实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置及方法，包括放置在螺母A及螺母B之间的相配合且用于为滚珠丝杠螺母副提供并保持预紧力不发生变化的楔形环A及楔形环B，所述楔形环B转动带动安装在螺母B上的磁环相对丝杠轴发生角位移，安装在工作台上的磁性传感器用于测量磁环发生角位移。本发明专利技术装置可以实现实时测量滚道磨损情况，避免了离线测量滚道轮廓磨损产生的误差。本发明专利技术装置能够保持滚珠丝杠副的预紧力保持不变情况下，从而能够消除由于装配和加工误差对滚珠丝杠滚道磨损的影响因素。

【技术实现步骤摘要】
实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置及方法
本专利技术涉及数控加工
，特别是涉及实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置及方法。
技术介绍
目前双螺母滚珠丝杠副在国内数控加工领域得到广泛应用，双螺母滚珠丝杠副往往采用垫片预紧方式以实现消除滚珠丝杠副进给间隙和提高刚度的目的。在实际的双螺母滚珠丝杠副运行过程中，尤其是加减速过程中滚珠丝杠副内部的预紧力随着丝杠副的运动状态产生变化，并且滚道磨损和预紧力相互耦合作用。为了能够准确分析滚珠丝杠定位精度退化的主要原因，迫切需要将双螺母结构预紧力与滚道磨损这两种因素解耦。目前检测滚珠丝杠副磨损状况的方法主要是通过检测滚珠丝杠副内润滑油的状态来实现间接测量的，无法消除预紧力变化的影响，从而无法判断双螺母滚珠丝杠副可靠性的主要影响因素。申请号为201610126101.2文献公开了一种检测双螺母滚珠丝杠副预紧力退化过程的方法及装置，但其也存在一定的不足，没有解决滚珠丝杠副滚道磨损测量过程中预紧力与滚道磨损相互耦合的问题。综上所述，现有技术中对于滚珠丝杠副滚道磨损测量过程中预紧力与滚道磨损相互耦合的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，包括放置在螺母A及螺母B之间的相配合且用于为滚珠丝杠螺母副提供并保持预紧力不发生变化的楔形环A及楔形环B，所述楔形环B转动带动安装在螺母B上的磁环相对丝杠轴发生角位移，安装在工作台上的磁性传感器用于测量磁环发生角位移。进一步的，所述安装在螺母B上的磁环与螺母B相配合，所述螺母A与工作台相固定。进一步的，所述楔形环B的一端为互成120度的三个凸块，分别与螺母B一侧的互成120度的凹槽相配合，以确保楔形块B与螺母B不发生相对角位移。进一步的，所述楔形环A的一端为互成120度的三个凸块，分别与螺母A一侧的互成120度的凹槽相配合，以确保楔形块A与螺母A不发生相对角位移。进一步的，所述螺母A及螺母B安装在丝杠上，螺母A、螺母B沿着丝杠轴线放置，而且螺母A、螺母B的螺纹滚道方向、轴线与丝杆螺纹滚道、轴线保持一致,滚珠放置在螺母A、螺母B与丝杠的螺纹形成的滚道中。所述楔形环B与楔形环A弹性模量要大于丝杠、螺母A及螺母B和滚珠的弹性模量，而且楔形环B和楔形环A的楔形角大于螺母丝杠的螺旋升角。进一步的，当螺母B和螺母A与丝杠之间发生滚道磨损时，所述螺母B和螺母A之间的预紧力有减小的趋势，由于楔形环B和楔形环A和螺母A、螺母B之间存在楔紧效应，楔形环B和楔形环A发生相对角位移，同时保持螺母B和螺母A之间的预紧力不变。进一步的，所述安装在螺母B上的磁环可替换为分别设置在螺母A及螺母B上的第一标签及第二标签，不再使用磁性传感器。进一步的，在线检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的方法，包括以下步骤：步骤一：通过测量螺母B4和螺母A之间发生的角位移，求解螺母B相对于丝杠发生的轴向位移量；步骤二：通过轮廓测量仪测量滚珠丝杠滚道的几何参数，计算滚珠丝杠副的初始接触角；步骤三：根据滚珠丝杠副内部滚珠受力平衡公式，求解滚珠丝杠副的滚珠的弹性接触角；步骤四：根据滚珠丝杠副轴向位移和磨损接触角之间的几何关系，计算滚珠丝杠副滚道的磨损接触角；步骤五：根据滚珠丝杠副滚道法向磨损厚度与磨损接触角之间的几何关系，求解滚珠丝杠滚道和螺母滚道的法向磨损厚度。进一步的，所述步骤一中，根据求出轴向位移量，式中为螺母B相对于丝杠轴发生的角位移，其单位为度，Ld为滚珠丝杠副的导程，单位为mm。进一步的，所述步骤二中，求解滚珠丝杠副的初始接触角α0：式(1)中rs为螺母侧滚道半径，单位为mm，rn为丝杠侧滚道半径，单位为mm，rb为螺母滚道侧半径，单位为mm，Sd为滚珠丝杠副的径向间隙，单位为mm，αs为丝杠侧滚道设计接触角，单位为度，αn为螺母侧滚道设计接触角，单位为度，上式中的参数均为通过轮廓检测仪获得的。进一步的，所述步骤三中，求解滚珠丝杠副的弹性接触角α式中，Fa为轴向预紧载荷，单位为N，Z为承载滚珠的个数，λ为滚珠丝杠副的螺旋升角，单位为度，可以由计算得出，其中Ld为滚珠丝杠副的导程，单位为mm，d为滚珠丝杠副的工程直径；采用数值求解方法Newton-Raphson求解出滚珠丝杠副实际弹性接触角α。进一步的，所述步骤四中，求解滚珠丝杠副滚道的磨损接触角αΔ：其中，进一步的，所述步骤五中，求解丝杠滚道和螺母滚道的法向法向磨损厚度Δδn：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过检测两个螺母之间相对角位移量的微小变动量，进而得到在预紧力保持不变的情况下滚道磨损变化情况。本专利技术装置可以实现实时测量滚道磨损情况，避免了离线测量滚道轮廓磨损产生的误差。本专利技术装置能够保持滚珠丝杠副的预紧力保持不变情况下，从而能够消除由于装配和加工误差对滚珠丝杠滚道磨损的影响因素。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本申请实施例子1的结构示意图；图2为本申请实施例子2的结构示意图；图中，1、工作台，2、磁性传感器，3、磁环，4、螺母B，5、楔形环B，6、楔形环A，7、螺母A，8丝杠，9、第一标签，10、第二标签。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置及方法。本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，该装置包括工作台1、磁性传感器2、磁环3、螺母B4、楔形环B5、楔形环A6、螺母A7和丝杠8、滚珠。螺母A7、螺母B4沿着丝杠8轴线放置，而且螺母A7、螺母B4的螺纹滚道方向、轴线与丝杆8螺纹滚道、轴线保持一致。滚珠放置在螺母A7、螺母B4与丝杠8的螺纹形成的滚道中。磁性传感器2安装在工作台1上，磁环3内径与螺母B4外径采用过盈方式配合。楔形环B5与楔形环A6相配合后放置在螺母B4和螺母A7之间，其作用是为滚珠丝杠螺母副提供并保持预紧力不发生变化。螺母A7与工作台1采用螺纹联接方式固定。楔形环B5的一端为互成120度的三个凸块，分别与螺母B4一侧的互成120度的凹槽相配合，以确保楔形块B5与螺母B4不发生相对角位移。楔形环A6的一端为互成120度的三个凸块，分别与螺母A7一侧的互成120度的凹槽相配合，以确保楔形块A6与螺母A7不发生相对角位移。楔形环B5与楔形环A6弹性模量要大于丝杠、螺母和滚珠的弹性模量，而且楔形环B5和楔形环A6的楔形角大于螺母A7、螺母B4、丝杠8的螺纹滚道的螺旋升角,此处为楔本文档来自技高网...

