基于直线电机的高速滚珠丝杠副寿命试验机设计

针对高速滚珠丝杠副性能指标的测量需求,设计了一套基于直线电机的高速滚珠丝杠副寿命测试试验系统,系统以直线电机为加载机构、旋转伺服电机为丝杠驱动机构、多轴运动控制卡为运动控制器。据此系统设计的滚珠丝杠副高速加载跑合寿命试验机在连续稳定变负载的情况下,可以对滚珠丝杠在高速、高加速度、大负荷等条件下进行长时间运行测试,满足寿命试验机对滚珠丝杠副寿命试验和相关参数的测试要求。试验结果证明了系统的可行性。     

影响进给系统动特性的因素分析

以高速高精度PCB数控钻床滚珠丝杠进给系统为研究对象,利用ADAMS软件建立了滚珠丝杠进给系统的多刚体和多柔体动力学模型并进行了动力学仿真.通过时进给系统中主要零部件的刚度、质量等参数对系统动特性影响的研究,发现了提高联轴器以及滚珠丝杠的刚度对改善整个系统响应并不明显,而工作台的质量是系统动特性最为敏感的因素.所以要提高滚珠丝杠进给系统的动特性最有效的方法就是对工作台进行优化设计,在保证不降低其自身刚度的前提下,减少其质量,从而可以有效的提高系统的动特性.     

基于ADAMS的进给系统动特性研究

以高速高精度印刷线路板数控钻床滚珠丝杠进给系统为研究对象,利用ADAMS软件建立了滚珠丝杠进给系统的多刚体和多柔体动力学模型并进行了动力学仿真。通过对进给系统中主要零部件的刚度、质量等参数对系统动特性影响的研究,发现了提高联轴器以及滚珠丝杠的刚度对改善整个系统响应并不明显,而工作台的质量是系统动特性最为敏感的因素。所以要提高滚珠丝杠进给系统的动特性最有效的方法就是对工作台进行优化设计,在保证不降低其自身刚度的前提下,减少其质量,从而可以有效地提高系统的动特性,实际应用表明,这种方法是行之有效的。     

串联式大行程高分辨率传动系统

为了提高大行程传动系统的分辨率，将高精度滚珠丝杠与压电陶瓷驱动铰链结构串联在一起构成串联式传动系统，用高精度滚珠丝杠来完成大行程位移，用压电陶瓷驱动铰链完成微小位移。这种串联式传动系统最终得到了0．29μm／100mm的定位精度，0．03μm的位移灵敏度。     

滚珠丝杠副临界转速研究

针对高端装备制造业对滚珠丝杠副转速不断增长的要求,研究了滚珠丝杠副临界转速问题。基于转子动力学理论,根据滚珠丝杠副的运行机理,建立了滚珠丝杠副轴系单元力学模型,运用分布质量模型的Riccati传递函数矩阵法,展开对滚珠丝杠副临界转速问题的研究,进而得出滚珠丝杠副在高速运转过程中,临界转速随螺母移动变化情况。     

滚珠丝杠磨削再生颤振极限预测方法研究

介绍了滚珠丝杠磨削过程中的再生颤振对提高工件质量和生产效率的影响;在滚珠丝杠磨削振动系统动力学模型的基础上,提出了确定磨削再生颤振模型参数的方法,获得了符合在实际磨削中的再生颤振稳定性极限图。结果表明,通过对磨削滚珠丝杠的磨削试验,验证了对磨削滚珠丝杠再生颤振系统研究的有效性和实用性。     

不同指令轨迹条件下滚珠丝杠进给系统运动精度特性研究

滚珠丝杠进给系统是高档数控机床重要部件,其运动精度决定了多轴联动加工机床的加工精度,在高速、高精度滚珠丝杠进给系统中,其指令轨迹参数是影响运动精度的重要因素。基于Simulink和Simscape搭建滚珠丝杠进给系统半物理机电耦合仿真模型,考虑不同指令轨迹参数,开展运动精度仿真及分析。结果显示,指令轨迹的位置、速度和加速度等参数对滚珠丝杠进给系统运动精度有重要影响,因此,在多轴联动加工机床中,合理规划进给系统轨迹参数对于提高其运动精度具有重要意义。     

