螺母温升曲线为模板拟合丝杠外表面温升曲线解决了不能实时测试滚珠丝杠副丝杠外表面的问题；2)本发明大大的减轻了测试者测试工作者的工作量，提高了测试效率；3)本发明的方法操作简单，测得的方式真实有效。
附图说明
图1是本发明的一种滚丝杠副丝杠外表面的温升测试方法的流程图。
图2是滚珠丝杠副的安装图。
图3是滚珠丝杠副螺母来回运行方式图。
图4是实时采集的滚珠丝杠副的温升曲线图。
图5是以螺母温升曲线为模板，拟合出的滚珠丝杠副丝杠外表面温升曲线图。
具体实施方式
结合附图，本发明的一种滚丝杠副丝杠外表面温升测试方法，包括以下步骤：
步骤1、将滚珠丝杠副两端安装在高速滚珠丝杠副综合性能实验台头架1和尾架6上；螺母4带着工作台3前后移动，温度传感器5在螺母4上。其中丝杠副安装在高速滚珠丝杠副综合性能实验台上的具体要求为：
(1)滚珠丝杠副的轴线对试验台的导轨的平行度为0.015mm/全长；
(2)电机轴线对样品轴线的同轴度为0.020mm；
(3)样品螺母的安装端面对试验台运行轨迹的垂直度为0.018mm。
步骤2、将贴片式温度传感器贴在滚珠丝杠副螺母4外圆上；
步骤3、启动伺服系统，滚珠丝杠副旋转，控制伺服系统，使丝杠在头尾两端各停留2s，并实时采集滚珠丝杠副螺母的温度值，并生成螺母温升曲线；
所述滚珠丝杠副旋转条件为：加速度大于等于1g，最大速度大于60m/min。
步骤4、确立温升采集点，记录丝杠该采集点处任意tn-1,tn(n≥1)两个时刻的温度值，上述温度值在丝杠停留的2s的时间间隔内完成采集；
步骤5、在步骤4的基础上，根据螺母温升曲线拟合出丝杠的温升曲线图，完成滚丝杠副丝杠外表面温升测试。具体为：
步骤5-1、以时间为横坐标，温度值为纵坐标，将滚珠丝杠副螺母的温升曲线的横坐标做n等分，对应的等分点为(t0,w0')(t1,w1')、(t2,w2')、(t3,w'3)、(t4,w'4)、(t5,w'5)、……(tn,w'n)；
步骤5-2、将步骤5-1中n等分的点分别连接起来，算出直线的斜率：k1'、k2'、k3'、k4'……kn',计算的斜率为：
步骤5-3、与螺母相对应，丝杠n等分的点的连线斜率为k1、k2、k3……kn，则：k1＝αk1'、k2＝αk2'、k3＝αk3'……kn＝αk'n；α为滚珠丝杠副螺母温升曲线上任意时刻两点连线斜率与丝杠温度连线斜率的比值；
步骤5-4、计算出丝杠t1、t2、t3……tn时刻丝杠上的外表面温度w1＝w0'+αk1'(t1-t0)、w2＝w1+αk'2(t2-t1)、w3＝w2+αk3'(t3-t2)……wn＝wn-1+αk'n(tn-tn-1)；
步骤5-5、将丝杠上的外表面温度w1、w2、w3……wn用平滑的曲线连接起来从而得到滚珠丝杠副的丝杠外表面的温升曲线。
本发明大大的减轻了测试者测试工作者的工作量，提高了测试效率；并且本发明的方法操作简单，测得的方式真实有效。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例
滚珠丝杠副丝杠外表面温升测试方法的过程根据说明书附图中图2来进行说明,首先将丝杠2安装在高速滚珠丝杠副的头架1和尾架6上，pt100传感器5贴在丝杠螺母4上，伺服系统控制丝杠高速旋转，来回运行方式如图2所示，丝杠运行行程为700mm，螺母在运行头尾端停留2s，实时记录螺母温升曲线如图3所示，以时间tn为横坐标，温度值wn为纵坐标，则(tn，wn)表示tn时刻的温度值为wn，如图4所示，在tn-1、tn时刻记录下丝杠的温度值wn-1、wn。在螺母的温升曲线上，找出在tn-1、tn时刻记录下螺母的温度值w'n-1、w'n，其中n≥1，求丝杠温升曲线的方法如下。
