滚珠丝杠螺母内滚道位置度的测量

针对目前加工滚珠丝杠螺母时,回珠器孔与螺旋槽的相对位置无法现场检测的问题,提出了将直接测量转变为间接测量地方法,设计了一种新型的滚珠丝杠螺母内滚道位置度测量方法,构建了一套滚珠丝杠螺母内滚道位置度测量系统。利用该方法对滚珠丝杠螺母内滚道进行了位置度测量,并与理论值进行了比较。结果表明,该方法具有较高的测量精度及可靠性。研究结果可为回珠器与螺母内滚道的加工位置精度的测量奠定基础。     

螺旋升角对滚珠丝杠副弹性变形及传递效率的影响

针对高速数控机床采用的大导程滚珠丝杠副对进给系统性能影响问题,考虑螺旋升角、滚珠与滚道接触面的滑动和滚动摩擦,研究了滚珠丝杠副的轴向弹性变形,利用有限元方法进行了仿真分析;建立了丝杠由转动到直线进给运动的传递效率数学模型,并利用实验进行了验证。结果表明,随着螺旋升角的增大,丝杠副的传递效率提高,轴向弹性变形减小,轴向力减小,提高了轴向定位精度。     

微型滚珠丝杠副的设计与制造

通常滚珠丝杠副的名义直径小于16mm以下时,称为微型滚珠丝杠副。当丝杠名义直径小于10mm时,则制造更加困难,关键是螺母的内孔小,滚道无法进行磨削。在滚珠循环结构设计上,采用螺旋槽式自体内循环和导管式外循环两种结构,我们都进行了研制,比较了他们的制造工艺和产品优劣。螺旋槽式结构紧凑,回珠孔加工精度要求高,孔中心对螺母滚道中心位置度误差不大于0.03mm。当孔位与滚道接触平滑,总装时,仍发现滚珠运动不畅,产品总体性能不好。插管式外循环结构,除导管不易制造外,螺母制造大体与螺旋槽式相同(见图1)。     

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。     

滚珠丝杠加工的新工艺 ——“轧—淬—磨”

我厂自60年代开发研制滚珠丝杠副以来已有多年的生产历史,这种产品广泛应用于机床、航空、电子仪表及医疗等领域,滚珠丝杠是其主要零件。如何提高滚珠丝杠的生产效率,进行新材料、新工艺和新技术的应用,一直是技术人员探索的课题。 国内厂家加工滚珠丝杠螺纹滚道通常采用“车—淬—粗磨—精磨”的方法,我厂于九十年代开展了“轧—淬—磨”工艺的研究和应用,取得了一定的成绩。 轧制滚珠丝杠属于无切屑加工范畴,材料利用率高、螺纹滚道尺寸、截形一致性好,生产周期短,但精度不高。能否将传统的“车—淬—磨”与后来的“轧—淬—磨”生产工艺结合起来,互相取长补短呢?经过一年多的摸索试验,证明了采用“轧—淬—磨”新工艺进行滚珠丝杠的螺纹滚道加工是成功的。     

滚珠丝杠精密磨削表面加工质量及其试验研究

通过正交试验设计和单因素分析法对滚珠丝杠滚道磨削工艺开展了试验研究,分析了磨削时砂轮粒度、砂轮速度、丝杠速度以及磨削深度对滚珠丝杠表面质量影响的主次顺序,得出了各工艺参数对表面质量的影响规律,为丝杠和螺母磨削工艺参数的选择提供了依据。另外试验研究了滚道表面质量对滚珠丝杠副摩擦力矩和噪声性能的影响,明确了滚道表面粗糙度和摩擦力矩之间的关系。试验结果表明,提高丝杠滚道表面加工质量能够有效降低滚珠丝杠副摩擦力矩和噪声。     

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。     

微型滚珠丝杠副螺母滚道的磨削加工

随着我国机械工业的不断发展,用户对滚珠丝杠副的种类及规格提出了更多、更高的需求,其中,微型滚珠丝杠副得到了较快的应用。近年来,国内外一些厂家纷纷向我厂订购微型滚珠丝杠副,但由于微型滚珠丝杠副的加工有其特殊性,加工难度很大,特别是微型滚珠螺母的滚道。本文对其磨削加工方法作概要介绍。     

大导程圆弧滚道的拉削加工

本文通过对大导程滚珠丝杠副螺母滚道的特点分析．提出一种成形拉削大升角小直径圆弧滚道的加工方法．可使大导程滚珠丝杠副的制造难度大幅度降低。     

面向双圆弧滚珠丝杠副装配的计算机辅助设计

滚珠丝杠零件的选配必须依据最优接触角理论,即使装配后的滚珠丝杠副内的滚珠与滚道的接触角达到最优值。目前的接触角计算模型限定条件太窄,且需要试算方法,计算量大且计算效率低,针对这一问题,结合实际的滚珠丝杠副装配工艺,考虑滚珠丝杠副滚道的截型磨削误差等因素,基于通用的滚珠丝杠副弹性接触角的计算模型,使用MATLAB GUI设计了滚珠丝杠副辅助装配软件,能够根据不同的装配方式及所提供的参数给出选配后滚珠丝杠副的弹性接触角值,并直接选配相应的丝杠、螺母或滚珠,极大地提高了滚珠丝杠副的装配精确度和效率。     

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#br#

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珠丝杠副的载荷分布迅速变差;滚珠尺寸误差和滚道齿形误差会使双螺母滚珠丝杠副中滚珠的受载显著增大或减小;由于丝杠轴向误差累计的作用,导程误差会使双螺母滚珠丝杠副中一侧螺母受载增大,另一侧螺母受载减小;在误差大小一定的情况下,导程误差对载荷分布的影响程度大于尺寸误差和齿形误差,即双螺母滚珠丝杠副的载荷分布对导程误差的敏感度更高。     

