CN109507279A - 基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，利用了巴克豪森噪音信号检测原理对机床轨道实现在线检测。利用固定在机床中心架端部的两个检测探头分别对两条轨道实现实时检测，检测信息通过无线通讯方式发送到外部的上位机，上位机能够根据检测信息判断轨道是否存在如内部裂纹、塑性形变、疲劳损伤等问题。检测探头其整体结构为V型，其中一条边上设有磁化线圈以及通过弹簧连接的绕有检测线圈的铁芯，另一条边通过弹簧连接的铁芯与绕有检测线圈的铁芯形成V型夹角，在弹簧的作用下能够夹紧被检测的机床三角形轨道的两个侧面，从而能够克服基于巴克豪森效应检测过程中的探测头提离情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统。
背景技术
机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。
各类机床通常由下列基本部分组成：支承部件，用于安装和支承其他部件和工件，承受其重量和切削力，如床身和立柱等；变速机构，用于改变主运动的速度；进给机构，用于改变进给量；主轴箱用以安装机床主轴；刀架、刀库；控制和操纵系统；润滑系统；冷却系统。
支承和引导运动构件沿着一定轨迹运动的零件称为导轨副，也常简称为导轨。运动部件的运动轨迹有直线、圆或曲线，滚动圆导轨可归人滚动推力轴承，曲线导轨在机械中极少应用。导轨在机器中是个十分重要的部件，在机床中尤为重要。机床的加工精度与导轨精度有直接的联系，小批量生产的精密机床，导轨的加工工作量占整个机床加工工作量的40%左右。而且，导轨一旦损坏，维修十分困难。按运动学原理，所谓导轨就是将运动构件约束到只有一个自由度的装置。导轨副中设在支承构件上的导轨面为承导面，称为静导轨，它比较长；另一个导轨面设在运动构件上，称为动导轨，它比较短。具有动导轨的运动构件常称为工作台、滑台、常用导轨面有平面和圆弧面。圆弧导轨面构成圆柱形导轨；不同的平导轨面组合，构成矩形导轨面间的摩擦为滑动摩擦者称为滑动导轨，在导轨面间置人滚动元件，使摩擦转变为滚动摩擦者称为滚动导轨。导轨有闭式和开式之分，闭式导轨可以承受倾覆力矩，而开式导轨则不能。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种数控机床轨道缺陷检测系统，用于检测轨道钢材的内部的缺陷。
技术方案：基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，包括电源电路、激励电路、两个检测探头、滤波放大电路、分频复用电路、无线通讯发射模块、无线通讯接收模块以及上位机；所述检测探头固定在机床中心架的首端或尾端两个检测探头分别跨接在一根导轨上，所述电源电路输出电能到所述激励电路，所述激励电路用于输出交流激励信号到所述两个检测探头，所述检测探头用于对机床的两条轨道进行局部磁化后检测巴克豪森噪音信号，所述滤波放大电路用于分别对两个检测探头检测到的巴克豪森噪音信号进行放大和滤波处理，然后经分频复用电路采集后发送到无线通讯发射模块，所述无线通讯接收模块和上位机设置在数控机床罩壳外部，所述无线通讯接收模块用于和无线通讯发射模块进行无线通信，所述上位机用于对接收到的信号进行分析判断机床轨道的缺陷；
其中，所述检测探头包括倒V型铁芯，所述倒V型铁芯内侧固定有与铁芯平行设置的倒V型挡板，所述倒V型铁芯的一条边与倒V型挡板相对的一条边之间设有第一弹簧，所述倒V型铁芯的另一条边与倒V型挡板相对的一条边之间设有第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧的端部分别固定在所述倒V型铁芯的两条边上，并分别垂直所述倒V型铁芯的一条边，所述第一弹簧和第二弹簧的另一端部分别固定连接一根铁芯，其中一根铁芯上绕有检测线圈，两根铁芯分别穿过所述倒V型挡板，绕有检测线圈铁芯正对的所述倒V型铁芯的边上绕有磁化线圈；当检测探头置于机床轨道上时，两根铁芯分别在弹簧的作用下垂直压紧机床三角形轨道的一个侧面。
进一步的，所述检测探头外层设有非导磁材料的防护层。
进一步的，所述电源电路包括锂电池以及连接锂电池输出端的逆变电路，所述电源电路、激励电路滤波放大电路、分频复用电路、无线通讯发射模块整合在一块集成电路上，所述集成电路固定在所述机床中心架上。
进一步的，所述V型挡板采用非导磁材料制备。
有益效果：本发明的一种基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，利用了巴克豪森噪音信号检测原理对机床轨道实现在线检测。利用固定在机床中心架端部的两个检测探头分别对两条轨道实现实时检测，检测信息通过无线通讯方式发送到外部的上位机，上位机能够根据检测信息判断轨道是否存在如内部裂纹、塑性形变、疲劳损伤等问题。
检测探头其整体结构为V型，其中一条边上设有磁化线圈以及通过弹簧连接的绕有检测线圈的铁芯，另一条边通过弹簧连接的铁芯与绕有检测线圈的铁芯形成V型夹角，在弹簧的作用下能够夹紧被检测的机床三角形轨道的两个侧面，从而能够克服基于巴克豪森效应检测过程中的探测头提离情况。
具体实施方式
下面对本发明做更进一步的解释。