【技术保护点】
实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，包括放置在螺母A及螺母B之间的相配合且用于为滚珠丝杠螺母副提供并保持预紧力不发生变化的楔形环A及楔形环B，所述楔形环B转动带动安装在螺母B上的磁环相对丝杠轴发生角位移，安装在工作台上的磁性传感器用于测量磁环发生角位移。

【技术特征摘要】
1.实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，包括放置在螺母A及螺母B之间的相配合且用于为滚珠丝杠螺母副提供并保持预紧力不发生变化的楔形环A及楔形环B，所述楔形环B转动带动安装在螺母B上的磁环相对丝杠轴发生角位移，安装在工作台上的磁性传感器用于测量磁环发生角位移。2.如权利要求1所述的实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，所述安装在螺母B上的磁环与螺母B相配合，所述螺母A与工作台相固定。3.如权利要求1所述的实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，所述楔形环B的一端为互成120度的三个凸块，分别与螺母B一侧的互成120度的凹槽相配合，以确保楔形块B与螺母B不发生相对角位移。4.如权利要求1所述的实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，所述楔形环A的一端为互成120度的三个凸块，分别与螺母A一侧的互成120度的凹槽相配合，以确保楔形块A与螺母A不发生相对角位移。5.如权利要求1所述的实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，所述螺母A及螺母B安装在丝杠上，螺母A、螺母B沿着丝杠轴线放置，而且螺母A、螺母B的螺纹滚道方向、轴线与丝杆螺纹滚道、轴线保持一致,滚珠放置在螺母A、螺母B与丝杠的螺纹形成的滚道中。6.如权利要求5所述的实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，所述楔形环B与楔形环A弹性模量要大于丝杠、螺母A及螺母B和滚珠的弹性模量，而且楔形环B和楔形环A的楔形角大于螺母丝杠的螺旋升角。7.如权利要求5所述的一种实时检测双螺母滚珠丝杠副滚道磨损厚度的装置，其特征是，当螺母B和螺母A与丝杠之间发生滚道磨损时，所述螺母B和螺母A之间的预紧力有减小的趋势，由于楔形环B和楔形环A和螺母A、螺母...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪奎，马建春，宋现春，陈继文，许向荣，李彦凤，王乐源，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东,37