基于振动信号处理技术的传动链误差分析
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｋｅ ｙｗｏｒ ：ＣＮＣ ａ ｈ ｎ ｏ ｌ ； ｅ ｍ ａｉ ｙ ｔ ｍ ；ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｒｏ ； ｙ ａ ｉ ｉ ｎ ｌｐｒｃ ｓ ｉ ｅ ｈｎ ｌｇ ｄｓ ｍ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ｓ ｐｎ ｕ ｔｃ ｓ ｓｅ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｅ ｒ ｒ ｄ ｎ ｍ ｃ ｓｇ ａ ｏ ｅ ｓｎｇ ｔｃ ｏｏ ｙ
Ｂａ ｅ ｏ ｈｅ ｖ ｂｒ ｔｏ ｉ ｎａ ｏ ｅ ｓｎｇ ｔ ｃ ｓ ｄ ｎ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｓｇ ｌｐｒ ｃ ｓ ｉ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｆ ｒ ｌ ｇ ｏ
ｔａ ｍ ｉｓｏ ｈａ ｎ ｅ ｒ ｒａ ｌｓｓ ｒ ｎｓ ｓｉ ｎ ｃ ｉ ｒ ｏ ｎａ ｙ ｉ
ｌ一≮ 技术 应 用 ｌ ｜
ｄ ｉ１．９ ９ 。ｓ ．５ ３ ４ ９ ． １ 。６ １ ｏ：０３ ６ ０ ｉ ｎ１ ６ － ７ ５２ ２０ ３ ｓ ０ ０
基于振动信号处理技术 的 传动链误 差分析
闫晓 旭 ，唐 万 强
ｆ 西安 电子 工程研 究所 ，陕 西
西安
７０ ０） １ １０
摘 要 ：以某 数控 机床 传 动 系统 为研 究对 象 ，分析 了该数 控机 床 传动 系统 的 动 态特性 。为进
一
步提高数控 系统的可靠性，文章对机床轴 系振动信号进行 处理分析 ，研究 了该数控机床的
多轴 同步性 、动 态传 动链误 差 的测量 、分析 与溯 源 。
关键 词 ：数控机 床 ；传动 系统 ；传动链 误 差 ；振动 信号 处理技 术
误 差 的定位 。
பைடு நூலகம்４ ５
３ ３
Ｅ Ｅ
将 采 样周 期 设 为 ５ ，测 得 该 机床 Ｃ 周 轴传 动链
图 １ Ｃ轴 传 动 链 示 意 图
的累 计误 差 曲线 如 图３ 示 ，可 以看 出 ，累计 传 动 所
误 差 峰 峰值 为６６ Ｅ ３ ，即２ ．角秒 ，其 周 期 性 ．１ 一 度 ３８ 特 征 较 为 明显 。从 累计 传 动误 差 曲线 上 可 以清 晰
Ｙａ ａ ｘ Ｔａ ｇ Ｗ ａ ｑ ａ ｇ ｈ Ｘｉ ｏ ｕ， ｎ ｎ ｉ ｎ
（ｉ ｎＥ ｅｔ ｎｃＥ ｇ ｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｓ ｔｔ ，ｈ ａｘ Ｘ ｎ １ １０ Ｘ ｌ ｒ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｓ ａｎ ｉ ｉ ７ ０ ０ ） ａ ｃｏ ｎ ｎ ｎｉ ａ
１２ ０４
２ 被 测 轴 信 息
磨 齿 机床 Ｃ 是一 个 圆形 工作 台 。主要用 于 承 轴 载被 加 工齿 轮 并完 成齿 轮 磨 削过程 中的分 度 运动 。
收 稿 日期 ：０１ — ４ ｌ ２ ２０ 一１
技 术 应 用
角 的变 化 情 况 。累 计 传 动 误差 可 以用 于检 测 传 动 误 差 的周 期 性 波 动 ，通 过参 考 相触 发 采 样 ，可 以 将 测 量 转 角 与 机 床 坐 标 中的 角 位移 相 对 应 ，便 于
１ 磨 齿机 工作 原 理
加 工 原 理 为 成 形 法磨 削 、 即将 砂 轮 轴 截 面截
形 修 整 为 齿 轮 齿 槽 相 适应 的截 面 、进 行 成 形 磨 削 加工。
因此 ．Ｃ 的运 动精度 需 要严 格控 制 ，其 回转 误 差 轴 将 直接 导致 被加工 齿 轮 的周 向误差 。Ｃ 的传 动链 轴 如 图１ 所示 ：驱动 电机 的输 出连接 传动 比为５１ ：的高
精 度 行 星齿 轮减 速 器 ，然 后 通 过联 轴 器 连 接 蜗 轮
蜗 杆 ，带 动 工 作 台 回 转 。其 中 ，蜗 轮 齿 数 为２ ５ １ 齿 。蜗杆 为单线 。因此 ，从 驱动 电机到 Ｃ 工作 台 轴 的总传 动 比为 ：２ ５： １７ 。以该 传动链 作 为被 １ ｌ ： ０５ ５＝ 测 对 象 ，将 Ｃ 设 为 一 号 轴 ，其 光 栅 条 纹 数 为 轴 ４ ００ ５ ０ 。驱 动 电 机 设 为 二 号 轴 ，其 光 栅 条 纹 数 为
ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｆＮＣ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｙ ｔ ｍ． ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｕ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｓ ｓｅ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｆ ｒ ｒｉ ｒ ｖ ｈ ｅｉ ｉ ｔ ｆＮＣ ｓ ｓｅ ｆｒ ｉ Ｓ ｈ ａ ｉ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒｔ ｅ ｓ ａｔ ｇｖ ｂ ａ ｉｎ ｓｇ ａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ａ ａｙ ｉ ｔ ｄｅ ｈ ＮＣ ｍｕ ｔ ａ ｉ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉｅ ， ｃ ｉｅ ｔ ｏ， ｎ ｔ ｓ ａ ｅ ｈ ｈ ｆ ｎ ｉ ｒ ｔ ｉｎ ｌ ｒ ｃ ｓ ｉ ｎ ｌｓｓ ｕ ｉ ｄ ｔ ｅ Ｃ ｌ — ｘ ｓ ｙ ｃ ｒｎ ｚ ｄ ｈ ｉ ｏ ｎ ，ｓ ｉ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｎ ｍｉ ｉｎ ｅｒ ｒｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ａ ｄ ｔａ ｉ ｇ ｙ ａ ｃ ｔａ ｓ ｓ ｏ ｒｏ ａ ｕ ｅ ｎ ， ｎ ｌ ｓｓ ｎ ｒ ｃｎ ． ｓ
３ 瞬 时传 动 误 差 分 析
瞬时 传 动 误 差 是 利 用 相 邻 两 个 采 样 点 的数 据
地 分 辨 累计 传 动 误 差 最 大值 、最小 值 、过 零 点 以 及 齿 形 缺 陷点 的角 度 位 置 ，为传 动 系统 修 整 和 补 偿 提供 依据 。
Ａ ｓ ａｔ ｎｔｉ ｐｐ ｒａｎ ｍ ｒ ａ ｃｎｒｌ ｃｉｅｔｏ ｄｉ ｙｔ ｓ ｈ ｓａ ｈｏｊｃ ａ ａ ｚｓｈ ｙａ ｉ ｂｔ ｃ：Ｉ ｓ ａ ｅ， ｕ ｅ ｃｌ ｏｔ ｈｎ ｌ ｒ ｅｓｓ ｍ ａ ｅｒ ｅｒ ｂｅｔ ｎ ｌ ｅ ｅｄ ｎｍ ｃ ｒ ｈ ｉ ｏ ｍａ ｏ ｖ ｅ ｔ ｅ ｃ ， ｙ ｔ
Ｂａ ｅ ｏ ｈｅ ｖ ｂｒ ｔｏ ｉ ｎａ ｏ ｅ ｓｎｇ ｔ ｃ ｓ ｄ ｎ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｓｇ ｌｐｒ ｃ ｓ ｉ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｆ ｒ ｌ ｇ ｏ
ｔａ ｍ ｉｓｏ ｈａ ｎ ｅ ｒ ｒａ ｌｓｓ ｒ ｎｓ ｓｉ ｎ ｃ ｉ ｒ ｏ ｎａ ｙ ｉ
ｌ一≮ 技术 应 用 ｌ ｜
ｄ ｉ１．９ ９ 。ｓ ．５ ３ ４ ９ ． １ 。６ １ ｏ：０３ ６ ０ ｉ ｎ１ ６ － ７ ５２ ２０ ３ ｓ ０ ０
基于振动信号处理技术 的 传动链误 差分析
闫晓 旭 ，唐 万 强
ｆ 西安 电子 工程研 究所 ，陕 西
西安
７０ ０） １ １０
摘 要 ：以某 数控 机床 传 动 系统 为研 究对 象 ，分析 了该数 控机 床 传动 系统 的 动 态特性 。为进
一
步提高数控 系统的可靠性，文章对机床轴 系振动信号进行 处理分析 ，研究 了该数控机床的
多轴 同步性 、动 态传 动链误 差 的测量 、分析 与溯 源 。
关键 词 ：数控机 床 ；传动 系统 ；传动链 误 差 ；振动 信号 处理技 术
误 差 的定位 。
பைடு நூலகம்４ ５
３ ３
Ｅ Ｅ
将 采 样周 期 设 为 ５ ，测 得 该 机床 Ｃ 周 轴传 动链
图 １ Ｃ轴 传 动 链 示 意 图
的累 计误 差 曲线 如 图３ 示 ，可 以看 出 ，累计 传 动 所
误 差 峰 峰值 为６６ Ｅ ３ ，即２ ．角秒 ，其 周 期 性 ．１ 一 度 ３８ 特 征 较 为 明显 。从 累计 传 动误 差 曲线 上 可 以清 晰
Ｙａ ａ ｘ Ｔａ ｇ Ｗ ａ ｑ ａ ｇ ｈ Ｘｉ ｏ ｕ， ｎ ｎ ｉ ｎ
