[发明专利]滚珠丝杠螺旋滚道综合误差自动检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对滚珠丝杠螺旋滚道误差进行综合检测的方法及其装置，特别是一种滚珠丝杠螺旋滚道综合误差自动检测方法及其装置。

背景技术

滚珠丝杠副主要由滚珠丝杠、滚珠和丝杠螺母组成，主要用来把电机的回转运动转化为所需的直线运动。它可以实现非常高的传动和定位精度，被广泛应用于各类精密机床的进给传动系统中。滚珠丝杠螺旋滚道综合误差是指螺旋滚道在加工制造过程中产生的形状和位置上的误差，具体包括法向截形误差和节径尺寸误差。其中，滚道法向截形是指通过滚道上钢球中心且垂直于滚道螺旋面的平面和滚道表面交线的形状；节径也称为节圆直径，是指滚道上负荷钢球中心所在圆环的直径。由于滚珠丝杠螺旋滚道综合误差对滚珠丝杠副的传动精度和传动效率有着直接影响，因此在生产过程中必须对其进行检测。但由于滚珠丝杠螺旋滚道为螺旋式空间三维曲面，很难使用常规的检测仪器和工具对其综合误差进行直接检测。

目前，滚珠丝杠副相关生产厂家采用的方法主要是采用人工操作，分别对滚珠丝杠螺旋滚道综合误差中的法向截形误差和节径尺寸误差进行检测。其中，法向截形误差的检测一般采用大型光学投影仪把实际的法向截形投影放大、然后与设定的法向截形轮廓线相比较的方法；节径尺寸误差一般由采用三针与公法线千分尺组合或专用的手动式节径比较仪来进行检测。这些检测方法由于主要依赖人工操作，检测效率低下、检测过程易受主观因素影响而导致检测结果的可靠性和稳定度下降。

针对这个问题，有必要开发对滚珠丝杠螺旋滚道综合误差进行自动检测的新方法和新设备。美国学者Hunsicker Randal J.在其论文[1]中提出了一种基于视觉检测和图像处理的滚珠丝杠螺旋滚道参数动态检测方法，能动态检测滚珠丝杠螺旋滚道的节径尺寸误差。但采用该方法得到的检测精度受到视觉检测过程中的分辨率限制并容易受到图像变形和图像处理手段等因素影响，很难满足滚珠丝杠副螺旋滚道综合误差的高精度检测要求(论文[1]：Hunsicker Randal J.Automatic vision inspection and measurement system forexternal screw threads.Journal of Manufacturing Systems，v13，n5，1994，p370-384)。在滚珠丝杠螺旋滚道综合误差检测方面，国内外还没有同时具备高检测精度和高检测效率的自动检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进行自动检测，检测精度高的滚珠丝杠螺旋滚道综合误差自动检测方法以及其装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚珠丝杠螺旋滚道综合误差自动检测方法，包括如下步骤：首先进行采样前的准备工作，对检测装置的初始参数进行设置，确定待测滚珠丝杠的初始转角度数；然后采用光栅尺和光幕式位移传感器对待测的滚珠丝杠螺旋滚道的法向截形曲线上各点的轴向位置和径向位置进行采样；接着对前述过程中所采样的数据进行处理，得到该转角位置时待测滚珠丝杠螺旋滚道的法向截形误差和节径尺寸误差；转动待测丝杠，转动角度为(360/n)度；最后重复上述过程(n-1)次即获得待测滚珠丝杠螺旋滚道在n个不同转角度数下的法向截形误差和节径尺寸误差，取n个不同转角度数时各圈滚道上的法向截形误差和节径尺寸误差的最大值就是待测丝杠的实际法向截形误差和节径尺寸误差。

一种滚珠丝杠螺旋滚道综合误差自动检测装置，包括床身，该自动检测装置还包括导轨、尾架、测量架、头架、带轮传动机构、第一伺服电机、第二伺服电机、进给传动机构、光幕式位移传感器、光栅尺以及进行数据处理的计算机处理系统，导轨和头架固定在床身上，尾架和测量架安装在导轨上并能够沿导轨左右平移；第一伺服电机固定安装在头架的顶部，通过一个带轮传动机构可对头架和尾架之间装夹的待测丝杠进行回转驱动；第二伺服电机固定安装在床身上，通过一个进给传动机构来带动测量架在导轨上左右移动；光栅尺被固定在导轨上，其测量头和光幕式位移传感器一起被固定安装在测量架上。