【技术实现步骤摘要】
基于特征频率的滚珠丝杠副预紧力检测方法及系统
本专利技术属于滚珠丝杠副预紧力状态检测领域，特别涉及一种基于特征频率的滚珠丝杠副预紧力检测方法及系统。
技术介绍
滚珠丝杠副是高档数控机床中的关键执行部件，具有零间隙、高精度、高效率等特点，它的性能直接决定着数控机床的稳定性和加工精度，在汽车、船舶、航空航天、核工业等领域有着广泛的应用。然而在实际加工过程中，随着滚珠丝杠副运行时间的增加，螺母内滚珠与滚道、滚珠与丝杠之间的磨损也会不断加剧，使得滚珠丝杠副预紧力不断下降，当磨损较为严重时，会影响数控机床的加工精度，对产品的加工质量也会带来很大影响，因此需要对滚珠丝杠副预紧力的退化状态进行检测，一旦预紧力退化超过规定阈值时，可及时对滚珠丝杠副的预紧力进行调整，进而保证数控机床的加工精度，延长机床的使用寿命。目前普遍通过离线检测摩擦力矩间接获得滚珠丝杠副预紧力，然而对于数控机床，滚珠丝杠副的拆卸比较繁琐，且每次对滚珠丝杠副进行拆装必然会对整个进给系统的运行状态造成影响，这就使得对数控机床中滚珠丝杠副的预紧力检测变得十分困难，一定...
【技术保护点】
1.一种基于特征频率的滚珠丝杠副预紧力检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，建立滚珠丝杠副进给系统动力学模型并列出动力学方程；/n步骤2，确定预紧力的范围与间隔值，计算不同预紧力所对应的特征频率，构建预紧力特征集；/n步骤3，利用预紧力特征集训练优化支持向量机SVM；/n步骤4，对进给系统中的待测滚珠丝杠副进行锤击测试，计算滚珠丝杠副在该进给系统中的特征频率，并利用优化后的SVM完成对待测滚珠丝杠副预紧力值的检测。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于特征频率的滚珠丝杠副预紧力检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，建立滚珠丝杠副进给系统动力学模型并列出动力学方程；
步骤2，确定预紧力的范围与间隔值，计算不同预紧力所对应的特征频率，构建预紧力特征集；
步骤3，利用预紧力特征集训练优化支持向量机SVM；
步骤4，对进给系统中的待测滚珠丝杠副进行锤击测试，计算滚珠丝杠副在该进给系统中的特征频率，并利用优化后的SVM完成对待测滚珠丝杠副预紧力值的检测。
2.根据权利要求1所述的基于特征频率的滚珠丝杠副预紧力检测方法，其特征在于，步骤1所述建立滚珠丝杠副进给系统动力学模型并列出动力学方程，具体过程包括：
利用滚珠丝杠副在不同预紧力下的动力学特性，建立滚珠丝杠副进给系统中的动力学模型，并列出动力学方程为：
式中，Mt为工作台质量，Mb为丝杠质量；为滚珠丝杠的转动惯量，其中γ为滚珠丝杠材料的密度，D为丝杠的直径，L为滚珠丝杠的长度，Jb的单位为kg.m^2；Jm＝Jg+Jb+Jc为电机的转动惯量，其中为工作台的转动惯量，P为丝杠的导程，为联轴器的转动惯量，Mc为联轴器的质量，Dc为联轴器的直径；为螺母的轴向刚度，Fp为丝杠副的预紧力，Ca为滚珠丝杠副的额定动载荷，K为滚珠丝杠副的轴向接触刚性；为丝杠的扭转刚度，dr为丝杠的外径，G为剪切弹性模量，L为丝杠的长度；Kc为丝杠轴和支承轴承的等效轴向刚度，Ks为丝杠的轴向刚性，KB为支撑轴承的轴向刚性，d2为滚珠丝杠滚道底径，LZ为左右轴承间距，L5为支撑轴承到工作台的最远间距；α为相切于丝杠轴转动方向的等效摩擦系数，为单位转动弧度对应的丝杠轴向位移，Bt为导轨的粘性阻尼系数，Bb为支撑轴承的粘性阻尼系数，Qb为丝杠支撑轴承的转动粘性阻尼系数，Qm为电机的粘性阻尼系数，T为电机的扭矩，Xt、Xb分别为工作台和丝杠的轴向位移，θb、θm分别为丝杠和电机的扭转弧度，分别为“*”的一阶、二阶导数，分别为工作台和丝杠的速度，分别为工作台和丝杠的加速度，分别为丝杠和电机的角速度，分别为丝杠和电机的角加速度。
3.根据权利要求1所述的基于特征频率的滚珠丝杠副预...
【专利技术属性】
技术研发人员：周长光，张向东，周华西，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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