滚珠丝杠副卡滞现象原因分析

传动效率很高的滚珠丝杠在使用过程中经常出现卡滞现象.生产厂家多认为卡滞可能是丝杠与螺母间隙过大或不适当预紧造成的,但一直未能做出合理的解释.通过理论分析说明滚珠丝杠副卡滞是由丝杠与螺母滚道建立的滚动体运动空间改变造成的,并指出保证滚动体在各个法向截面上具有相同的位置是保证滚珠丝杠正常运行的必要条件.     

高速滚珠丝杠副的空心螺母热特性分析

机床在高速运转时,由滚珠丝杠副的摩擦热引起的热变形对伺服进给系统的定位精度有很大的影响。滚珠丝杠副在整个运行过程中,摩擦热传递到螺母的热量最多,使得螺母温度上升并产生热膨胀,从而增大了滚珠丝杠副的预紧力,增大了摩擦热,使得滚珠丝杠副热量无法得到有效的控制,进而无法有效的控制热变形。通过将滚珠丝杠副螺母加工成空心,并通入冷却介质,达到了冷却螺母的目的。利用CFX软件,将理论计算得到的摩擦热加载到螺母滚道内,对不同冷却介质、不同载荷、不同转速下螺母的冷却效果进行分析,并对同一冷却介质不同流速下的流场和温度场进行分析。结果表明:运用专用冷却油的冷却效果最好;载荷及转速对空心螺母温升影响较小;揭示了空心螺母随着速度变化的流场变化规律以及温度场分布情况。     

基于滚珠过盈量的滚珠丝杠副预紧力计算模型

预紧力是滚珠丝杠副最重要的参数之一,为了计算和调整预紧力水平,需要建立精确的滚珠丝杠副预紧力计算模型。通过分析滚珠丝杠副的接触变形和滚珠受力平衡,考虑到滚珠丝杠副的接触角、螺旋角、有效承载滚珠个数、滚珠直径和滚道的型面参数等因素,建立了基于滚珠过盈量的滚珠丝杠副预紧力计算模型。通过测量滚珠丝杠副的空载扭矩得到滚珠丝杠副的预紧力,与理论结果进行比较,相对误差在8%以内,表明该模型的计算结果与实验结果一致性较高,从而验证了此模型的准确性。     

实现滚珠丝杠螺母副高速化的技术措施

分析了滚珠丝杠螺母副高速化存在的问题，提出了实现滚珠丝杠螺母副高速化的几点措施。     

双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副微分变化关系的推导与验证

为了推导出通用且符合滚珠丝杠副空间结构特点的微分变化关系,以双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副为研究对象,建立了滚珠丝杠副中各坐标系间的齐次变换矩阵,在此基础上推导出了统一且直观的滚珠丝杠副中各坐标系间的微分变化式。通过该方法推导出滚动轴承的微分变化式,与权威滚动轴承文献中出现的微分变化式进行了对比,验证了该推导方法。并利用其他方法推导出滚珠丝杠副的微分变化式,与所使用方法推导出的滚珠丝杠副微分变化式进行对比,确保了所推导的滚珠丝杠副微分变化式表达式的可靠性。最后,根据所推导的滚珠丝杠副微分变化对比分析了不同的轴向静接触刚度建模,所建立的理论模型计算值较传统模型计算值与实验测量值更为接近。     

双螺母预紧滚珠丝杠副轴向静刚度与扭转变形关系研究

为了研究扭转变形对滚珠丝杠副轴向静刚度影响,对双螺母预紧滚珠丝杠副的滚珠进行动力学分析,并考虑接触角的变化,建立滚珠丝杠副扭转变形数学模型。使用滚珠丝杠副摩擦力矩试验台、静刚度试验台对双螺母预紧滚珠丝杠副进行摩擦力矩、静刚度检测。结果表明:滚珠丝杠副刚性测量中对丝杠进行扭转补偿后,测量结果更加合理、准确;滚珠丝杠副刚性测量中,丝杠被测长度越长,丝杠产生的扭转变形越大,对滚珠丝杠副轴向静刚度测量结果影响越大。     