滚珠丝杠螺母副热态特性建模方法

以某外循环滚珠丝杠螺母副为研究对象,对其热态特性及其建模方法进行研究。在分析滚珠丝杠进给系统的热源和边界条件的基础上,建立了丝杠稳态温度分布的数学模型,并通过软件编程求解得到丝杠温度场和滚道的存在对丝杠稳态温度的影响;建立了考虑滚道影响的滚珠丝杠进给系统有限元分析模型,获得了滚珠丝杠进给系统稳态和瞬态热特性分析结果;最后通过滚珠丝杠螺母副热特性试验,获得了滚珠丝杠进给系统关键点的温度及其变化情况。研究结果表明：所建立的滚珠丝杠螺母副热特性分析数学模型可以较准确地获得滚珠丝杠的温度场,忽略滚道会使滚珠丝杠螺母副的温度场仿真结果产生15%～20%的误差。     

特大型推力球轴承滚道滚压加工

论述滚压加工方法在特大型推力球轴承滚道加工中的应用．重点介绍特大型推力球轴承滚道滚压加工和实施的效果。     

行星滚柱丝杠副主曲率计算与接触特性分析

根据丝杠、滚柱和螺母螺旋滚道曲面特点,建立了通用化的法截面内零件的轮廓方程和滚道螺旋曲面方程。通过将滚道截面的原点定义在对应零件的中心轴上,避免了现有模型中将滚道截面原点定义在螺纹牙轮廓中心而带来的繁琐坐标变换问题。其次,利用微分几何原理推导了丝杠-滚柱接触侧和螺母-滚柱接触侧在相应接触位置的主曲率,与传统的基于等效球法计算行星滚柱丝杠副主曲率进行了对比。利用赫兹接触理论求解了滚柱与滚道间的主曲率差、接触椭圆面积及最大接触应力,并讨论了行星滚柱丝杠副结构参数对接触特性的影响规律。结果表明:丝杠和螺母滚道在某一主平面内的主曲率不是零,使用等效球模型计算主曲率会带来较大误差;增大螺纹螺距使得滚柱两接触侧的主曲率差变大,但几乎不影响接触椭圆的面积和滚柱螺纹曲面两接触侧的最大接触应力;增大法向牙侧角会使两接触侧的主曲率差和接触面积同时减小,但过大的法向牙侧角会导致接触应力和摩擦力增大。     

丝杠支撑专用双列角接触球轴承外圈沟道精度检测方法

针对丝杠支撑专用双列角接触球轴承外圈沟道接近半沟型,现有测量技术无法准确测量沟道位置及两沟间距问题,应用轴承高度测量仪,通过制作标准样圈,分别测量轴承外圈两端单边装配高并控制在工艺设定范围内,间接实现轴承沟道位置、直径和沟心距形成的轴承成品组装综合影响因素良好控制,从而保证轴承总体装配精度。     

高速精密陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能比较研究

角接触球轴承作为高速主轴的核心部件，其动力学特性对整机的切削性能和加工精度有重要的影响。本文根据Jones的套圈控制理论建立的动静分析法，建立了高速球轴承的拟动力学模型，基于该模型采用定量方法比较研究了陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能差异，得到了若干有实用价值的研究结果。     

某深沟球轴承失效分析

通过材料与热处理多项检测方法,对某深沟球轴承的失效原因进行分析和探讨,排除了材料和热处理对轴承失效的影响。显微组织观察发现,轴承在运转过程中产生高温,使轴承滚道产生二次（重新）淬火,是造成轴承碎裂失效的原因。     

基于RBF神经网络的丝杠热误差模型研究

数控机床的定位精度是反映机床性能的一项重要指标,由丝杠和螺母相对运动产生的热变形严重影响定位精度。结合丝杠热变形的非线性等特点,采用径向基函数神经网络方法建立丝杠热变形误差模型。同时在XHFA2420大型仿形定梁龙门加工中心,对模型进行了实验验证。     

Time-varying positioning error modeling and compensation for ball screw systems based on simulation and experimental analysis

Thermal expansion of ball screw systems affects the machining accuracy of machine tools significantly. This paper intends to provide a comprehensive error compensation method for the time-varying positioning error of machine tools. To confirm the thermal deformation mechanism of ball screw systems, experiments have been designed to study the thermal behaviors of a ball screw system under varying temperature conditions. An exponential algorithm is proposed to predict the temperature variation pattern of the ball screw based on finite element analysis, and the actual thermal boundary conditions of the ball screw system are exactly defined according to the proposed algorithm and the experimental results. Then, a comprehensive compensation model is established based on the decomposition of the initial geometric error and thermal error components. Finally, a real-time error compensation system is developed for machine tools based on the function of external machine original coordinate shift and fast Ethernet data interaction, and satisfactory results have been achieved for the compensation experiments on a machining center.     

滚珠型弧面凸轮分度机构的运动分析和仿真

滚珠型弧面凸轮分度机构中滚珠的运动影响到机构的润滑、失效形式和传动效率。滚珠中心、滚珠与凸轮滚道接触点及滚珠与分度盘球窝接触点相对于凸轮旋转轴线运动轨迹为螺旋曲线,计算表明3条曲线的螺旋升角大小不同。利用螺旋传动理论,分析滚珠的运动形式,计算滚珠的侧滑速度。应用RecurDyn软件对机构进行运动学仿真,验证了滚珠侧滑和锲紧的存在及负载转动惯量对分度盘运动规律的影响。