注塑機機筒內徑磨損量的檢測

彭 燕，謝惠琴

（1.東莞職業技術學院 機電工程系，廣東 東莞 523808；2.五邑大學 機電工程學院，廣東 江門 529020）

注塑機的出現與發展，使人們的生活變得更加五彩繽紛。而注塑機機筒，是注塑機的重要配件。注塑機機筒是否磨損，直接影響注塑機的工作壽命。但對于注塑機機筒內徑磨損量的在線測量，卻還沒受到用戶及生產商的重視。尤其是對于“∞”形狀機筒內徑的測量，目前這方面的資料比較少。

本文結合某公司提供的“∞”形狀注塑機機筒，采用高精度非接觸感應式測量方法，進行了相關的研究。

1 測量系統簡介

測量系統包括：被測工件、電渦流傳感器、測量電路、數據采集、計算機分析處理系統[1]。根據被測對象的測量精度和測量范圍要求，選用24 V穩壓直流電源，電渦流傳感器及其所配置的前置器，選用NI USB-6009數據采集卡，結合NI公司的Lab VIEW 軟件平臺進行測量數據處理的編程，并實現了測量系統所要求的所有功能。

2 測量條件及要求

圖1 被測工件示意圖

測量對象為“∞”形狀注塑機機筒內徑，如圖1所示。其內徑尺寸大小不一，整體長度不一，內孔Φ 68 mm，材料為鐵基合金。

2.1 測量條件

為了保證測量過程的穩定性和重復精度，要求測量對象進行必要的前置處理，滿足如下條件：

（1）雙螺桿擠出機的內孔表面，在線工作狀態機筒需要做必要的清理，附著的雜質厚度＜3 mm。

（2）機筒內孔內壁的材料為鐵基合金。

（3）機筒內孔的磨損程度在各個工作段呈不均勻分布。

2.2 測量要求

（1）機筒內孔直徑范圍Φ 52～120 mm；

（2）機筒內孔長度范圍150～500 mm；

（3）整體可測量長度范圍500～2 000 mm；

（4）測量精度要求0.05 mm；

（5）數據處理。輸出連續測量點的直徑測量值，及直徑分布曲線。

3 測量原理及方法分析[2～4]

研究的目的是要實現機筒使用者的生產現場測量。生產環境與生產工藝的不確定性，會導致機筒內壁粘附的雜質也不統一，但其都有一個共性：即雜質均無導電性。因此，結合電渦流傳感器工作原理，我們采用電渦流位移傳感器。因為被測對象尺寸大小不一，長度不一，內壁粘附雜質厚度不一。因此，為使測量儀器得到更有效的利用和延長其使用壽命，我們采用感應式非接觸測量方法進行測量。

通過專門的實驗標定儀器，得出Φ 68 mm機筒相關的實驗標定數據如圖2所示。

圖2 Φ 68 mm機筒的輸出特征

其測量輸出電壓信號與測量位移在測量范圍內成線性關系，該Φ 68 mm機筒的位移與電壓的線性函數關系式為

y=0.75x+0.75

其中，

y為測量位移；

x為輸出電壓，

還可得出該線性函數的斜率k、截距b的值。

根據測量系統配置，結合上述傳感器的標定值，針對Φ 68 mm“∞”型機筒，采用LabVIEW8.5軟件進行了程序編寫，得出數據采集原理程序圖，如圖3所示。

圖3 數據采集程序框圖

從圖3可以看出：

（1）使用Lab VIEW 軟件中的DAQ助手即可獲得采集的數據；

（2）當前檢測結果，可以采用數值的text文本方式或是電子表格的格式輸出；

（3）當輸出信號超出所要求的磨損量時，適時發出報警信號；

（4）可以將整個測量過程的數據，以波形的形式輸出。

4 測量數據處理與分析[5]

根據圖3所示的數據采集程序，針對Φ 68 mm“∞”型機筒，用一個電渦流位移傳感器進行了相關的測量實驗。

為了實驗方便，利用實驗室現有小型銑床，來代替實現控制安裝傳感器的機架部分。用銑床的工作臺固定安裝傳感器的梁，用工作臺的橫向運動來實現傳感器的直線運動。為避免梁發生較大的變形，選用長為330 mm的梁。考慮到小銑床工作臺橫向運動的量程，選用了長為200 mm的Φ 68 mm“∞”型機筒，進行了初步實驗。

因為梁尺寸較小，因此發生的變形量比較小，與測量機筒的測量量程相比，其變形誤差可以忽略不計。銑床工作臺的平面度精度，可以滿足實驗要求；軸向進給進度，也能滿足實驗運動速度。

總言之，在機構方面，關于直線度、同軸度、平面度等方面，我們所選用的小型銑床都能滿足未來測量實驗要求。根據圖3所示的數據采集程序，進行了初步的相關實驗，得到了相關的測量數據，其輸出波形圖如圖4所示。

圖4 查看數據輸出波形圖

從圖4查看數據輸出的波形，可以明顯看出：

（1）測量數據的變化范圍7.377 5～7.395 mm，測量精度可以達到0.017 5 mm，明顯滿足0.05 mm的測量精度要求。

（2）能得到每個實時測量的數據，并能直觀地觀察到每個位置所對應的位移量，即每個點的位置，利用這些數據，通過相關算法處理，與標準參數進行比較，可以轉換為機筒直徑的變化量，進而得到整個機筒的磨損量，從而判斷出磨損程度。再根據決策原則，向使用者提出何時需要更換機筒決策建議。

（3）依據測量數據，還可以得到該零件的表面特征參數，例如粗糙度、波度方面的一些參數。

綜上所述，該測量方法可以滿足機筒內孔磨損量的測量要求，所獲得的測量數據，經不同的處理，還可以用于評定機筒內孔的其他特征。例如機筒的圓柱度誤差，機筒內表面的波度，“∞”形機筒兩孔中心線的平行度誤差，同時還能用于檢測新機筒是否合格的品質檢測過程等等。

5 結束語

通過對雙螺桿“∞”型注塑機機筒內徑磨損的測量方法及測量原理的分析，使用Lab View軟件采集測量的數據，并對其實驗測試數據進行處理和分析。結果證實，該測量方法是可行的，能滿足公司對測量精度和測量效率的要求。

[1]王欣威，慕 麗.基于Lab VIEW的電渦流位移傳感器測量系統設計與研究[J].機床與液壓，2009，37（9）：160-162.

[2]Jon SWilson.傳感器技術手冊[M].林龍信，鄧 彬，張 鼎，等譯.北京：人民郵電出版社，2009.

[3]白 潔，馬 健.基于虛擬儀器的微小位移測量裝置設計[J].電氣電子教學學報，2009，（6）：56-58.

[4]孫長庫，王小兵，劉 斌，等.電容傳感微小直徑的測量方法[J].納米技術與精密工程，2006，4（2）：103-106.

[5]畢曉普，喬瑞萍.LabVIEW 8實用教程[M].北京：機械工業出版社，2008.