滾珠絲杠綜合測(cè)試性能的研究現(xiàn)狀

 滾珠絲杠的綜合性能包括絲杠的精度特性、運(yùn)行加速振動(dòng)特性、傳動(dòng)效率、絲杠的熱伸長(zhǎng)變化以及絲杠傳動(dòng)過(guò)程中的噪聲值。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)通過(guò)大量的試驗(yàn)研究分析了不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)滾珠絲杠綜合性能的影響。

 一、滾珠絲杠精度的特性

 影響滾珠絲杠精度的因素很多。首先，滾珠絲杠的生產(chǎn)加工工藝水平?jīng)Q定了滾珠絲杠的傳動(dòng)精度水平。其次，滾珠絲杠的安裝方式也會(huì)給滾珠絲杠的精度帶來(lái)很大的變化。有學(xué)者分析了幾種支撐方式對(duì)精度的影響，得出結(jié)論，滾珠絲杠兩端的固定支撐方式對(duì)滾珠絲杠的傳動(dòng)精度影響最小。

 最后，滾珠絲杠本身的剛度對(duì)精度有很大的影響。滾珠絲杠的力變形主要包括拉伸變形和扭轉(zhuǎn)變形。拉伸變形會(huì)影響滾珠絲杠的軸向精度，扭轉(zhuǎn)變形會(huì)導(dǎo)致滾珠絲杠的軸向變形和軸向誤差。

 二、滾珠絲杠的熱變形

 在滾珠絲杠傳動(dòng)過(guò)程中，由于溫度升高，滾珠絲杠產(chǎn)生溫度位移，影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的定位精度。因此，有必要降低滾珠絲杠傳動(dòng)過(guò)程中的溫升。

滾珠絲杠傳動(dòng)過(guò)程中溫度升高的根本原因是滾珠絲杠與螺母之間的摩擦理論認(rèn)為，摩擦扭矩的大小與熱量成正比。滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)中的熱源主要是螺母與滾珠絲杠的摩擦和支撐軸承的摩擦；兩個(gè)支撐端軸承的溫度變化主要與承載能力有關(guān)，但支撐端軸承冷卻方便，對(duì)滾珠絲杠的熱變形影響不大；滾珠絲杠螺母的加熱會(huì)對(duì)滾珠絲杠的精度產(chǎn)生很大影響。滾珠絲杠螺母的加熱是由摩擦引起的，摩擦扭矩的大小與負(fù)載和螺旋升角密切相關(guān)。

 滾珠絲杠的當(dāng)量摩擦角可以提高傳動(dòng)過(guò)程中的摩擦扭矩值。此外，增加滾珠絲杠的螺旋升角可以提高整體傳動(dòng)效率，最終達(dá)到降低熱量、提高傳動(dòng)效率的目的。摩擦力的主要來(lái)源是滾動(dòng)體之間的相互摩擦。滾動(dòng)體之間的摩擦不僅發(fā)生在滾珠絲杠滾道內(nèi)，而且在進(jìn)出返回器時(shí)，相互擠壓烈的摩擦。因此，減少滾動(dòng)體之間的相互摩擦也可以大大改善滾珠絲杠的熱變形，并在滾動(dòng)體之間增加保持架，以避免滾動(dòng)體之間的相互碰撞。

 三、滾珠絲杠運(yùn)行噪聲特性

 滾珠絲杠傳動(dòng)過(guò)程中的噪聲源是滾動(dòng)體在滾道內(nèi)的相互碰撞和滾動(dòng)體對(duì)滾道的沖擊。優(yōu)化滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以降低滾珠絲杠傳動(dòng)過(guò)程中的噪聲值。

 有一種高速、低噪音的精密滾珠絲杠。該滾珠絲杠螺母的兩端加工了返回器槽，設(shè)計(jì)并安裝了彈性緩沖器、彈性返回阻尼器和通過(guò)返回器槽的滾動(dòng)體返回通道。該結(jié)構(gòu)能有效克服滾動(dòng)體進(jìn)出返回器的沖擊和振動(dòng)，大大降低運(yùn)行過(guò)程中的噪聲值。

 高速滾珠絲杠回珠單元。該機(jī)構(gòu)形狀類(lèi)似于耳式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部加工了由三段曲線組成的通孔。三段曲線為與螺母螺旋線連接的直線段、緩沖滾珠返回沖擊的樣條曲線段和與螺母內(nèi)回珠直孔連接的直線段。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠可以是 100 m / min 穩(wěn)定運(yùn)行，噪聲低。

 四、滾珠絲杠的振動(dòng)特性

 滾珠絲杠鋼珠通過(guò)返回器實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鋼珠進(jìn)出返回器時(shí)，鋼珠和滾道之間會(huì)發(fā)生碰撞和振動(dòng)；測(cè)試滾珠絲杠的振動(dòng)特性可以評(píng)估滾珠絲杠的穩(wěn)定性和返回器的優(yōu)良性。

通過(guò)理論研究，建立了球與返回器的碰撞接觸模型，提出了球在返回器中循環(huán)流暢性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了雙弧線和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

 外循環(huán)滾珠絲杠的返回裝置。根據(jù)滾珠的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了新的設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)和驗(yàn)證。為高速滾珠絲杠返回器的設(shè)計(jì)提供了理論參考。

從生產(chǎn)加工過(guò)程出發(fā)，研究了粉末冶金技術(shù)的加工制造，滾珠運(yùn)行平穩(wěn)，沖擊小。

 五、測(cè)量滾珠絲杠的傳動(dòng)效率

 滾珠絲杠由于其高效的傳動(dòng)效率，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)控加工中心。滾珠絲杠的傳動(dòng)效率是評(píng)價(jià)滾珠絲杠優(yōu)異性能的重要指標(biāo)。螺母的摩擦扭矩值主要影響滾珠絲杠的傳動(dòng)效率。測(cè)量和分析摩擦扭矩的產(chǎn)生和影響因素非常重要。

 滾珠進(jìn)出滾道時(shí)的應(yīng)力分析方法解決了滾珠絲杠摩擦力矩波動(dòng)的計(jì)算模型；研究分析了滾珠絲杠各種性能參數(shù)對(duì)滾珠絲杠摩擦力矩的影響。

 使用圖形編程語(yǔ)言 LabVIEW 虛擬儀器技術(shù)作為人機(jī)界面和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，通過(guò)軟件分析摩擦力矩的影響因素，應(yīng)用于摩擦力矩檢測(cè)。

 滾珠絲杠摩擦力矩檢測(cè)器。通過(guò)分析預(yù)緊力對(duì)摩擦扭矩波動(dòng)的影響，最終得出結(jié)論，預(yù)緊力的增加會(huì)增加絲杠的摩擦扭矩波動(dòng)；特別是在軸向載荷下，滾珠絲杠加載單向預(yù)緊力，摩擦扭矩波動(dòng)加劇。