滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微型計(jì)算機(jī)及傳感測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，滾珠絲杠作為高效、精密傳動(dòng)部件在數(shù) 控機(jī)床和各種自動(dòng)化設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用且對(duì)滾珠絲杠的質(zhì)量要求也越來越高。但由于滾 珠絲杠在磨削加工過程中影響因素眾多，其磨削加工螺距誤差一直是滾珠絲杠制造企業(yè)研 宄的重要問題。其中，磨削加工熱變形是造成滾珠絲杠磨削加工螺距誤差的重要來源，也是 影響滾珠絲杠加工表面質(zhì)量的重要因素來源。
[0003] 目前，已有技術(shù)的磨削加工熱變形均勻補(bǔ)償技術(shù)已被應(yīng)用于滾珠絲杠加工過程 中。為補(bǔ)償磨削過程中產(chǎn)生的熱變形，通常采用的方法是在數(shù)控磨床尾座上安裝一個(gè)光柵 尺，用以測(cè)量絲杠由于磨削熱而產(chǎn)生的伸長量，并據(jù)此對(duì)熱變形誤差進(jìn)行均勻補(bǔ)償。而且補(bǔ) 償?shù)姆椒ㄒ话愣际且罁?jù)滾珠絲杠的長度，計(jì)算出每個(gè)螺距的平均熱變形量，然后對(duì)其螺距 誤差進(jìn)行補(bǔ)償。但是，由于滾珠絲杠在磨削過程中，熱源（砂輪與工件的磨削熱）始終處于 運(yùn)動(dòng)之中，所產(chǎn)生的熱變形是不均勻的。所以，導(dǎo)致采用這種均勻補(bǔ)償?shù)姆椒y以有效減小 由熱變形引起滾珠絲杠螺距誤差，特別是對(duì)于長滾珠絲杠的磨削加工，均勻補(bǔ)償方法更是 難以保證磨削滾珠絲杠的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)別于以往均勻補(bǔ)償方法的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償 方法，可有效減小滾珠絲杠因磨削熱變形不均勻引起的螺距誤差，提高滾珠絲杠磨削加工 精度，改善滾珠絲杠磨削加工表面質(zhì)量。
[0005] 本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，具有這樣的特征，包括：獲取基于滾珠 絲杠加工過程而分析計(jì)算得到的基準(zhǔn)曲線；確定基準(zhǔn)誤差圓；依據(jù)基準(zhǔn)誤差圓的圓心和基 準(zhǔn)曲線的原點(diǎn)，獲取基準(zhǔn)公切線斜率；由基準(zhǔn)曲線的原點(diǎn)開始，將基準(zhǔn)誤差圓的圓心沿著基 準(zhǔn)曲線的方向逐點(diǎn)確認(rèn)，再依據(jù)此點(diǎn)和基準(zhǔn)誤差圓的圓心，獲取此點(diǎn)的公切線斜率；當(dāng)一旦 判斷到公切線斜率與基準(zhǔn)公切線斜率相一致時(shí)，將基準(zhǔn)曲線中的此點(diǎn)設(shè)置為用于進(jìn)行分段 補(bǔ)償?shù)姆侄吸c(diǎn)；以分段點(diǎn)開始繼續(xù)沿著基準(zhǔn)曲線重復(fù)逐點(diǎn)確認(rèn)并判斷，直至公切線斜率與 基準(zhǔn)公切線斜率在一定范圍內(nèi)相一致，依次獲取到所有分段點(diǎn)，并依據(jù)所有分段點(diǎn)對(duì)應(yīng)得 到各個(gè)分段螺距補(bǔ)償量；以及在滾珠絲杠磨削加工過程中根據(jù)各個(gè)分段螺距補(bǔ)償量進(jìn)行分 段補(bǔ)償。
[0006] 在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，基準(zhǔn) 曲線是以有限二元分析方法為計(jì)算方法，在預(yù)定誤差范圍內(nèi)分析得到的規(guī)律曲線，且此基 準(zhǔn)曲線的預(yù)定誤差范圍是由滾珠絲杠的型號(hào)或加工精密程度參數(shù)設(shè)定。
[0007] 在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，基準(zhǔn) 誤差圓是以基準(zhǔn)曲線的原點(diǎn)為圓心，以滾珠絲杠的型號(hào)或加工精密程度參數(shù)為基準(zhǔn)半徑獲 得。
