滚珠丝杠精度保持性测试试验台设计-文献综述

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1、文献综述前言：滚珠丝杠副发明于19世纪末，但因制造难度太大，很长一段时间未能实际应用。世界上第一个使用滚珠丝杠副的是美国通用汽车公司萨吉诺分厂，它将滚珠丝杠副用于汽车的转向机构上。1940年，美国开始成批生产用于汽车转向机构的滚珠丝杠副，1943年，第一根滚珠丝杠副开始用于飞机上。精密螺纹磨床的岀现使滚珠丝杠副在精度和性能上产生了较大的飞跃，随着数控机床和各种自动化设备的发展，促进/滚珠丝杠副的研究和生产。从50年代开始，在工业发达的国家滚珠丝杠副生产厂家如雨后春笋般迅速出现，例如：美国的WARNER.BEAVER公司、GM.SAGIV

2、AW公司；英国的K0TAX公司；日本的NSK公司、THK公司、TSUBAXI公司等。国内在50年代术期开始研制用于数控机床的滚珠丝杠副。50多年来，经过自身的不断努力与发展，现已基本形成-•定的规模，但国内滚珠丝杠副的制造技术和与外相比还存在不小的差距，滚动功能部件虽然生产厂家众多，真正能够全规格、大批量生产的企业屈指可数，绝大部分产品属于较低层次和较低水平之列，很难跟上数控机械行业的快速发展。表1.1国内外滚珠丝杠副技术对比Tab.1.1TechnicalcomparisonforBallscrewindomesticandabroa

3、d速度(m/min)加速度(m/s2)精度等级DN值ram•rpm国内60-10010〜150.06/300mm100000国外120〜15015〜200.02/300ram150000目前，在滚珠丝杠副领域，国内和国外的高档产品有着相当明品的差距，主要表现在滚珠丝杠副的速度和精度两个方血。从表1.1的对比数据可以清楚地看出差距，0前国内的滚珠丝杠所要攻坚的速度、加速度差不多和当今国外己经使用的技术水平相割引。高速加工技术是现代先进制造技术之一，其产生是市场经济全球化和各种先进技术发展的综合结果。滚珠丝杠副作为数控机床、精密仪器和各种精

4、密机械设备屮的关键零部件，其发展水平的岛低必然对装备制造的整体水平起着决定性影响。虽然目前为了实现高速进给而探索研究出直线电机，但由于其成本过高以及技术不完善等问题，还没能被广泛采用。因而高速滚珠丝杠副传动系统在高速进给驱动中仍然占据主导地位，其高速化和精密化力国内外所共同关注.近十年机械的高速化运转取得了显著的进展，速度提高至以往魄2〜3倍，登上了前所未有的高度。这并非是对于高速度的盲目追求，而是与常规加工相比，高速加工有许多突出的优点:单位时间的材料切除率可提高3〜6倍；切削力可降低30%以上，特别有利于薄壁细长工件的高速精密加工；

5、95%〜98°%的切削热被切屑带走，工件可以基本保持冷态；高速加工能够加工出非常光洁、精密的零件，比如高速车削和高速铣削可以达到磨削的光洁度；加工工件表面的残余应力非常小。高速加工技术拥有如此多的优点，A然会引起世界各国的密切关注，在美国航空航天工业屮最先得到广泛应用，如今己经波及汽车工业和模具工业等各个行业。高速加工技术的发展意味着高速机械设备屮运用的滚珠丝杠副面临着更加高速化的要求。滚珠丝杠副的高速化归纳起来无非是两方面内容16J,增大丝杠导程和提高回转速度，说起来很容易，但实际这背后所隐含的一系列问题却十分棘手。滚珠丝杠副的导程范

6、围一般不能超过直径的1/2,因此要突破导程极限必须解决“小直径大导程"这一难题，而且导程增加也必然会对丝杠的精度产生一定的负面影响，二者之间要取舍平衡。滚珠丝杠副的S大工作转速不能超过产生共振的临界转速Nc,Nc与丝杠的材质、螺纹小径、两端支承方式、支承间距等因素有关。滚珠在螺纹滚道和返向装置中既通畅又nJ•靠地循环滚动的安企转速川‘用类似轴承的DN值表示，其中D为滚珠丝杠的名义直径，N为丝杠转速。因此要进一步提高转速，必须通过改进滚珠螺母返M装置，提岛制造精度、安装精度和支承刚度来提岛DN伉，同时还要解决高速旋转带来的噪声、温升与热变

7、形等一系列问题。分析清楚上述问题，冰能针对滚珠丝杠副高速化问题提山有效的解决方法。对于滚珠丝杠副的高速化而言，可以对滚动的滚珠等部件的材料进行替换，也可以针对丝杠和螺母等部件的结构进行优化等等，然而任何方案的具体实施都必须依靠大量的试验数据给予信息的反馈,理论需要试验作为依据和基础。冈此，针对性地研宄滚诛丝杠副动态特性相关的检测技术是很有必要的，只有丰富和完善其检测手段才能为滚珠丝杠副的高速化和精密化进程扫淸障碍。任何改进和创新都不是凭空想象岀来的，没有实验数据作为基础，理论便缺乏实际依据。目前，国外该领域的相关技术较为成熟，相比之下国

8、内则是刚刚起步，尚处于研究与探索之中。国内外现状、发展趋势和设计目标：国外研究进展：随着科学技术的不断发展，汽车工业、航空航天工业的发展对轻合金的高速切削加工越來越重视，加工中心、工业机器人、CNC锻压机械