高速实心/空心滚珠丝杠热动态性能分析与研究

针对高速机床滚珠丝杠副摩擦生热导致滚珠丝杠产生轴向热变形,从而影响机床定位精度的问题,提出采取全面冷却与重点冷却相结合的方式冷却滚珠丝杠,即采用空心滚珠丝杠替代实心滚珠丝杠通入冷却介质全面强制冷却,同时对空心螺母局部重点冷却,共同抑制空心丝杠的温升与热变形。对不同进给速度下实心/空心滚珠丝杠的热特性进行理论分析,空心滚珠丝杠的热变形要比实心滚珠丝杠的热变形小(1~2)个数量级,从而提高了伺服进给系统的定位精度。同时,仿真了实心/空心滚珠丝杠模型的温度分布与热变形,分析了空心滚珠丝杠的温度场与热变形规律。总之,为空心滚珠丝杠在高速伺服进给系统的应用提供理论依据。     

基于有限元法的中空冷却滚珠丝杠温升及热变形研究

针对高速机床工作过程中滚珠丝杠进给系统的发热及热变形问题,基于传热学理论,建立了中空冷却滚珠丝杠传动过程中温度场和热变形的数学模型,并通过有限元仿真模拟和丝杠冷却模拟运行试验对该模型进行验证.结果表明,随着丝杠转速的提高和运行时间的增加,丝杠温升和热变形先是逐渐增大,然后趋于一个稳定值.     

中空滚珠丝杠副热动态特性分析

以传热学理论为基础,研究滚珠丝杠进给系统主要热源分布及热传导计算,分析中空滚珠丝杠副的热态特性及达到热稳定状态后进给系统的温度场。探讨了多热源作用下滚珠丝杠的一维温度响应,给出了滚珠丝杠系统的热传导方程。通过实验验证了理论结果的正确性,根据滚珠丝杠系统各主要部件的升温曲线对比,获得滚珠丝杠系统的温度场变化规律,并在此基础上分析了滚珠丝杠的热变形,确定滚珠丝杠的热伸长量,从而为滚珠丝杠的优化设计提供了参考。     

高速空心/实心滚珠丝杠螺母副热特性分析

滚珠丝杠作为机床伺服进给系统的重要部件,由螺母副摩擦热而引起的滚珠丝杠热变形降低了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,采用通有冷却油的空心滚珠丝杠为解决这一问题提供了方法。通过理论计算螺母副摩擦热及热边界条件,运用ANSYS有限元分析软件将计算结果加载到同刚度的空心/实心滚珠丝杠上进行分析:首先对滚珠丝杠温升与载荷、温升与转速的关系进行分析,然后分析了冷却油的流速对滚珠丝杠温升的影响,最后对空心/实心滚珠丝杠变形进行了比较分析。分析表明:空心滚珠丝杠温升受到载荷和转速的影响更小;增加冷却油的流速增强对丝杠的冷却效果但却是有限的;空心滚珠丝杠有效的减小了螺母副摩擦热和热变形。     

实心/空心高速滚珠丝杠轴承副热变形研究

随着机床滚珠丝杠进给系统速度的提高,滚珠丝杠轴承副摩擦产生的热量传递到丝杠,并引起了滚珠丝杠的热变形。通过分析轴承发热原理及理论计算方法,以及实例计算轴承副生热,运用有限元分析软件ANSYS仿真,得到实心滚珠丝杠和空心滚珠丝杠的温度分布和热变形,并分析热变形对滚珠丝杠变形的影响,得出通有冷却液的空心滚珠丝杠可以有效的抑制滚珠丝杠温升并减小热变形的理论,为空心滚珠丝杠热特性研究提出理论依据。     

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.     

数控机床进给系统热变形分析及补偿抑制对策

对抑制滚珠丝杠的温升及热变形进行了探讨,提出解决温升和热变形的方法.对提高滚珠丝杠副的加(减)速度特性及对运动指令的快速跟踪能力,保证滚珠丝杠轴系的系统刚度和丝杠副的轴向刚度,减小起动和停止瞬间弹性变形具有指导意义.     

