滚珠丝杠副滚珠在滚道中接触角的选择和测量

滚珠丝杠副,主要是通过滚珠(钢球)将丝杠的旋转运动变成螺母的直线运动。在运动过程中,滚珠在滚道中所处的位置对丝杠副的性能影响很大,该位置是用滚珠接触角来表示的。所谓滚珠接触角就是在螺纹滚道的法向截面内,过滚珠与滚道接触点所作的公法线与丝杠轴线的垂线间的夹角(如图1所示)。一、螺纹滚道形状与接触角的选择 1.螺纹滚道形状图1所示是四种螺纹滚道法向截面形状。从加工来看,直角形和梯形滚道最为简单,但是滚道与滚珠相接触的工作表面曲率相差很大,所以,丝杠副在轴向载荷作用下,会产生很高的接触应力,这就限制了它的应用范围。这两种滚道只是在承受外载不大和刚度要求不高时才可以应用。目前应用最广的是单圆弧和双圆弧滚道。双圆弧滚道由三级圆弧组成。在一定范围内,这种结构型式     

圆弧金刚石砂轮三维几何形貌的在位检测和误差评价

针对非球面光学元件加工对圆弧金刚石砂轮形状误差测量的需求,提出了砂轮三维几何形貌在位检测与误差评价方法。建立了砂轮外圆面螺旋扫描轨迹测量数学模型,利用位移传感器获取了砂轮表面轮廓数据;对得到的数据匀滑滤波后沿圆周展开并进行插值处理,得到砂轮三维几何形貌。然后,根据非球面平行磨削加工特点,提出评价圆弧砂轮形状精度的指标。通过提取三维几何形貌轴截面轮廓,进行最小二乘圆弧拟合得到不同相位处的圆弧半径与圆心坐标,并由误差分离获得砂轮表面圆弧的圆度误差、圆周跳动误差及轮廓圆心轴向偏差。最后,对非球面加工圆弧金刚石砂轮进行检测,获得了砂轮的三维几何形貌以及多个关键尺寸及其误差数据:即圆弧金刚石砂轮的平均圆弧半径为55.442 3mm,半径波动极差为0.16mm,中央±8mm环带内圆弧的圆度误差约为5μm,圆周跳动误差约为2μm,截面轮廓圆心轴向位置相对偏差为0.008mm。根据检测结果,进行了大口径复杂非球面磨削实验,得到的元件面形P-V值为4.62μm,RMS值优于0.7μm,满足工程的实际需求。     

电火花机械磨削修整粗粒度成形砂轮试验研究

粗粒度金属基金刚石砂轮磨削效率高,面形精度保持性好,可以满足各种成形零件的精密加工,但存在因修整困难而难以推广的问题。针对该问题,提出采用电火花机械磨削法修整粗粒度金刚石砂轮。探究了放电参数对修整效率及刀具损耗量的影响规律,并以修整效率为优化目标选取粗修整试验放电参数,以修整精度为优化目标选取精修整试验放电参数。设计了半径为3 mm的凹圆弧、凸圆弧砂轮修整试验,粗修整后凹圆弧、凸圆弧半径分别为2867.510μm、2919.254μm,尺寸误差分别为4.43%、2.69%,轮廓精度PV值为54.34μm;精修整后凹圆弧、凸圆弧半径分别为3005.107μm、3001.588μm,尺寸误差分别为0.17%、0.053%,轮廓精度PV值为17.28μm。最后,磨削碳化硅陶瓷试件,获得凹圆弧、凸圆弧半径的尺寸误差分别为0.24%、0.045%,工件表面粗糙度Ra可达0.463μm。     

基于远心原理的滚珠丝杠测量系统设计

针对传统滚珠丝杠外螺纹检测技术在检测参数不全面、检测范围受限等方面的缺陷,设计了一种基于远心镜头成像及检测算法的视觉测量仪。对仪器的测量原理和设计思路进行了研究,利用多次拍摄滚珠丝杠同一位置的方式求平均值,有效降低了随机误差,完成了对滚珠丝杠齿廓和珠心径的测量。与接触式测量仪器结果进行了对比,获得轮廓测量误差为3μm,珠心径测量误差为3.6μm。     

基于89C52的滚珠丝杠误差检测速度自适应系统

针对目前广泛应用的滚珠丝杠误差检测系统的不足,应用AT89C52单片机及A/D转换器TLC2543实现了速度自适应的滚珠丝杠误差检测系统.通过对原系统光栅信号的提取和应用,使滚珠丝杠误差检测中的测量采样点数与滚珠丝杠检测长度保持严格一致,从而提高了各项误差检测计算的准确性.     

