一种数控机床运动轴性能检测装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及运动轴性能检测，尤其是涉及一种数控机床运动轴性能检测装置。


背景技术：

[0002]
数控机床的发展趋势是高速化和高精度化。高速化的表现之一就是进给速度的提升；高精度化则对机床运动轴的几何精度、位置精度以及动态性能提出了更严格的要求。这都跟机床装配时的性能控制有很大的关系。
[0003]
为保证机床各运动轴的性能，通常需要采用几何精度检验、位置精度检验、加工试切检验等常规方法对机床进行检测试验，并以此来判定机床性能水平。但几何精度的检验和位置精度的检验时机床运动速度都很低，无法准确衡量机床运动轴在中高速运动状态下的性能。


技术实现要素：

[0004]
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种数控机床运动轴性能检测装置，所述数控机床运动轴性能检测装置能够准确衡量机床运动轴在中高速运动状态下的性能。
[0005]
本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：
[0006]
一种数控机床运动轴性能检测装置，包括运动轴、联轴器以及电机，所述运动轴通过所述联轴器与所述电机连接，所述数控机床运动轴性能检测装置还包括控制器及计算机，所述控制器及所述计算机与所述电机电性连接，所述控制器控制所述电机转速，所述计算机读取所述电机的电流值并进行评估。
[0007]
进一步地，所述数控机床运动轴性能检测装置还包括运动部件，所述运动部件与所述运动轴螺接。
[0008]
进一步地，所述数控机床运动轴性能检测装置还包括螺母，所述运动部件通过所述螺母与所述运动轴螺接。
[0009]
进一步地，所述数控机床运动轴性能检测装置还包括轴承组件，所述运动轴安装于所述轴承组件。
[0010]
相比现有技术，本实用新型数控机床运动轴性能检测装置能够通过检测驱动电机的电流量值大小和波动异常状况就可以作为综合评价运动轴驱动性能的重要考量指标，可满足机床运动轴在低中高不同运动状态下的检测需求，可行性高，检测高效、方便，更能全面地反映机床运动轴的综合性能，根据评估分析和数据分析，可很好的指导机床的工艺装配过程，提高机床的动态综合性能。
附图说明
[0011]
图1为本实用新型数控机床运动轴性能检测装置的结构示意图；
[0012]
图2为本实用新型机床运动轴性能检测方法的流程图。
[0013]
图中：10、运动部件；20、导轨；30、运动轴；40、螺母；50、联轴器；60、轴承组件；70、电机；80、控制器；90、计算机。
具体实施方式
[0014]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0015]
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0016]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0017]
请参阅图1，本实用新型一种数控机床运动轴性能检测装置包括运动部件10、导轨20、运动轴30、螺母40、联轴器50、轴承组件60、电机70、控制器80以及计算机90。
[0018]
运动部件10滑动安装于导轨20。运动轴30通过联轴器50与电机70连接。运动轴30安装于轴承组件60。在本实施例中，运动轴30为丝杆。运动轴30通过螺母40与运动部件10连接。控制器80以及计算机90与电机70电性连接。控制器80为nc控制装置。控制器80发出特定指令控制电机70旋转，电机70通过联轴器50带动运动轴30转动，运动轴30通过螺母40与运动部件10配合，并将自身的旋转运动转化为运动部件10的直线运动，从而完成该进给轴的运动，导轨20起支承运动部件10的作用。
[0019]
上述整个运动轴30系统中，运动部件10的重量、移动速度-加速度、导轨20的安装精度、运动轴30的自身精度、轴承组件60和运动轴30之间的同轴安装精度等都对运动轴30的运动性能产生直接的影响，并综合反映到电机70上，体现为其负载转矩和电流的变化。因此通过检测电机70的电流量值大小和波动异常状况就可以作为综合评价该运动轴30驱动性能的重要考量指标。
[0020]
请继续参阅图2，一种机床运动轴性能检测方法，应用于上述的数控机床运动轴性能检测装置，所述机床运动轴性能检测方法包括以下步骤：
[0021]
控制器80控制电机70带动运动轴30转动；
[0022]
计算机90按照电机70的中、低、高三种运动速度分别进行数据采集：
[0023]
将采集的数据制作成运动轴30波形数据图；
[0024]
将运动轴30的行程分为三个段，分别为起始段、中间段以及邻近停止段；
[0025]
计算波形波动率；
[0026]
根据波动率数值的大小评价全程运动中的波动率等级；
[0027]
根据波动率数值的大小评价每段运动中的波动率等级；
[0028]
根据全程运动中的波动率等级以及每段运动中的波动率等级，参照评估分析表对运动轴30的性能进行评价。
[0029]
其中，计算机90连接控制器80，计算机90上预先安装有数据监测软件，可按一定的采样频率和监测数据类型来读取电机70的相关参数并存储以作后续分析。监测参数主要为：电机70的电流值大小，运动部件10的移动速度、位置等。为保证监测的实时性，监测软件的采样间隔时间应≤1ms。通过监测软件可获得监测量的波形数据图，并将数据记录和存储以便做进一步的数据分析和运动轴30性能的评估。如下图所示：
[0030][0031]
运动轴30监测数据的分析评估中，采用如下方法进行。
[0032]
将运动轴30行程分为3个分段，代表运动轴30的起始段、中间段和临近停止段；其中起始段和临近停止段归为一类进行评估，中间段单独进行评估。
[0033]
分别计算运动轴30全程和每段中电流值的如下参数：
[0034]
1)波形波动率δ，定义为：
[0035][0036][0037]
式中，x(t)表示通过监测软件所获得的电流值监测参数在t时间段内的数据波形，共有n个采样数据点。
[0038]
分别将以上运动轴30全程和每段中的波动率δ根据数值大小分为两个等级a、b和a
’
、b
’
；
[0039]
首先评价全程运动中的波动率等级(a、b)；
[0040]
其次评价每类分段中的波动率等级(a
’
、b
’
)；
[0041]
参照以下表1的分析评估表对该运动轴30的性能进行评价，给出评价结果。
[0042]
表1运动轴监测数据的性能分析评估表
[0043][0044][0045]
依据以上分析评价结果对运动轴30的性能进行判定，再以此作为运动轴装配性能是否合格的标准。对于评价结果为“一般”和“较差”的运动轴30都应重新进行调整。
[0046]
本实用新型机床运动轴性能检测方法通过检测电机70的电流量值大小和波动异常状况就可以作为综合评价运动轴30驱动性能的重要考量指标，可满足机床运动轴30在低中高不同运动状态下的检测需求，方法可行性高，检测高效、方便，更能全面地反映机床运动轴30的综合性能，根据方法中的评估分析和数据分析，可很好的指导机床的工艺装配过程，提高机床的动态综合性能。
[0047]
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

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