[发明专利]一种用于数控机床进给系统的预紧力数字化检测装置

说明书

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，更具体地，涉及一种用于数控机床进给系统的预紧力数字化检测装置。

背景技术

对于数控机床而言，进给系统作为关键部件之一，起到精密传动和定位的作用。数控机床进给系统的灵敏度和定位精度是体现一个数控机床品位的主要指标，取得较好的灵敏度和较高的定位精度是行业所热衷的焦点，也是提高制造效率、确保加工质量、降低资源消耗、谋求企业发展的技术研发方向所在。由于滚珠丝杆副具备摩擦损失小、传动效率高、运动平稳无爬行以及可预紧、反向无空程等特点，因而在数控机床进给系统中获得了广泛的应用。

为了提高数控机床进给系统的灵敏度和定位精度，必须提高进给系统的支承刚性，也即是要对其支承座轴承施加预紧，同时对滚珠丝杠副进行预拉伸安装。如果数控机床进给系统预紧过小，会影响进给系统的定位精度；而数控机床进给系统预紧过大，则会影响其温升，进而导致进给系统滚珠丝杠的热位移量增大，严重影响数控机床进给系统的灵敏度和定位精度。因此，非常有必要对数控机床进给系统的预紧力状态执行检测。

现有技术中已经公开了一些用于确定数控机床进给系统预紧力的方案，例如，王福成提出了一种确定轴承预紧力的方法（参见《现代零部件》2006年第4期，第80页-81页），其中披露了通过测量和计算来共同确定轴承垫套间隙的方法，从而实现轴承轴向预紧力的确定过程。然而，这些现有技术仍然是采取对滚珠丝杆副预拉伸安装，并根据滚珠丝杠副提供的系统预紧力凭经验进行拉伸量装配，需要拆装轴承及垫套进行间隙调整，而且测量精度易于受到进给系统多个子系统刚性变化的影响。相应地，如何以高效率、高精度和便于操控的方式对数控机床进给系统的预紧力状态进行量化检测，正成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于数控机床进给系统的预紧力数字化检测装置，其中通过结合数控机床进给系统自身的结构特点来设置压力传感器的位置，并对数字化检测装置的组成构造进行设计，相应能够结构紧凑、便于操控的方式直接获得数控机床进给系统的预紧力数据，同时具备高精度、高响应度和适用面广等特点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于数控机床进给系统的预紧力数字化检测装置，该进给系统包括分别固定在数控机床底座两端的轴承座组件和传动箱、设置在轴承座组件与传动箱之间的滚珠丝杆、以及通过联轴器与滚珠丝杆传动相连的伺服电机，其中滚珠丝杆经由轴承组支撑在传动箱，并通过锁紧螺母和隔套相对于轴承组施加预紧，其特征在于，所述检测装置包括压力传感器、信号放大和调理单元、数模转换单元和显示单元，其中：

所述压力传感器设置在所述轴承组与隔套之间，用于对轴承组所承受的预紧力执行实时检测，并输出相应的模拟信号；

所述信号放大和调理单元通过传输电缆与压力传感器信号相连，并将压力传感器所输出的模拟信号执行放大和滤波处理；

所述数模转换单元与信号放大和调理单元信号相连，用于将经过放大和滤波处理后的模拟信号执行数模转换，然后在所述显示单元上予以直观显示。

作为进一步优选地，所述检测装置还包括参数调整单元，该参数调整单元与压力传感器信号相连，并用于执行数控机床进给系统预紧力的检测功能选择、检测参数调整等。

作为进一步优选地，所述检测装置还包括静态标定和标度转换单元，所述静态标定和标度转换单元与所述数模转换单元信号相连，并用于执行输出信号的置零和调整处理；以此方式，可避免相关配套零部件的机械加工和装配误差，确保了预紧力的高精度、高质量检测。

作为进一步优选地，所述压力传感器呈片状，并贴合设置在所述轴承组与隔套之间。

作为进一步优选地，所述压力传感器优选被设定为钢制环形电阻应变式压力传感器，其额定载荷为50KN，灵敏度为1.5±0.5mV/V，安全过载150%，极限过载200%。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过在用于支撑滚珠丝杆的轴承组与用于施加预紧力的锁紧螺母之间设置压力传感器，这样当对数控机床进给系统执行预紧之后，可以实时、便利地获得反映预紧力状态的量化检测数据，同时尽量避免进给系统多个子系统如滚珠丝杆副、轴承座和电机座等刚性变化等因素的影响，相应提高了检测结果的灵敏度和准确性；

2、通过对检测装置组成元件的构造设计，能够在无需拆装轴承及隔套的情况下即可实现预紧力实时检测，并具备结构紧凑、携带方便、便于操控等特点；