[0008]在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，由圓 點(diǎn)位于此點(diǎn)的基準(zhǔn)誤差圓與基準(zhǔn)曲線的公切線交點(diǎn)獲得基準(zhǔn)公切線斜率，此公切線交點(diǎn)的 獲取分別由基于與此點(diǎn)的基準(zhǔn)誤差圓和基準(zhǔn)曲線的切點(diǎn)的相交點(diǎn)確定。
[0009]在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，在獲 取基準(zhǔn)曲線中進(jìn)行判斷的點(diǎn)的公切線斜率的步驟中，包含：公切線斜率基于基準(zhǔn)誤差圓和 所判斷的點(diǎn)的公切線之間的第一切點(diǎn)和基準(zhǔn)曲線和所判斷的點(diǎn)的公切線之間的第二切點(diǎn) 確定。
[0010] 在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，當(dāng)此 判斷的點(diǎn)的公切線斜率與基準(zhǔn)公切線斜率保持一致時(shí)，將此點(diǎn)作為分段點(diǎn)，直至此點(diǎn)的基 準(zhǔn)誤差圓和曲線之間不存在任何公切線。
[0011] 在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，所獲 取的分段點(diǎn)的數(shù)量包含至少2個(gè)，此數(shù)量的上限依據(jù)滾珠絲杠型號(hào)和精度參數(shù)計(jì)算的復(fù)雜 程度來設(shè)定。
[0012] 在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，通過 有限元分析方法計(jì)算得到與滾珠絲杠匹配的總變形長度量，和/或進(jìn)一步進(jìn)行以下步驟： 通過對(duì)滾珠絲杠的變形進(jìn)行實(shí)際采集得到實(shí)際總變形量；以及依據(jù)實(shí)際總變形量修正總變 形長度量，得到修正后總變形長度量。
[0013]在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，依照 所獲得各個(gè)分段點(diǎn)，對(duì)滾珠絲杠的總長度進(jìn)行分段而得到各個(gè)分段距離。
[0014]在本發(fā)明專利的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，還可以具有這樣的特征：其中，依據(jù) 各個(gè)分段距離之間的比例，對(duì)總變形長度量或修正后總變形長度量進(jìn)行分段，得到與各個(gè) 分段距離分別對(duì)應(yīng)的各個(gè)分段螺距補(bǔ)償量。
[0015] 發(fā)明的作用和效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明專利所涉及的滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法是通過計(jì)算分析得到的滾 珠絲杠磨削加工熱變形的變化規(guī)律，利用等誤差直線逼近法對(duì)滾珠絲杠熱變形不均勻特征 進(jìn)行曲線分段，并可通過計(jì)算滾珠絲杠各分段螺距誤差補(bǔ)償量對(duì)螺距誤差進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā) 明可有效減少因磨削加工熱變形引起的滾珠絲杠螺距誤差，提高其加工精度，對(duì)改善滾珠 絲杠磨削加工表面質(zhì)量有著重要意義。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明專利的實(shí)施例中滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法的流程圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明專利的實(shí)施例中滾珠絲杠磨削加工裝置平面示意圖；以及