数控车削加工的误差分析及解决办法

分析了数控车床使用中由于车刀刀尖圆弧和车床滚珠丝杠轴向间隙引起的加工误差 ;提出了减小加工误差的具体解决办法。     

滚珠丝杠副的设计

滚珠丝杠副生产的主要问题,是在降低成本的同时,提高质量和可靠性。在现有理论和试验研究的基础上,已经形成了滚珠丝杠副设计的一些基本原则,运用这些原则就能解决上述的一系列问题。 设计的第一个基本原则丝杠──螺母螺旋表面的选定,应使自接触点引向螺旋表面和引向滚动体表面的法线在一条直线上(两点接触),或使垂直于螺旋线的法向截面通过滚动体的中心,因而保证较好的摩擦特性。 滚珠丝杠的螺纹滚道,采用单圆弧形是合理的,也可采用较复杂的滚道截型,即半径圆弧(非常接近滚动体半径)再接上曲率渐小的圆弧。这种牙型对滚珠丝杠副是有很大意…     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响

建立了一种考虑几何误差(滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差)和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响.研究结果表明:轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚...     

滚珠螺母插管孔的设计与加工

在外循环滚珠丝杠副中,滚珠借助导珠管在螺母内形成闭路循环,而导珠管的位置是由插管孔决定的。插管孔设计与加工的正确与否,将对滚珠丝杠副的流畅性和其他综合精度有直接影响。图1为外循环滚珠丝杠副结构简图。一、滚珠螺母插管孔位置的确定滚珠螺母的滚道是一个空间螺旋曲面。它的形状可以用截面来确定,一般有端面截形、轴向截形和法向截形,按照滚珠螺母的加工特点,我们取法向截形比较方便,如图2所示。我们可按取定的坐标系给出其方程。通常,取滚珠螺母的轴线为正轴,法向截形对称轴线为ox轴,则滚道法向截形的参数方程可写为     

双圆弧砂轮修整器

制造滚珠丝杠副的滚珠螺母比制造滚珠丝杠更复杂,因为磨制滚珠螺母滚道的双圆弧螺纹槽的砂轮尺寸很小,有时砂轮轴伸到螺母中的尺寸很长,磨制时调整和观察都不太方便。这样就要求修整器必须具有更高的运动刚性,以便能够保证必要的修整精度和光洁度。此外还要求使用灵活方便、修整效率高,这些都是设计修整器时必须很好研究的问题。 这里介绍一种在普通螺纹磨床上磨制滚珠螺母双圆弧滚道沟槽的修整装置(如图1所示)。它所采用的是简单的偏心轴插销定位机构。修整器由支承基座部分、修整旋转主体部分、变换双圆弧圆心机构和调整双圆弧半径、装夹…     

滚珠丝杠误差检测的速度自适应系统

针对目前广泛应用的滚珠丝杠误差检测系统的不足,实现了速度自适应的滚珠丝杠误差检测系统.通过对原系统光栅信号的提取和应用,使滚珠丝杠误差检测中的计算机采样点数与滚珠丝杠检测长度保持严格一致,从而提高了各项误差检测计算的准确性.     

丝杠副动态综合精度的计算机辅助评定

根据最新精度标准,采用优化算法处理机床梯形螺纹丝杠和滚珠丝杠副的螺旋线动态测量误差,并对机床梯形螺纹丝杠的螺旋线轴向误差、螺距误差、螺距累积误差和滚珠丝杠副行程精度的四大指标进行精度自动验收。在自行研制的EMCD-Ⅱ误差测控仪上实现其梯形螺纹丝杠的螺旋线误差数据采集与验收。     

“弓弦法”测量圆弧半径时最小弓高值的确定

“弓弦法”测量圆弧半径时最小弓高值的确定河北邢台鑫明电器有限公司（０５４００１）王转柱河北邢台市仪表厂（０５４０８３）董敏一、测量计算及误差分析圆弧半径的测量，一般是采用“弓弦法”，即在万工显上测得某段圆弧的弦长Ｌ和弓高Ｈ后（见图），代入下式求出被测...     

滚珠丝杠螺纹滚道参数误差对接触角和变位导程及摩擦力矩的影响及其相互关系

本文着重探讨滚珠丝杠副螺纹滚道参数误差对弹性接触变形接触角α0T，对变位导程增量δT及摩擦力矩的影响及滚道各参数误差间的相互关系。指出滚道圆弧半径B和钢球半径r0的误差对接触角α0T的影响是变位导程ΔT和直径径向间隙δ0误差的4倍以上。本文也研究了参数误差对摩擦力矩的影响，为制定和选择滚道参数的公差标准和经济精度提供了依据。     

滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数辨识

针对滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数难以确定的问题,提出了一种进给系统在整机状态下滚动结合部径向动态特性参数辨识方法。该方法将丝杠简化为欧拉-伯努利梁,以建立在简谐激振力作用下丝杠轴向上各截面的径向振动方程;设计实验以测量丝杠上测量点的径向振动位移,结合丝杠径向振动方程所计算的理论值建立优化目标函数,基于人工鱼群算法优化识别出滚动结合部的径向刚度及径向阻尼参数。以自行研制的滚珠丝杠进给实验台为研究对象,采用该方法对其导轨副、两端轴承组及滚珠丝杠副滚动结合部的径向刚度与径向阻尼参数进行识别。实验结果表明：以该方法辨识的结合部的参数所计算的丝杠上测量点的径向振动位移与实验测试值之间的误差在3.0%以内,验证了该方法的正确性和有效性。     

单热源作用下滚珠丝杠的温度场建模与热误差预测

研究了滚珠丝杠在单热源作用下的温度场模型,以便快速、准确地预测滚珠丝杠的热误差.根据丝杠的导热方程,在合理修改边值条件的基础上,建立滚珠丝杠的温度场理论模型,引入随温度变化的参数α’修正该模型,并提出模型参数的辨识方法.结合机械热变形理论,用所建立的温度场模型预测滚珠丝杠的热误差,进行温度场模型参数辨识实验和模型预测效果的验证实验.结果显示:基于温度场模型预测的温升值与实验测得的温升值之间的最大误差为0.8℃;热误差预测结果与实测结果的最大误差为3.8 μm.结果表明所建立的温度场模型可以较准确地反映滚珠丝杠在单热源作用下的温度分布,进而可以较准确地预测滚珠丝杠的热误差.     

双螺母定位预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度分析

提出一种新的滚珠丝杠副刚度分析方法,建立螺母所受轴向力与滚道正压力之间的关系,分析滚道接触点处的法向变形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系。综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的几何参数,将接触角、公称半径以及螺旋升角作为未知量,建立滚珠丝杠副接触角模型。在此基础上,根据Hertzian接触理论建立了滚珠丝杠副的轴向刚度模型,该模型综合考虑了接触角的变化与滚道正压力之间的耦合关系。根据所建立的刚度模型分别研究了单螺母滚珠丝杠副和双螺母定位预紧滚珠丝杠副的刚度特性。研究结果表明,对于几何参数相同的滚珠丝杠副,在外加轴向力较小时双螺母预紧滚珠丝杠副的刚度明显大于单螺母滚珠丝杠副,随着外加轴向力的增大它们的刚度值逐渐趋近,最后达到相同;双螺母定位预紧滚珠丝杠副的预紧力越大,初始刚度值越大。     

滚珠丝杠传动机构的微动特性及轨迹跟踪控制

滚珠丝杠传动的机床进给机构在微观运动条件下的各种非线性因素和进给系统较高的机械增益是影响机床运动的控制精度进一步提高的主要因素.本文研究了滚珠丝杠进给机构的微动特性,结果表明库仑摩擦和微弹性现象是滚珠丝杠在微动条件下的主要运动特性.针对这一特性,提出了一种基于误差的增益自适应控制器,该控制器能够有效地提高系统的稳定性,并能保证足够的控制精度.对幅值为1μm的正弦输入,其跟踪控制误差小于0.04μm.对幅值为1mm的正弦输入,其跟踪控制误差为0.5μm.     

滚珠丝杠螺旋线误差电子齿轮检测法研究

针对目前滚珠丝杠螺旋线误差检测仪器的不足,研制开发了一套新的滚珠丝杠螺旋线误差测量仪,并提出了一种丝杠螺旋线误差电子齿轮检测法。采用双电机和双闭环系统,实现了螺旋线误差的高精度主动式动态测量。测头架安装在运动精度更高,更平稳的气浮托板上,测量精度更高。首先对检测装置的结构设计进行介绍,然后,对仪器的测量精度进行了分析,最后,以测量仪为研究工具,提出一种电子齿轮的检测法,并进行了相关实验研究,验证了方法的可行性。     

基于激光传感器的滚珠螺母型面测量

为了实现滚珠螺母型面的快速精确测量,提出了激光测量方法并设计测量装置。首先,基于经直角棱镜反射的点激光轴向扫描的测量原理设计了螺母滚道型面检测装置,并根据滚道的数学模型提出轴法向转换的数据处理方法。然后,对直角棱镜的平移和转角误差、激光偏移误差、激光倾斜误差建立模型进行分析。最后,设计工装对标准钢球和圆槽进行扫描,并对螺母滚道开展实际测量。结果显示,完成误差标定后,经棱镜反射的点激光扫描圆弧轮廓的测量误差在3.1μm以内,标准差在2.2μm以内。对螺母滚道的扫描图像完整有效,总体精度满足螺母滚道型面的测量要求。