滾珠絲杠綜合測試性能的研究現(xiàn)狀

 滾珠絲杠的綜合性能包括絲杠的精度特性、運行加速振動特性、傳動效率、絲杠的熱伸長變化以及絲杠傳動過程中的噪聲值。國內(nèi)外研究機構(gòu)通過大量的試驗研究分析了不同設(shè)計參數(shù)對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精度水平。其次，滾珠絲杠的安裝方式也會給滾珠絲杠的精度帶來很大的變化。有學者分析了幾種支撐方式對精度的影響，得出結(jié)論，滾珠絲杠兩端的固定支撐方式對滾珠絲杠的傳動精度影響最小。

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

 二、滾珠絲杠的熱變形

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

滾珠絲杠傳動過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為，摩擦扭矩的大小與熱量成正比。滾珠絲杠傳動系統(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，對滾珠絲杠的熱變形影響不大；滾珠絲杠螺母的加熱會對滾珠絲杠的精度產(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載和螺旋升角密切相關(guān)。

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

 三、滾珠絲杠運行噪聲特性

 滾珠絲杠傳動過程中的噪聲源是滾動體在滾道內(nèi)的相互碰撞和滾動體對滾道的沖擊。優(yōu)化滾珠絲杠的運動狀態(tài)可以降低滾珠絲杠傳動過程中的噪聲值。

 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)計并安裝了彈性緩沖器、彈性返回阻尼器和通過返回器槽的滾動體返回通道。該結(jié)構(gòu)能有效克服滾動體進出返回器的沖擊和振動，大大降低運行過程中的噪聲值。

 高速滾珠絲杠回珠單元。該機構(gòu)形狀類似于耳式結(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。通過這種結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠可以是 100 m / min 穩(wěn)定運行，噪聲低。

 四、滾珠絲杠的振動特性

 滾珠絲杠鋼珠通過返回器實現(xiàn)循環(huán)運動。當鋼珠進出返回器時，鋼珠和滾道之間會發(fā)生碰撞和振動；測試滾珠絲杠的振動特性可以評估滾珠絲杠的穩(wěn)定性和返回器的優(yōu)良性。

通過理論研究，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)流暢性的評價指標，研究了雙弧線和優(yōu)化設(shè)計方法。

 外循環(huán)滾珠絲杠的返回裝置。根據(jù)滾珠的運行特點，提出了新的設(shè)計方法，并進行了相應(yīng)的試驗和驗證。為高速滾珠絲杠返回器的設(shè)計提供了理論參考。

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

 五、測量滾珠絲杠的傳動效率

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

 滾珠進出滾道時的應(yīng)力分析方法解決了滾珠絲杠摩擦力矩波動的計算模型；研究分析了滾珠絲杠各種性能參數(shù)對滾珠絲杠摩擦力矩的影響。

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

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