实心/空心滚珠丝杠动态、静态的热特性分析计算

通过对滚珠丝杠系统的热源、热边界条件的确定和计算,分别建立实心/空心滚珠丝杠系统的热稳态仿真分析模型,利用有限元的方法,得到滚珠丝杠系统的热稳态温度场分布,进而利用多场耦合对滚珠丝杠系统进行热结构耦合分析得到实心滚珠丝杠和空心滚珠丝杠的热变形情况,并分析热变形对滚珠丝杠系统的影响;然后分别对实心/空心滚珠丝杠系统进行模态分析和静态分析,分析滚珠丝杠中空后动静态特性的变化和影响,为立式加工中心的优化和改进提供理论依据。     

高速机床滚珠丝杠副及其热特性分析

根据高速机床滚珠丝杠副结构组成特点和工作原理,结合高速切削实验结果,分析了引起滚珠丝杠副温升变形的主要热源及其影响因素,获得了温升随丝杠转速和预紧力的变化规律.基于能量守恒定律和傅里叶热传导定律,推导了滚珠丝杠副热传导微分方程并确定了其定解条件,建立了丝杠副温度变化的数学模型,为滚珠丝杠系统温度场仿真分析提供理论依据,可用于进一步研究高速进给系统热变形误差和提高定位精度.     

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。     

滚珠丝杠热伸长量的控制与试验

数控机床滚珠丝杠采用预拉伸结构,适应加工高精度零件要求,通过理论计算和实践试验相结合的方法,得出滚珠丝杠的预拉伸量。     

滚珠丝杠精磨误差的实时补偿与控制

介绍滚珠丝杠精磨误差的实时测量、补偿和控制的原理和方法。由直线感应同步器尺及数显表和微机数据处理与控制系统实现了对滚珠丝杠精磨过程误差的在线精密测量,并由计算机控制补偿机构对磨削过程的误差进行实时补偿。     

滚珠丝杠磨削加工热变形误差的分段补偿方法

在分析滚珠丝杠磨削过程中热变形误差变化的基础上,提出一种基于有限元法的确定螺距热误差分段补偿量的算法,并通过具体算例说明了该方法的计算过程,为保证滚珠丝杠的磨削加工精度提供了手段。     

滚珠丝杠系统的热特性建模与分析研究

在研究国内外的滚珠丝杠现状的基础上,进行了滚珠丝杠系统的热特性建模与分析研究。利用Pro／E软件得到滚珠丝杠的CAD模型,并导入ANSYS有限元分析软件中,通过热分析与结构分析,获得高速滚珠丝杠的温度场,并在此基础上分析了滚珠丝杠的热变形及热应变,确定滚珠丝杠的热位移,从而为滚珠丝杠的优化设计提供了参考。     

影响滚珠丝杠副热伸长的因素及解决对策

滚珠丝杠副热伸长的大小与丝杠副预紧力、安装方式、机床的移动速度以及采用的冷却介质、冷却方式、环境状况都有密切的关系。弄清各种因素的内在联系，对改进滚珠丝杠副的设计，提高机床整体性能有非常重要的意义。     

滚珠丝杠副热伸长测量系统设计

针对滚珠丝杠副温位移测量的要求,设计了滚珠丝杆副热伸长测量系统。介绍了试验台的硬件组成及数据采集流程。根据已有的设备制定了2种实验方案,对比分析后采用更符合实际工况的试验方案2,对汉江生产的某型号P3级精度丝杠的热伸长量进行了检测。运用最小二乘法对实验数据进行了处理分析,得出丝杠温升与伸长的关系。     

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。     

滚珠丝杠维修策略与误差补偿研究

在工程实际维修过程中,针对备件短缺的常见问题,以FANUC Oi Mate-TB的数控车床维修滚珠丝杠为研究对象,结合工厂实际采用修配法更换不同螺距、不同螺旋旋向和不同长度尺寸的滚珠丝杠,并设定了轴旋转方向、柔性齿轮比参数和采用锁紧式联结轴套加长轴的长度至满足要求.采用XL-80型激光干涉仪检测了机床X/Z轴反向间隙、...     

机床定位误差中的热误差分离与实验

提出一种从机床定位误差数据中分离出热误差的新方法.设计了由双频激光干涉仪、温度传感标签与接收器等组成的热误差测试系统,可实现热误差温度信号的无线智能检测和热变形信号的非接触高精度采集;从机床冷态开始,来回循环测量定位误差并记录热敏测点温度值;对各循环内的前后测点定位偏差做插值、相减、平均等处理,再与冷态下的平均定位误差相减分离得到热误差.在2515龙门加工中心上进行了实验,数据处理不仅可得到定位偏差、重复精度、回程误差等6个几何精度指标,还分离出测量范围内各个测点的热误差,其最大值为9.67μm;最小二乘法建模结果表明热误差的建模精度在[-2.60μm-2.28μm]之间,建模精度平均值为0.73μm.     

滚珠丝杆磨削颤振分析与监测方法研究

在实验研究的基础上,分析测试了滚珠丝杠磨削中工件颤振振纹与监测信号之间的关系,提出了把信息论中的信息率作为声发射信号和加速度信号的参数变量对滚珠丝杠磨削颤振进行监测的方法。最后,通过设定信息率阈值实现自动判别磨削颤振,实验结果证明了该方法的有效性和实用性。