[发明专利]滚珠丝杠螺旋线误差在线检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对滚珠丝杠螺旋线误差进行检测的方法及其装置，特别是一种滚珠丝杠螺旋线误差在线检测方法及其装置。

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。滚珠丝杠螺旋线误差是指螺旋滚道在加工制造过程中产生的误差，主要是指滚珠丝杠在一定转角和一定长度范围内的行程误差。由于滚珠丝杠螺旋线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。

滚珠丝杠螺旋线误差检测方法应分为离线检测和在线检测：离线检测即在滚珠丝杠加工完成后，从丝杠磨床上取下后采用其他仪器进行检测；在线检测则是在其加工过程中，直接在丝杠磨床上进行检测并把检测到的螺旋线误差可直接反馈给数控系统，进而实现螺旋线误差补偿，使滚珠丝杠副的加工精度进一步提高。目前，滚珠丝杠副螺旋线误差主要通过离线检测来得到，在加工完成后把滚珠丝杠安装到专门仪器上对其螺旋线误差进行检测，检测得到的螺旋线误差数据一般用来对加工完成的滚珠丝杠的精度检测，且一般无法反馈到滚珠丝杠加工过程来提高滚珠丝杠的加工精度。相比较而言，滚珠丝杠螺旋线误差在线测量中，直接把检测元件安装到滚珠丝杠加工用螺纹磨床上，在滚珠丝杠副粗磨工序之后立刻对其粗磨后的螺旋线误差进行测量并反馈到滚珠丝杠下一阶段的精磨工序中，从而提高滚珠丝杠的加工精度。而且，在精磨工序完成之后，同样可以对滚珠丝杠加工完成后的螺旋线误差进行测量，完成现有的滚珠丝杠螺旋线离线检测的效果。

在滚珠丝杠螺旋线误差检测方面，国内企业主要在自主研发的滚珠丝杠螺旋线误差动态测量仪上进行离线检测，国外也没有看到对滚珠丝杠螺旋线误差进行在线检测的研究与成果报道。从提高滚珠丝杠副螺旋线的加工精度、降低其检测成本并提高其检测效率出发，非常有必要开发对滚珠丝杠螺旋线误差进行在线检测的新方法和新设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步骤简单，操作方便，测量精度高的滚珠丝杠螺旋线误差进行在线检测的检测新方法及其装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚珠丝杠螺旋线误差在线检测方法，首先进行检测前的准备工作，调节检测部件的位置，确保检测头与待测的滚珠丝杠的螺旋轨道之间接触良好，确定待测滚珠丝杠和检测头的初始位置；然后操控加工机床使得待测滚珠丝杠一边以设定速度匀速转动一边向右移动，待测滚珠丝杠每转动一圈其向右移动一个螺距。与此同时，由圆光栅、长光栅和小光栅尺分别对待测滚珠丝杠转过的角度、待测滚珠丝杠的位移量和接触头的位置进行同步采样；根据步骤2得到的采样数据，按照采样先后顺序把圆光栅和小光栅尺在滚珠丝杠整个运动过程中所得到的采样数据一一对应，即可得到待测滚珠丝杠在不同转角处所对应的综合误差值；按照采样先后顺序把圆光栅和长光栅尺在滚珠丝杠整个运动过程中所得到的采样数据一一对应，即可得到待测滚珠丝杠在不同转角处所对应的实际行程；将前一步中得到实际行程减去由待测滚珠丝杠螺旋角和理论螺距所决定的滚珠丝杠理论行程则得到待测滚珠丝杠在整个运动过程中的传动链误差值；最终，将得到的综合误差减去传动链误差，则得到待测滚珠丝杠整个运动过程中对应不同转角处的螺旋线误差值。

本发明还提供可一种滚珠丝杠螺旋线误差在线检测的装置，通过在现有数控丝杠磨床的床身上安装一个小型滚珠丝杠螺旋线检测部件并结合数控丝杠磨床原有的主轴系统、圆光栅、磨削砂轮、砂轮头架、尾架、长光栅等构成。其特征在于：该装置还包括小型滚珠丝杠螺旋线检测部件，该小型滚珠丝杠螺旋线检测部件固定于床身上，主要由接触头、压缩弹簧、套筒、滑块、导轨、连接板、小光栅尺、光栅尺读数头、齿条、连接架、齿轮和转轮构成，接触头穿过套筒并由套筒内设置的压缩弹簧顶出与被加工滚珠丝杠螺旋滚道相接触，接触头的中心与被加工滚珠丝杠的中心线等高；套筒和光栅尺读数头固定于滑块上并随滑块一起在固定安装于连接板上的导轨上左右滑动，小光栅尺固定安装在连接板上并与光栅尺读数头]配合对接触头的左右位移量进行检测，连接板与齿条末端相连接并随齿条一起在与其啮合的齿轮的作用下前后伸缩运动，齿轮安装在与数控丝杠磨床床身固定连接的连接架上并由转轮驱动来进行回转运动。