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注塑机机筒内径磨损量的检测

2012-12-21谢惠琴

装备制造技术 2012年6期
关键词:注塑机内孔磨损量

彭 燕,谢惠琴

(1.东莞职业技术学院 机电工程系,广东 东莞 523808;2.五邑大学 机电工程学院,广东 江门 529020)

注塑机的出现与发展,使人们的生活变得更加五彩缤纷。而注塑机机筒,是注塑机的重要配件。注塑机机筒是否磨损,直接影响注塑机的工作寿命。但对于注塑机机筒内径磨损量的在线测量,却还没受到用户及生产商的重视。尤其是对于“∞”形状机筒内径的测量,目前这方面的资料比较少。

本文结合某公司提供的“∞”形状注塑机机筒,采用高精度非接触感应式测量方法,进行了相关的研究。

1 测量系统简介

测量系统包括:被测工件、电涡流传感器、测量电路、数据采集、计算机分析处理系统[1]。根据被测对象的测量精度和测量范围要求,选用24 V稳压直流电源,电涡流传感器及其所配置的前置器,选用NI USB-6009数据采集卡,结合NI公司的Lab VIEW 软件平台进行测量数据处理的编程,并实现了测量系统所要求的所有功能。

2 测量条件及要求

图1 被测工件示意图

测量对象为“∞”形状注塑机机筒内径,如图1所示。其内径尺寸大小不一,整体长度不一,内孔Φ 68 mm,材料为铁基合金。

2.1 测量条件

为了保证测量过程的稳定性和重复精度,要求测量对象进行必要的前置处理,满足如下条件:

(1)双螺杆挤出机的内孔表面,在线工作状态机筒需要做必要的清理,附着的杂质厚度<3 mm。

(2)机筒内孔内壁的材料为铁基合金。

(3)机筒内孔的磨损程度在各个工作段呈不均匀分布。

2.2 测量要求

(1)机筒内孔直径范围Φ 52~120 mm;

(2)机筒内孔长度范围150~500 mm;

(3)整体可测量长度范围500~2 000 mm;

(4)测量精度要求0.05 mm;

(5)数据处理。输出连续测量点的直径测量值,及直径分布曲线。

3 测量原理及方法分析[2~4]

研究的目的是要实现机筒使用者的生产现场测量。生产环境与生产工艺的不确定性,会导致机筒内壁粘附的杂质也不统一,但其都有一个共性:即杂质均无导电性。因此,结合电涡流传感器工作原理,我们采用电涡流位移传感器。因为被测对象尺寸大小不一,长度不一,内壁粘附杂质厚度不一。因此,为使测量仪器得到更有效的利用和延长其使用寿命,我们采用感应式非接触测量方法进行测量。

通过专门的实验标定仪器,得出Φ 68 mm机筒相关的实验标定数据如图2所示。

图2 Φ 68 mm机筒的输出特征

其测量输出电压信号与测量位移在测量范围内成线性关系,该Φ 68 mm机筒的位移与电压的线性函数关系式为

y=0.75x+0.75

其中,

y为测量位移;

x为输出电压,

还可得出该线性函数的斜率k、截距b的值。

根据测量系统配置,结合上述传感器的标定值,针对Φ 68 mm“∞”型机筒,采用LabVIEW8.5软件进行了程序编写,得出数据采集原理程序图,如图3所示。

图3 数据采集程序框图

从图3可以看出:

(1)使用Lab VIEW 软件中的DAQ助手即可获得采集的数据;

(2)当前检测结果,可以采用数值的text文本方式或是电子表格的格式输出;

(3)当输出信号超出所要求的磨损量时,适时发出报警信号;

(4)可以将整个测量过程的数据,以波形的形式输出。

4 测量数据处理与分析[5]

根据图3所示的数据采集程序,针对Φ 68 mm“∞”型机筒,用一个电涡流位移传感器进行了相关的测量实验。

为了实验方便,利用实验室现有小型铣床,来代替实现控制安装传感器的机架部分。用铣床的工作台固定安装传感器的梁,用工作台的横向运动来实现传感器的直线运动。为避免梁发生较大的变形,选用长为330 mm的梁。考虑到小铣床工作台横向运动的量程,选用了长为200 mm的Φ 68 mm“∞”型机筒,进行了初步实验。

因为梁尺寸较小,因此发生的变形量比较小,与测量机筒的测量量程相比,其变形误差可以忽略不计。铣床工作台的平面度精度,可以满足实验要求;轴向进给进度,也能满足实验运动速度。

总言之,在机构方面,关于直线度、同轴度、平面度等方面,我们所选用的小型铣床都能满足未来测量实验要求。根据图3所示的数据采集程序,进行了初步的相关实验,得到了相关的测量数据,其输出波形图如图4所示。

图4 查看数据输出波形图

从图4查看数据输出的波形,可以明显看出:

(1)测量数据的变化范围7.377 5~7.395 mm,测量精度可以达到0.017 5 mm,明显满足0.05 mm的测量精度要求。

(2)能得到每个实时测量的数据,并能直观地观察到每个位置所对应的位移量,即每个点的位置,利用这些数据,通过相关算法处理,与标准参数进行比较,可以转换为机筒直径的变化量,进而得到整个机筒的磨损量,从而判断出磨损程度。再根据决策原则,向使用者提出何时需要更换机筒决策建议。

(3)依据测量数据,还可以得到该零件的表面特征参数,例如粗糙度、波度方面的一些参数。

综上所述,该测量方法可以满足机筒内孔磨损量的测量要求,所获得的测量数据,经不同的处理,还可以用于评定机筒内孔的其他特征。例如机筒的圆柱度误差,机筒内表面的波度,“∞”形机筒两孔中心线的平行度误差,同时还能用于检测新机筒是否合格的品质检测过程等等。

5 结束语

通过对双螺杆“∞”型注塑机机筒内径磨损的测量方法及测量原理的分析,使用Lab View软件采集测量的数据,并对其实验测试数据进行处理和分析。结果证实,该测量方法是可行的,能满足公司对测量精度和测量效率的要求。

[1]王欣威,慕 丽.基于Lab VIEW的电涡流位移传感器测量系统设计与研究[J].机床与液压,2009,37(9):160-162.

[2]Jon SWilson.传感器技术手册[M].林龙信,邓 彬,张 鼎,等译.北京:人民邮电出版社,2009.

[3]白 洁,马 健.基于虚拟仪器的微小位移测量装置设计[J].电气电子教学学报,2009,(6):56-58.

[4]孙长库,王小兵,刘 斌,等.电容传感微小直径的测量方法[J].纳米技术与精密工程,2006,4(2):103-106.

[5]毕晓普,乔瑞萍.LabVIEW 8实用教程[M].北京:机械工业出版社,2008.

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