滚珠丝杠综合测试性能的研究现状

滚珠丝杠综合测试性能的研究现状

滚珠丝杠的综合性能包括丝杠的精度特性、运行加速振动特性、传动效率、丝杠的热伸长变化以及丝杠传动过程中的噪声值。国内外研究机构通过大量的试验研究分析了不同设计参数对滚珠丝杠综合性能的影响。

一、滚珠丝杠精度的特性

影响滚珠丝杠精度的因素很多。首先，滚珠丝杠的生产加工工艺水平决定了滚珠丝杠的传动精度水平。其次，滚珠丝杠的安装方式也会给滚珠丝杠的精度带来很大的变化。有学者分析了几种支撑方式对精度的影响，得出结论，滚珠丝杠两端的固定支撑方式对滚珠丝杠的传动精度影响最小。

最后，滚珠丝杠本身的刚度对精度有很大的影响。滚珠丝杠的力变形主要包括拉伸变形和扭转变形。拉伸变形会影响滚珠丝杠的轴向精度，扭转变形会导致滚珠丝杠的轴向变形和轴向误差。

二、滚珠丝杠的热变形

在滚珠丝杠传动过程中，由于温度升高，滚珠丝杠产生温度位移，影响整个传动系统的定位精度。因此，有必要降低滚珠丝杠传动过程中的温升。

滚珠丝杠传动过程中温度升高的根本原因是滚珠丝杠与螺母之间的摩擦理论认为，摩擦扭矩的大小与热量成正比。滚珠丝杠传动系统中的热源主要是螺母与滚珠丝杠的摩擦和支撑轴承的摩擦；两个支撑端轴承的温度变化主要与承载能力有关，但支撑端轴承冷却方便，对滚珠丝杠的热变形影响不大；滚珠丝杠螺母的加热会对滚珠丝杠的精度产生很大影响。滚珠丝杠螺母的加热是由摩擦引起的，摩擦扭矩的大小与负载和螺旋升角密切相关。

滚珠丝杠的当量摩擦角可以提高传动过程中的摩擦扭矩值。此外，增加滚珠丝杠的螺旋升角可以提高整体传动效率，最终达到降低热量、提高传动效率的目的。摩擦力的主要来源是滚动体之间的相互摩擦。滚动体之间的摩擦不仅发生在滚珠丝杠滚道内，而且在进出返回器时，相互挤压烈的摩擦。因此，减少滚动体之间的相互摩擦也可以大大改善滚珠丝杠的热变形，并在滚动体之间增加保持架，以避免滚动体之间的相互碰撞。

三、滚珠丝杠运行噪声特性

滚珠丝杠传动过程中的噪声源是滚动体在滚道内的相互碰撞和滚动体对滚道的冲击。优化滚珠丝杠的运动状态可以降低滚珠丝杠传动过程中的噪声值。

有一种高速、低噪音的精密滚珠丝杠。该滚珠丝杠螺母的两端加工了返回器槽，设计并安装了弹性缓冲器、弹性返回阻尼器和通过返回器槽的滚动体返回通道。该结构能有效克服滚动体进出返回器的冲击和振动，大大降低运行过程中的噪声值。

高速滚珠丝杠回珠单元。该机构形状类似于耳式结构，内部加工了由三段曲线组成的通孔。三段曲线为与螺母螺旋线连接的直线段、缓冲滚珠返回冲击的样条曲线段和与螺母内回珠直孔连接的直线段。通过这种结构，滚珠丝杠可以是 100 m / min 稳定运行，噪声低。

四、滚珠丝杠的振动特性

滚珠丝杠钢珠通过返回器实现循环运动。当钢珠进出返回器时，钢珠和滚道之间会发生碰撞和振动；测试滚珠丝杠的振动特性可以评估滚珠丝杠的稳定性和返回器的优良性。

通过理论研究，建立了球与返回器的碰撞接触模型，提出了球在返回器中循环流畅性的评价指标，研究了双弧线和优化设计方法。

外循环滚珠丝杠的返回装置。根据滚珠的运行特点，提出了新的设计方法，并进行了相应的试验和验证。为高速滚珠丝杠返回器的设计提供了理论参考。

从生产加工过程出发，研究了粉末冶金技术的加工制造，滚珠运行平稳，冲击小。

五、测量滚珠丝杠的传动效率

滚珠丝杠由于其高效的传动效率，广泛应用于各种数控加工中心。滚珠丝杠的传动效率是评价滚珠丝杠优异性能的重要指标。螺母的摩擦扭矩值主要影响滚珠丝杠的传动效率。测量和分析摩擦扭矩的产生和影响因素非常重要。

滚珠进出滚道时的应力分析方法解决了滚珠丝杠摩擦力矩波动的计算模型；研究分析了滚珠丝杠各种性能参数对滚珠丝杠摩擦力矩的影响。

使用图形编程语言 LabVIEW 虚拟仪器技术作为人机界面和数据处理平台，通过软件分析摩擦力矩的影响因素，应用于摩擦力矩检测。

滚珠丝杠摩擦力矩检测器。通过分析预紧力对摩擦扭矩波动的影响，最终得出结论，预紧力的增加会增加丝杠的摩擦扭矩波动；特别是在轴向载荷下，滚珠丝杠加载单向预紧力，摩擦扭矩波动加剧。