[0019] 圖3是本發(fā)明專利的實(shí)施例中滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法的磨削熱變形曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0021] 實(shí)施例
[0022] 圖1是本發(fā)明專利的實(shí)施例中滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法的流程圖。
[0023] 如圖1所示，在本實(shí)施例中，滾珠絲杠加工分段補(bǔ)償方法，包含以下步驟：
[0024] 步驟Sl:在預(yù)定誤差范圍內(nèi)，通過有限元方法計(jì)算分析得到的基準(zhǔn)曲線，且基準(zhǔn) 曲線的預(yù)定誤差范圍是由滾珠絲杠的型號(hào)或加工精密程度參數(shù)設(shè)定。同時(shí)，確定基準(zhǔn)曲線 圓，且基準(zhǔn)曲線圓是以基準(zhǔn)曲線的原點(diǎn)為圓心，以滾珠絲杠的型號(hào)或加工精密程度參數(shù)為 基準(zhǔn)半徑得到。
[0025] 步驟s2 :獲取基準(zhǔn)公切線斜率，是依據(jù)基準(zhǔn)誤差圓的圓心和基準(zhǔn)曲線的原點(diǎn)得 到。且基準(zhǔn)公切線斜率是由基于此點(diǎn)的基準(zhǔn)誤差圓和基準(zhǔn)曲線的切點(diǎn)的相交點(diǎn)確定。
[0026] 步驟S3 :獲取判段點(diǎn)的公切線斜率，且判段點(diǎn)的公切線斜率分別由基準(zhǔn)誤差圓與 此判斷點(diǎn)的公切線之間的第一切點(diǎn)和基準(zhǔn)曲線與此判斷點(diǎn)的公切線之間的第二切點(diǎn)確定。
[0027] 步驟s4 :判斷基準(zhǔn)公切線斜率和此判斷點(diǎn)的公切線斜率一致性。如果相一致時(shí)， 則進(jìn)入步驟s5 ;否則進(jìn)入步驟s6。
[0028] 步驟s5 :將判斷點(diǎn)設(shè)為分段點(diǎn)，進(jìn)入s7 ;
[0029] 步驟s6 :沿著基準(zhǔn)曲線方向繼續(xù)尋找下一個(gè)判斷點(diǎn)，且進(jìn)入重復(fù)獲取判斷點(diǎn)的公 切線斜率s3步驟直至找到分段點(diǎn)為止；
[0030] 步驟S7 :分段完成判斷部對(duì)是否全部獲取完成所有分段點(diǎn)進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷為未 完成時(shí)，進(jìn)入步驟s2 ;當(dāng)判斷為完成時(shí)，則進(jìn)入步驟s8。分段點(diǎn)的數(shù)量包含至少2個(gè)，本實(shí) 施例中采用a、b、c、d、e這分段點(diǎn)，分段點(diǎn)的數(shù)量是基于滾珠絲杠型號(hào)和精度參數(shù)計(jì)算的復(fù) 雜程度設(shè)定的。
[0031] 本實(shí)施例中，通過有限元分析方法計(jì)算可以得到與滾珠絲杠匹配的總變形長度 量、并可對(duì)滾珠絲杠的變形進(jìn)行實(shí)際采集得到實(shí)際總變形量；以及由獲取的實(shí)際總變形量 修正獲取的總變形長度量進(jìn)一步計(jì)算得到修正后總變形長度量，且可依據(jù)找到的所有各個(gè) 分段點(diǎn)對(duì)滾珠絲杠的總長度進(jìn)行分段得到各個(gè)分段距離。
[0032] 步驟s8 :分段補(bǔ)償，用來得到滾珠絲杠加工過程中的各個(gè)分段螺距補(bǔ)償量，是基 于所獲取的各個(gè)分段距離之間的比例，對(duì)總變形長度量或修正后總變形長度量進(jìn)行分段， 得到與各個(gè)分段距離分別對(duì)應(yīng)的各個(gè)分段螺距補(bǔ)償量，進(jìn)行分段補(bǔ)償工作，則滾珠絲杠加 工分段補(bǔ)償方法的流程結(jié)束。
[0033] 圖2是本發(fā)明專利的實(shí)施例中滾珠絲杠磨削加工裝置平面示意圖。
[0034] 如圖2所示，為更好的理解滾珠絲杠磨削加工過程，圖2顯示了一根長度為L的滾 珠絲杠1以線速度Vw旋轉(zhuǎn)，并通過機(jī)床頭架頂尖3和機(jī)床尾架頂尖5進(jìn)行裝夾，其中尾架頂 尖與彈簧6相連，因此，滾珠絲桿的長度變形可以經(jīng)由尾架