CN109443767A - 一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法，包括前期准备、安装滚珠丝杠、安装振动传感器、运行、采集信号和判断的步骤，通过在待测量的滚珠丝杠副装载预加载荷，然后采集丝杠螺母的振动数据，经过上位PC机分析处理，根据OA曲线图的振动总量数值和相对的幅值分析判断滚珠丝杠的振动形态，进而诊断滚珠丝杠副的质量，由于测量的环境与实际加工环境接近，因此所获得的测量数据与实际加工数据更为接近，该方法的准确度高，具有比较高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠副检测装置，尤其涉及一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法。
背景技术
目前滚珠丝杠副动态测量技术主要是空载扭矩测量技术，空载扭矩测量技术是通过测量预紧力产生的摩擦扭矩判断滚珠丝杠副的动态特性，这种测量方法只能判断滚珠丝杠副的空载扭矩是否符合数值要求和空载扭矩稳定性，测量具有一定的局限性，不够准确，
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种测量更准确的滚珠丝杠副动态振动的测量方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法，包括以下步骤：(1)前期准备，将带有预加载荷的滚珠丝杠副跑合清洗干净；(2)安装滚珠丝杠，将滚珠丝杠两端通过顶尖进行固定支撑，并采用夹头夹紧滚珠丝杠的一端，夹头与驱动螺杆连接，驱动螺杆由电机带动旋转；(3)安装振动传感器，将振动传感器安装在丝杠螺母上，振动传感器用于采集丝杠螺母的径向和轴向振动数据，振动传感器与信号采集模块连接，信号采集模块与上位PC机连接；(4)运行，启动电机，使得电机带动驱动螺杆旋转，驱动螺杆进而带动夹头旋转，夹头带动滚珠丝杠旋转，从而使得丝杠螺母在滚珠丝杠上做直线运动；(5)采集信号，滚珠丝杠旋转时，其产生的振动传递至丝杠螺母上使得丝杠螺母跟随振动，振动传感器收集丝杠螺母的振动数据并将其发送至信号采集模块，信号采集模块将信号发送至上位PC机进行数据分析处理；(6)诊断，上位PC机通过采集的信号处理生成OA曲线图，根据OA曲线图的振动总量数值和相对的幅值分析判断滚珠丝杠的振动形态，进而诊断滚珠丝杠副的质量。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤(5)中，将滚珠丝杠在多个不同进给速度下运行，信号采集模块将不同进给速度下的丝杠螺母的信号数据进行采集。
进一步，所述上位PC机还可以根据分析处理的数据，评定滚珠丝杠的动态特性。
进一步，所述步骤(5)中，信号采集模块分别采集多个滚珠丝杠在相同进给速度下的信号数据，然后上位PC机根据采集的信号处理生成多个滚珠丝杠的OA曲线图便于进行多个滚珠丝杠之间的性能对比。
本发明的有益效果：
本发明的一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法，通过在待测量的滚珠丝杠副装载预加载荷，然后采集丝杠螺母的振动数据，经过上位 PC机分析处理，根据OA曲线图的振动总量数值和相对的幅值分析判断滚珠丝杠的振动形态，进而诊断滚珠丝杠副的质量，由于测量的环境与实际加工环境接近，因此所获得的测量数据与实际加工数据更为接近，因而该方法的准确度高，具有比较高的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得的其他设计方案和附图：
图1为该测量方法的应用实施例示意图；
图2为三款不同品牌的滚珠丝杠副分别在竖直方向、轴向和水平方向的OA曲线图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
参照图1，一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法，其包括以下步骤：(1)前期准备，将带有预加载荷的滚珠丝杠副跑合清洗干净；(2) 安装滚珠丝杠4，将滚珠丝杠4两端通过顶尖6进行固定支撑，并采用夹头3夹紧滚珠丝杠4的一端，夹头3与驱动螺杆2连接，驱动螺杆2由电机1带动旋转，电机1优选为伺服电机，伺服电机与伺服驱动器11连接，并由数控装置12控制运行，其转速控制更精准；(3) 安装振动传感器7，振动传感器7优选为加速度传感器，将振动传感器7安装在丝杠螺母5上，振动传感器7用于采集丝杠螺母5的径向和轴向振动数据，振动传感器7与信号采集模块连接8，信号采集模块8与上位PC机9连接；(4)运行，启动电机1，使得电机1带动驱动螺杆2旋转，驱动螺杆2进而带动夹头3旋转，夹头3带动滚珠丝杠4旋转，从而使得丝杠螺母5在滚珠丝杠4上做直线运动，当然，首次运行前应当进行试运行，从而保证整个测量装置处于稳定可靠的工作状态；(5)采集信号，滚珠丝杠4旋转时，其产生的振动传递至丝杠螺母5上使得丝杠螺母5跟随振动，振动传感器7收集丝杠螺母 5的振动数据并将其发送至信号采集模块8，信号采集模块8将信号发送至上位PC机9进行数据分析处理；(6)诊断，上位PC机9通过采集的信号处理生成OA曲线图，同时还可以生成自功率频谱图， OA曲线图即为信号能量变化曲线图，根据OA曲线图的振动总量数值和相对的幅值分析判断滚珠丝杠的振动形态，进而诊断滚珠丝杠副的质量。该方法通过在待测量的滚珠丝杠副装载预加载荷，然后采集丝杠螺母的振动数据，经过上位PC机9分析处理，根据OA曲线图的振动总量数值和相对的幅值分析判断滚珠丝杠的振动形态，进而诊断滚珠丝杠副的质量，由于测量的环境与实际加工环境接近，因此所获得的测量数据与实际加工数据更为接近，因而该方法的准确度高，具有比较高的实用性。