（ｉ ｎＥ ｅｔ ｎｃＥ ｇ ｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｓ ｔｔ ，ｈ ａｘ Ｘ ｎ １ １０ Ｘ ｌ ｒ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｓ ａｎ ｉ ｉ ７ ０ ０ ） ａ ｃｏ ｎ ｎ ｎｉ ａ
１２ ０４
２ 被 测 轴 信 息
磨 齿 机床 Ｃ 是一 个 圆形 工作 台 。主要用 于 承 轴 载被 加 工齿 轮 并完 成齿 轮 磨 削过程 中的分 度 运动 。
收 稿 日期 ：０１ — ４ ｌ ２ ２０ 一１
技 术 应 用
角 的变 化 情 况 。累 计 传 动 误差 可 以用 于检 测 传 动 误 差 的周 期 性 波 动 ，通 过参 考 相触 发 采 样 ，可 以 将 测 量 转 角 与 机 床 坐 标 中的 角 位移 相 对 应 ，便 于
１ 磨 齿机 工作 原 理
加 工 原 理 为 成 形 法磨 削 、 即将 砂 轮 轴 截 面截
形 修 整 为 齿 轮 齿 槽 相 适应 的截 面 、进 行 成 形 磨 削 加工。
因此 ．Ｃ 的运 动精度 需 要严 格控 制 ，其 回转 误 差 轴 将 直接 导致 被加工 齿 轮 的周 向误差 。Ｃ 的传 动链 轴 如 图１ 所示 ：驱动 电机 的输 出连接 传动 比为５１ ：的高
精 度 行 星齿 轮减 速 器 ，然 后 通 过联 轴 器 连 接 蜗 轮
蜗 杆 ，带 动 工 作 台 回 转 。其 中 ，蜗 轮 齿 数 为２ ５ １ 齿 。蜗杆 为单线 。因此 ，从 驱动 电机到 Ｃ 工作 台 轴 的总传 动 比为 ：２ ５： １７ 。以该 传动链 作 为被 １ ｌ ： ０５ ５＝ 测 对 象 ，将 Ｃ 设 为 一 号 轴 ，其 光 栅 条 纹 数 为 轴 ４ ００ ５ ０ 。驱 动 电 机 设 为 二 号 轴 ，其 光 栅 条 纹 数 为
ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｆＮＣ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｙ ｔ ｍ． ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｕ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｓ ｓｅ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｆ ｒ ｒｉ ｒ ｖ ｈ ｅｉ ｉ ｔ ｆＮＣ ｓ ｓｅ ｆｒ ｉ Ｓ ｈ ａ ｉ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒｔ ｅ ｓ ａｔ ｇｖ ｂ ａ ｉｎ ｓｇ ａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ａ ａｙ ｉ ｔ ｄｅ ｈ ＮＣ ｍｕ ｔ ａ ｉ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉｅ ， ｃ ｉｅ ｔ ｏ， ｎ ｔ ｓ ａ ｅ ｈ ｈ ｆ ｎ ｉ ｒ ｔ ｉｎ ｌ ｒ ｃ ｓ ｉ ｎ ｌｓｓ ｕ ｉ ｄ ｔ ｅ Ｃ ｌ — ｘ ｓ ｙ ｃ ｒｎ ｚ ｄ ｈ ｉ ｏ ｎ ，ｓ ｉ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｎ ｍｉ ｉｎ ｅｒ ｒｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ａ ｄ ｔａ ｉ ｇ ｙ ａ ｃ ｔａ ｓ ｓ ｏ ｒｏ ａ ｕ ｅ ｎ ， ｎ ｌ ｓｓ ｎ ｒ ｃｎ ． ｓ
３ 瞬 时传 动 误 差 分 析
瞬时 传 动 误 差 是 利 用 相 邻 两 个 采 样 点 的数 据
地 分 辨 累计 传 动 误 差 最 大值 、最小 值 、过 零 点 以 及 齿 形 缺 陷点 的角 度 位 置 ，为传 动 系统 修 整 和 补 偿 提供 依据 。
Ａ ｓ ａｔ ｎｔｉ ｐｐ ｒａｎ ｍ ｒ ａ ｃｎｒｌ ｃｉｅｔｏ ｄｉ ｙｔ ｓ ｈ ｓａ ｈｏｊｃ ａ ａ ｚｓｈ ｙａ ｉ ｂｔ ｃ：Ｉ ｓ ａ ｅ， ｕ ｅ ｃｌ ｏｔ ｈｎ ｌ ｒ ｅｓｓ ｍ ａ ｅｒ ｅｒ ｂｅｔ ｎ ｌ ｅ ｅｄ ｎｍ ｃ ｒ ｈ ｉ ｏ ｍａ ｏ ｖ ｅ ｔ ｅ ｃ ， ｙ ｔ