加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响

滚珠丝杠进给系统是数控机床的关键部件,其动态特性与运动精度紧密相关,对数控机床加工精度有重要影响。滚珠丝杠进给系统的动态特性具有明显的时变特征,为探究工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律,基于集中质量法构建了滚珠丝杠进给系统动力学模型,并利用有限元方法验证了模型精确度。基于所构建的动力学模型开展了工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律分析,构建了其响应面,结果显示,随着工件质量的增加,滚珠丝杠进给系统固有频率降低;工件位置离工作台重心越近,对系统固有频率影响越小。结果可用于实际加工过程中,指导工件的在工作台面的放置位置选择。     

基于模态理论的机床滚珠导轨滑块接合面特性参数识别

机床的整机动态特性在很大程度上取决于机床导轨的结合面特性，目前对于机床导轨特性参数的获得常常采用动态测试的方法。本文针对高速、高精度机床中采用的滚珠导轨结合面参数的测试提出单自由度分量分析法对机床滚珠导轨进行模态测试分析。测试中分别对垂向和侧向激励，测试传递函数，从而识别出导轨结合面的特性参数。     

基于有限元的双滚珠丝杠同步驱动轴动力学建模与分析

以双滚珠丝杠同步驱动轴为研究对象,在详细分析同步轴间负载耦合关系及丝杠与螺母的轴向、扭转耦合关系基础上,利用有限元结合集中参数法,从拉格朗日方程中导出双滚珠丝杠同步驱动轴动力学模型。通过模态分析,揭示了双滚珠丝杠同步驱动轴的动力学特性,为双轴同步控制提供了参考。最后在样机实测上通过系统辨识,验证了所建模型的准确性。     

基于Pro/E-ANSYS-Workbench滚珠丝杠副的建模与仿真分析

运用专业的三维建模软件Pro/E建立了滚珠丝杠副系统的零件装配模型,并通过ANSYS-Workbench有限元分析软件对建立的滚珠丝杠副装配模型进行静力结构有限元仿真分析,得出滚珠丝杠副滚珠、丝杠、螺母和滚珠丝杠副整机的等效应力图和等效应变图。结果表明,滚珠丝杠副的等效应力主要在于滚珠与滚道接触区域,且滚珠与滚道间的接触区域呈椭圆状分布,接触应变值由中心向外逐渐变小,符合赫兹接触理论。仿真结果证实了所建仿真模型的有效性,为滚珠丝杠副更好地向高速、高效和高精度的发展提供了基础,并为其优化设计提供了技术支持。     

滚珠丝杠进给系统结构模态特性对位置环增益的影响性分析

为充分考虑滚珠丝杠结构模态特性对伺服控制器及进给驱动系统整体统态性能的影响,建立了基于特征模态的滚珠丝杠进给系统状态空间缩聚模型,以实现在模态特性影响下求解进给系统动力学响应的同时与伺服控制系统集成;在此基础上,建立了基于滚珠丝杠进给系统状态空间缩聚模型的伺服系统位置调节回路模型,推导了系统模态频率、开环幅值响应激增值与位置环增益之间的约束关系式,进行了滚珠丝杠进给系统模态特性对位置环增益的影响性分析,实现了特征模态影响下位置环增益参数的最优值估计。通过实例验证了基于状态空间的滚珠丝杠进给系统模态特性提取、滚珠丝杠进给系统模态特性对位置环增益的影响性分析结果、结构特征模态影响下的位置环增益参数最优值估计的正确性。     

数控机床滚珠丝杠副选用及安装

随着数控机床高速高精度的发展的需要,滚珠丝杠作为数控机床的主要进给功能部件之一,为确保机床传动精度,其选型及安装显得尤为重要。文章介绍数控机床滚珠丝杠副在选型及安装上一些基本方法。着重介绍滚珠丝杠副参数的选择及预拉伸安装方法,确保滚珠丝杠副在合理的温升范围内满足工作要求。     

无平衡重的竖直轴进给系统动态特性变化规律研究

针对小型立式加工中心的竖直轴滚珠丝杠进给系统,由于主轴箱等移动部件质量较小而未安装平衡重装置,此时移动部件的重力将直接作用到滚珠丝杠的传动系统上,在重力和初始预紧力综合作用下,丝杠螺母副和轴承副的实际状态将发生变化,进而影响该动结合部的接触刚度。主轴箱等移动部件处于全行程内不同位置时,即丝杠的受力作用点会发生变化,从而改变该系统的传动刚度,最终影响该系统的动态性能。以传统的竖直轴滚珠丝杠进给系统为研究对象,采用集中参数法进行动力学模型等效,建立考虑传动刚度变化的变系数动力学方程。理论计算移动部件重力作用下丝杠螺母副、轴承副的等效轴向刚度,进一步分析考虑丝杠受力作用点改变时传动刚度的变化规律,最终研究进给系统的固有频率和加速度频响在全行程内的变化规律。最后以某三轴立式加工中心的竖直轴进给系统为案例,进行了模态试验,理论与试验结果具有良好的一致性。     