步骤(5)中，可以将滚珠丝杠4在多个不同进给速度下运行，信号采集模块8将不同进给速度下的丝杠螺母5的信号数据进行采集，上位PC机9还可以根据分析处理的数据，评定滚珠丝杠4的动态特性，从而可以获得滚珠丝杠副在不同进给速度下的动态振动特性，有利于对滚珠丝杠副的质量进行更准确的评估判断。
该方法还可以对多个滚珠丝杠副进行性能等级的评定，其主要是通过在相同条件下区分滚珠丝杠副的动态性能的差异，从而评定不同滚珠丝杠副的性能等级，具体操作如下，步骤(5)中，信号采集模块8分别采集多个滚珠丝杠4在相同进给速度下的信号数据，然后上位PC机9根据采集的信号处理生成多个滚珠丝杠的OA曲线图，从而可以结合自功率频谱图分析，对多个滚珠丝杠之间的性能等级进行评定。
以下为申请人目前使用的三款不同品牌的滚珠丝杠副进行试验的实施例：
三款不同品牌但长度、导程和外径规格均相同的滚珠丝杠副进行不同进给速度下的试验，其中滚珠丝杠副的长度为908mm，导程为 5mm，外径为25mm，试验数据如下：
品牌一径向振动数据表
| 进给速度(mm/min) | 振动数值(mm/s) | 瞬间最大峰值(mm/s) |
| 500-3500 | 0.1-0.2 | 无 |
| 3500-6000 | 0.2-0.5 | 0.7 |
| 6000-10000 | 0.3-0.6 | 0.7 |
品牌二径向振动数据表
| 进给速度(mm/min) | 振动数值(mm/s) | 瞬间最大峰值(mm/s) |
| 500-1500 | 0.15-0.22 | 无 |
| 2000-5000 | 0.25-0.5 | 1.1 |
| 5500-10000 | 0.5-1 | 2 |
品牌三径向振动数据表
| 进给速度(mm/min) | 振动数值(mm/s) | 瞬间最大峰值(mm/s) |
| 500-3000 | 0.1-0.25 | 0.55 |
| 3000-6000 | 0.2-0.5 | 0.75 |
| 6000-10000 | 0.5-0.8 | 1.2 |
参照图2，其为上述三款不同品牌的滚珠丝杠副进给速度为 2000mm/min的OA曲线图，其中A线代表品牌一，B线代表品牌二， C线代表品牌三，由上至下依次为竖直方向、轴向和水平方向的OA 曲线图：
结合自功率频谱图分析：三款滚珠丝杠副的振动频率主要在 180-1000Hz范围内，其中品牌一的最大振动幅值最小，品牌三次之，三款品牌的滚珠丝杠副的振动平稳性中品牌一最好。因此综合评定，三款滚珠丝杠副的振动数值和振动数值波动范围均符合要求，其中品牌一综合性能最好，品牌三次之。在实际运用上，使用品牌一的滚珠丝杠副加工的产品表面效果最好，品牌三次之，品牌二最差，符合测试结果。
经过申请人大量的测试，测试结果与实际加工效果基本符合一致，表明本发明的测量方法是可行的。此方法已成为申请人所在公司评价滚珠丝杠副的动态性能的一个重要手段。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)前期准备，将带有预加载荷的滚珠丝杠副跑合清洗干净；(2)安装滚珠丝杠，将滚珠丝杠两端通过顶尖进行固定支撑，并采用夹头夹紧滚珠丝杠的一端，夹头与驱动螺杆连接，驱动螺杆由电机带动旋转；(3)安装振动传感器，将振动传感器安装在丝杠螺母上，振动传感器用于采集丝杠螺母的径向和轴向振动数据，振动传感器与信号采集模块连接，信号采集模块与上位PC机连接；(4)运行，启动电机，使得电机带动驱动螺杆旋转，驱动螺杆进而带动夹头旋转，夹头带动滚珠丝杠旋转，从而使得丝杠螺母在滚珠丝杠上做直线运动；(5)采集信号，滚珠丝杠旋转时，其产生的振动传递至丝杠螺母上使得丝杠螺母跟随振动，振动传感器收集丝杠螺母的信号数据并将其发送至信号采集模块，信号采集模块将信号发送至上位PC机进行数据分析处理；(6)诊断，上位PC机通过采集的信号处理生成OA曲线图，根据OA曲线图的振动总量数值和相对的幅值分析判断滚珠丝杠的振动形态，进而诊断滚珠丝杠副的质量。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副动态振动的测量方法，其特征在于：所述步骤(5)中，将滚珠丝杠在多个不同进给速度下运行，信号采集模块将不同进给速度下的丝杠螺母的信号数据进行采集。
3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠副动态振动的测量方法，其特征在于：所述上位PC机还可以根据分析处理的数据，评定滚珠丝杠的动态特性。
4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副动态振动的测量方法，其特征在于：所述步骤(5)中，信号采集模块分别采集多个滚珠丝杠在相同进给速度下的信号数据，然后上位PC机根据采集的信号处理生成多个滚珠丝杠的OA曲线图便于进行多个滚珠丝杠之间的性能对比。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115014759A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-09-06 | 南通市恒瑞精密机械制造有限公司 | 一种滚珠丝杠副的实时健康状态检测方法 |
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| CN106289768A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-01-04 | 山东博特精工股份有限公司 | 丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台 |
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