滚珠丝杠副滚道磨损的有限元模拟分析

滚珠丝杠副磨损是导致机床精度降低或丧失的主要原因。针对滚珠丝杠副滚道磨损问题,基于弹性接触理论分析得出丝杠滚道接触应力大于螺母滚道,二者接触应力差异导致磨损的差异。建立三维模型结合ANSYS软件对滚珠丝杠副磨损过程进行模拟分析,结果表明丝杠滚道磨损大于螺母滚道。基于表面织构化机制,提出对丝杠滚道表面进行织构化,通过ANSYS软件对改造后的滚珠丝杠副磨损进行分析,得到了丝杠滚道表面织构化后磨损量由5.89 μm下降到5.15 μm,织构化后磨损量下降了0.74 μm,同比下降了12.6%,表面织构化对丝杠滚道起到了一定的减磨效果     

电动冲床连杆式滚珠丝杠副动力源的设计

通过对电动冲床的研究,设计了一种全新的连杆式滚珠丝杠副动力源。该动力源采用伺服电机带动滚珠丝杠旋转,使丝杠螺母上下移动,进而带动经特殊设计的三铰接连杆,无需采用控制程序就能具备空载快进、快退,负载慢进的功能。测试结果显示,在不增加驱动电机功率、扭矩,不增大滚珠丝杠副受力的情况下,能使冲切力增大4倍多。     

CD4010高速滚珠丝杠副的失效分析

在BTJS-01型高速滚珠丝杠副综合测量仪上进行了CD4010高速滚珠丝杠副的疲劳试验,但运行仅14.2 h GCr15滚珠丝杠副即失效.通过对产品进行成分检测、金相观察、淬硬层硬度梯度分布测量和扫描电镜形貌分析等综合分析,结果表明:滚珠丝杠副早期失效的主要原因是螺母中回珠管的管舌断裂,而丝杠原材料的铬含量偏低、丝杠工作面的硬度偏低和淬硬层较浅也是造成早期失效的重要原因.     

关于滚珠丝杠副零件加工中的几个问题

关于滚珠丝杠副零件加工中的几个问题大连机床厂李鸿关键词：滚珠丝杠副零件加工滚珠丝杠副主要由滚体丝杠、滚珠螺母、返回装置等组成。笔者几年来从事滚珠丝杠副的设计与加工工作，总结了工作中经常遇到的一些问题的解决方法，实际证明比较简便实用，现介绍几点如下。１...     

Preload variation due to temperature increase in double nut ball screws

Ball screws are robust and economic linear positioning systems that are widely employed in high speed and high precision machines. Due to precision and stability requirements, the preload force has been considered one of the main parameters in order to define the axial rigidity and the maximum axial load capacity of ball screw feed drives. In high speed motions, thermal effects are also considerably relevant regarding positioning precision and dynamic stability of the machine. The temperature increase and the thermal gradient between the screw, the balls and the nuts led to a variation in the contact geometry and consequently in the preload force. This paper presents an experimental analysis of the preload variation due to the temperature increase. The study has been performed for several initial preload forces and linear speeds in a preloaded double nut ball screw. The heating of the system results in a decrease of the preload force, where a maximum decrease of 60 % has been observed for a temperature increase of 28 K in the test bed of the study. Regarding the consequences of the loss of rigidity, the first eigenvalue decreased by only 5 % for a preload drop of 33 %.     

空心滚珠丝杠在数控机床伺服进给系统中的应用

针对数控机床主轴和伺服传动系统的热误差阻碍进一步提高机床定位精度的问题,对数控机床伺服进给系统的热变形作了深入研究。结果表明:螺母摩擦和轴承摩擦是滚珠丝杠伺服进给系统的主要热源,其摩擦热量与滚珠丝杠转速及轴向载荷几乎成正比;采用空心丝杠和空心螺母有效抑制了滚珠丝杠在高速进给时的热变形量,减小伺服进给系统的稳态误差。     