①可以求出
②求出
③求出w1＝w0'+αk1'(t1-t0)、w2＝w1+αk'2(t2-t1)、w3＝w2+αk3'(t3-t2)……wn＝wn-1+αk'n(tn-tn-1)；
④将w1、w2、w3……wn用平滑的曲线连接起来就得到了滚珠丝杠副的丝杠外表面的温升曲线。
本发明的方法解决了无法实时测试滚珠丝杠副外表面温升的问题，大大的减轻了工作量，提高了测试效率。
Claims (4)
1.一种滚丝杠副丝杠外表面温升测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将滚珠丝杠副两端安装在高速滚珠丝杠副综合性能实验台头架(1)和尾架(6)上；
步骤2、将贴片式温度传感器贴在滚珠丝杠副螺母(4)外圆上；
步骤3、启动伺服系统，滚珠丝杠副旋转，控制伺服系统，使丝杠在头尾两端各停留2s，并实时采集滚珠丝杠副螺母的温度值，并生成螺母温升曲线；
步骤4、确立温升采集点，记录丝杠该采集点处任意tn-1,tn(n≥1)两个时刻的温度值，上述温度值在丝杠停留的2s的时间间隔内完成采集；
步骤5、在步骤4的基础上，根据螺母温升曲线拟合出丝杠的温升曲线图，完成滚丝杠副丝杠外表面温升测试。
2.根据权利要求1所述的滚丝杠副丝杠外表面温升测试方法，其特征在于，步骤1中丝杠副安装在高速滚珠丝杠副综合性能实验台上的具体要求为：
(1)滚珠丝杠副的轴线对试验台的导轨的平行度为0.015mm/全长；
(2)电机轴线对样品轴线的同轴度为0.020mm；
(3)样品螺母的安装端面对试验台运行轨迹的垂直度为0.018mm。
3.根据权利要求1所述的滚丝杠副丝杠外表面温升测试方法，其特征在于，步骤3中滚珠丝杠副旋转条件为：加速度大于等于1g，最大速度大于60m/min。
4.根据权利要求1所述的滚丝杠副丝杠外表面温升测试方法，其特征在于，步骤5运用丝杠螺母的温升曲线，拟合出滚珠丝杠副丝杠的实际温升曲线，具体为：
步骤5-1、以时间为横坐标，温度值为纵坐标，将滚珠丝杠副螺母的温升曲线的横坐标做n等分，对应的等分点为(t0,w0')(t1,w1')、(t2,w2')、(t3,w'3)、(t4,w'4)、(t5,w'5)、……(tn,w'n)；
步骤5-2、将步骤5-1中n等分的点分别连接起来，算出直线的斜率：k1'、k2'、k3'、k4'……kn',计算的斜率为：
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步骤5-3、与螺母相对应，丝杠n等分的点的连线斜率为k1、k2、k3……kn，则：k1＝αk1'、k2＝αk2'、k3＝αk3'……kn＝αk'n；α为滚珠丝杠副螺母温升曲线上任意时刻两点连线斜率与丝杠温度连线斜率的比值；
步骤5-4、计算出丝杠t1、t2、t3……tn时刻丝杠上的外表面温度w1＝w0'+αk1'(t1-t0)、w2＝w1+αk'2(t2-t1)、w3＝w2+αk′3(t3-t2)……wn＝wn-1+αk'n(tn-tn-1)；
步骤5-5、将丝杠上的外表面温度w1、w2、w3……wn用平滑的曲线连接起来从而得到滚珠丝杠副的丝杠外表面的温升曲线。
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