一种基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，包括电源电路、激励电路、两个检测探头、滤波放大电路、分频复用电路、无线通讯发射模块、无线通讯接收模块以及上位机。检测探头固定在机床中心架的首端或尾端两个检测探头分别跨接在一根导轨上，电源电路输出电能到所述激励电路，激励电路用于输出交流激励信号到两个检测探头，检测探头用于对机床的两条轨道进行局部磁化后检测巴克豪森噪音信号。滤波放大电路用于分别对两个检测探头检测到的巴克豪森噪音信号进行放大和滤波处理，然后经分频复用电路采集后发送到无线通讯发射模块。无线通讯接收模块和上位机设置在数控机床罩壳外部，无线通讯接收模块用于和无线通讯发射模块进行无线通信，上位机用于对接收到的信号进行分析判断机床轨道的缺陷；
其中，检测探头包括倒V型铁芯，倒V型铁芯内侧固定有与铁芯平行设置的倒V型挡板。倒V型铁芯的一条边与倒V型挡板相对的一条边之间设有第一弹簧，倒V型铁芯的另一条边与倒V型挡板相对的一条边之间设有第二弹簧，第一弹簧和第二弹簧的端部分别固定在倒V型铁芯的两条边上，并分别垂直所述倒V型铁芯的一条边。第一弹簧和第二弹簧的另一端部分别固定连接一根铁芯，其中一根铁芯上绕有检测线圈，两根铁芯分别穿过倒V型挡板，绕有检测线圈铁芯正对的所述倒V型铁芯的边上绕有磁化线圈；当检测探头置于机床轨道上时，两根铁芯分别在弹簧的作用下垂直压紧机床三角形轨道的一个侧面。
进一步的，检测探头外层设有非导磁材料的防护层。电源电路包括锂电池以及连接锂电池输出端的逆变电路，电源电路、激励电路滤波放大电路、分频复用电路、无线通讯发射模块整合在一块集成电路上，集成电路固定在所述机床中心架上。V型挡板采用非导磁材料制备。
本发明的基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，利用了巴克豪森噪音信号检测原理对机床轨道实现在线检测。利用固定在机床中心架端部的两个检测探头分别对两条轨道实现实时检测，检测信息通过无线通讯方式发送到外部的上位机，上位机能够根据检测信息判断轨道是否存在如内部裂纹、塑性形变、疲劳损伤等问题。在数控机床工作中，机床中心架在轨道上来回移动，两个检测探头跟随机床中心架运动，能够对轨道缺陷进行实时检测，并利用上位机确定缺陷的位置。检测探头其整体结构为V型，其两条边上均设有磁化线圈以及通过弹簧连接的绕有检测线圈的铁芯，绕有检测线圈的铁芯形成V型夹角，在弹簧的作用下能够夹紧被检测的机床三角形轨道的两个侧面，从而能够克服基于巴克豪森效应检测过程中的探测头提离情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，其特征在于：包括电源电路、激励电路、两个检测探头、滤波放大电路、分频复用电路、无线通讯发射模块、无线通讯接收模块以及上位机；所述检测探头固定在机床中心架的首端或尾端两个检测探头分别跨接在一根导轨上，所述电源电路输出电能到所述激励电路，所述激励电路用于输出交流激励信号到所述两个检测探头，所述检测探头用于对机床的两条轨道进行局部磁化后检测巴克豪森噪音信号，所述滤波放大电路用于分别对两个检测探头检测到的巴克豪森噪音信号进行放大和滤波处理，然后经分频复用电路采集后发送到无线通讯发射模块，所述无线通讯接收模块和上位机设置在数控机床罩壳外部，所述无线通讯接收模块用于和无线通讯发射模块进行无线通信，所述上位机用于对接收到的信号进行分析判断机床轨道的缺陷；
其中，所述检测探头包括倒V型铁芯，所述倒V型铁芯内侧固定有与铁芯平行设置的倒V型挡板，所述倒V型铁芯的一条边与倒V型挡板相对的一条边之间设有第一弹簧，所述倒V型铁芯的另一条边与倒V型挡板相对的一条边之间设有第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧的端部分别固定在所述倒V型铁芯的两条边上，并分别垂直所述倒V型铁芯的一条边，所述第一弹簧和第二弹簧的另一端部分别固定连接一根铁芯，其中一根铁芯上绕有检测线圈，两根铁芯分别穿过所述倒V型挡板，绕有检测线圈铁芯正对的所述倒V型铁芯的边上绕有磁化线圈；当检测探头置于机床轨道上时，两根铁芯分别在弹簧的作用下垂直压紧机床三角形轨道的一个侧面。
2.根据权利要求1所述的基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，其特征在于：所述检测探头外层设有非导磁材料的防护层。
3.根据权利要求1所述的基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，其特征在于：所述电源电路包括锂电池以及连接锂电池输出端的逆变电路，所述电源电路、激励电路滤波放大电路、分频复用电路、无线通讯发射模块整合在一块集成电路上，所述集成电路固定在所述机床中心架上。
4.根据权利要求1所述的基于巴克豪森效应的数控机床三角形轨道缺陷检测系统，其特征在于：所述V型挡板采用非导磁材料制备。
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|---|---|---|---|---|
| CN111157610A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-15 | 国家电网有限公司 | 一种基于磁声发射技术断路器弹簧缺陷检测装置 |
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2017
- 2017-09-15 CN CN201710834299.4A patent/CN109507279A/zh not_active Withdrawn
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