同刚度同载荷下高速空心/实心滚珠丝杠轴承端热特性研究

机床正在朝着高速高精度的方向发展,同时高速机床进给系统的滚珠丝杠也在进入一个新的发展阶段,为了解决高速滚珠丝杠高温热变形对进给系统精度降低的问题,提出了采用空心滚珠丝杠来抑制温升,从而提高滚珠丝杠的定位精度以及机床的加工精度。将计算得到的轴承摩擦热和热边界条件,运用ANSYS有限元分析软件加载到同刚度的空心和实心滚珠丝杠上,再在滚珠丝杠的相同位置加载相同的载荷,通过仿真分析对比同刚度同载荷下高速空心和实心滚珠丝杠的热变形,得出通入冷却油的空心滚珠丝杠可以有效的抑制温升和全面减小热变形的结论,为空心滚珠丝杠的研究提供理论依据。     

基于刚柔耦合的成形磨齿机动态特性分析

成形磨齿机具有高精度、高响应等特点,滚珠丝杠进给驱动机构是机床的重要组成部分,它的动态特性直接影响机床的加工质量和效率。对其关键部位---滚珠丝杠进行柔性化,利用SolidWorks , ANSYS , ADAMS建立机床进给驱动系统刚柔耦合多体动力学模型,得到机床的动态特性曲线。通过理论分析与仿真结果对比以及多刚性体模型和刚柔耦合模型仿真结果对比,验证建模方法的可行性,为提高仿真结果的正确性提供研究方法。     

精密滚珠丝杠副的弹流润滑分析

从Hamrock-Dowson公式和滚珠丝杠副的接触参数出发,推导了滚珠丝杠副中最小油膜厚度的计算公式,利用数值计算方法,分析了丝杠转速、润滑油粘度和接触载荷等使用参数以及接触角、螺旋升角和曲率比等设计参数对最小油膜厚度的影响。对滚珠丝杠副的润滑状态进行了判别,计算分析表明,滚珠丝杠副的润滑属于边界润滑。讨论了改善滚珠丝杠副润滑状态的途径,分析认为,设计专用润滑脂润滑单元和提高滚道表面加工质量是改善润滑状态、提高滚珠丝杠副高速性能的主要途径。     

滚珠丝杠副选型设计中的热变形问题

滚珠丝杠的设计选用一般按照其运动学和动力学条件进行.而在使用中高速工况滚珠丝杠热变形问题是不容忽视的,会严重影响丝杠的传动精度.设计选用滚珠丝杠时就应考虑其发热量问题.滚珠丝杠发热主要与预紧力、螺旋升角及摩擦状态有关,设计选用时应根据不同工况对这些参数综合考虑,合理选择.     

滚珠丝杠-螺母副结合部轴向动态特性参数测试与分析

为了获得滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态特性参数,建立了滚珠丝杠-螺母副滚动结合面轴向动力学参数识别模型并研发了测试平台,分析了不同丝杠结构尺寸参数对丝杠轴向动态刚度的影响规律。实验结果表明,丝杠直径、导程、螺旋升角、工作圈数的增大均可提高其轴向动态刚度,而丝杠装配过程中的预拉伸所产生的轴向应变量会减小丝杠结合面轴向动态刚度。最后建立了滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态刚度神经网络预测模型,预测结果表明计算刚度与实测值相差不超过8%。     

高速精密滚珠丝杠副性能试验简介

为满足高档数控机床对滚珠丝杠副的高速、高精度、高刚度、高寿命、高可靠性等的要求，研制开发了精密滚珠丝杠副综合性能试验台、高速精密滚珠丝杠副速度噪声试验台、精密滚珠丝杠副刚度试验台、精密滚珠丝杠副载荷试验台、精密滚珠丝杠副摩擦力矩测试仪等。利用该试验装置可对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、噪声、定位精度及重复定位精度、静刚度、静载荷及动载荷、摩擦力矩等性能参数进行测试，为产品改进及用户提供准确可靠的检测数据。