带滚珠丝杠脱模及滚珠斜楔拉模定距装置的注射模

在螺塞注射模具设计中,采用了滚珠丝杠脱模装置和滚珠、斜楔拉模、定距联合装置,利用滚珠、螺母、丝杠及齿轮传动自动拧出螺纹塑件,实现塑件自动脱模;利用滚珠、斜楔、滑块机构拉开定模板和浇口板并控制其拉开距离,从而达到自动生产目的。     

高速空心滚珠丝杠螺母副热特性的影响因素分析

滚珠丝杠作为机床伺服进给系统的重要元件,其热变形会降低伺服进给系统的定位精度,在机床高速化发展的过程中,滚珠丝杠热变形成为其发展的瓶颈,采用通有冷却介质的空心滚珠丝杠为解决这一问题提供了方法。空心滚珠丝杠定位精度受到以下因素影响:滚珠丝杠轴向载荷、转速、通入空心滚珠丝杠的冷却介质的种类、冷却介质流速以及空心滚珠丝杠内孔的大小,这些因素不仅影响空心滚珠丝杠的冷却效果,而且对空心滚珠丝杠的变形也有很大的影响。研究结果表明:轴向载荷和转速对温度影响较小;专业冷却油更适合用于滚珠丝杠的冷却,合理控制其温升和热变形;热变形和热-结构耦合的分析,给出了最佳内孔直径。为空心滚珠丝杠的设计及研究提供理论依据。     

滚珠丝杠副20CrMo钢渗碳螺母的失效分析

本文通过扫描电镜、能谱、金相和显微硬度等方法对疲劳寿命试验后的滚珠丝杠副20CrMo钢渗碳螺母进行了失效分析。结果表明,20CrMo钢渗碳螺母单侧滚道出现严重接触疲劳破坏的原因是:1)因原材料成分不均匀而形成黑白相间的不均匀组织;2)由于渗碳不均匀而造成失效滚道部位的渗碳层过浅;3)与其配套的丝杠加工分度不均匀而导致丝杠副运行时螺母两条滚道的受力不均匀。     

Periodic variation of preloading in ball screws

The preloading is a main characteristic for the functionality of a ball screw. The path of preloading during operation with no thrust load is an indicator for the actual inner forces, the friction produced by the ball screw and finally for the quality of the unit. Due to manufacturing tolerances the preloading over the useful travel of the ball screw differs from its specified value. However, not only the overall loading of a ball screw varies, but also the local load distribution within the nut. This is expressed by a periodic variation of the internal forces which has an effect on the alignment of the nut and therefore on the uniformity and the motion characteristics of a ball screw feed drive. The following paper deals with the occurrence of these periodic force variations and offers an explanation for this particular phenomenon.     

高速滚珠丝杠副性能试验与分析方法研究

基于自主开发的性能试验台,对高速滚珠丝杠副的性能试验与分析方法进行了研究.介绍了高速滚珠丝杠副性能试验系统的构成,提出了性能试验的方法;在此基础上,进一步对试验数据的分析方法进行了研究;针对指定型号的高速滚珠丝杠副进行了性能试验,并对试验得到的数据进行了具体分析,试验与分析结果验证了所提出方法的有效性.     

滚珠丝杠用材的质量检验和热处理工艺研究

滚珠丝杠是数控机床运动转换、传递动力的关键零部件,因而要求其加工精度高,运行平稳,精度保持性好。国产滚珠丝杠常用GCr15、55CrMo和S55C三种原材料。本文针对国产滚珠丝杠常用材料的质量检验和热处理工艺进行了分析,并提出了改进材料质量和优化热处理工艺的建议。     

Analysis of a model to forecast thermal deformation of ball screw feed drive systems

In machine tools with semi-closed loop numerical control, the thermal deformation of the ball screw directly produces the position error of the feed drive system. In this work the method of multiple regression is used to analyze the thermal deformation of a ball screw feed drive system. Key points of thermal source (front bearing, nut and back bearing) were selected as independent variables of the analysis model. The test results show that this method can well predict the thermal deformation of the ball screw during variation of the speed of rotation.