滚珠直线导轨副精度损失模型研究.pdf

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1、组合机床与自动化加工技术No．12第12期2013年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2013文章编号：1001—2265(2013)12—0033—04滚珠直线导轨副精度损失模型研究术钟洋，陶卫军，韩军(南京理工大学机械工程学院，南京210094)摘要：针对滚珠直线导轨副的精度保持性问题，对其在加栽条件下的接触刚度和磨损过程进行了建模和仿真分析。基于Hertz接触理论和刚体动力学对滚珠和滚道的接触面进行了力学与变形分析，建立了滚珠直线导轨副接触刚度计算模型；运用Archard磨损理论分析了滚珠直线导轨

2、副的磨损过程，在此基础上建立了滑块位移的计算模型，用来预测滚珠直线导轨副的磨损量。通过仿真计算和分析表明，所建立的接触刚度和磨损预测模型正确有效，能描述滚珠直线导轨副在加载条件下的精度损失规律。关键词：滚珠直线导轨副；精度损失；接触刚度；磨损预测中图分类号：TH132文献标识码：AModelStudyofPrecisionLOSSofLinearBallGuidesZHONGYang．TAOWei-jun．HANJun(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing21009

3、4，China)Abstract：Aimingattheprecisionretainingabilityproblemofthelinearballguides，themodelinganda—nalysisonthestiffnessandwearprocessunderloadconditionisstudied．Inthisstudy，weanalyzethecontactmechanicsbetweentheballandracewayandthedeformationofthebal1．WealSOestablishacal—culafionmodelofthecont

4、actstiffnessbasedontheHertzcontacttheoryandrigidbodydynamics．ByU—singtheArchardweartheory，weanalyzethewearprocessoflinearballguides．Furthermore，wedevel—opacalculationmodelofthedisplacementoftheslider．whichiSduetothewearlossoftheslider’Sracewayinitsreciprocatingmotionunderloading，topredictthewe

5、aroflinearballguides．Simulationsandanalysisshowthattheestablishedmodeliseffective，andCandescribethechangingruleofthepreci．sionlossofthelinearbal1guidesunderloadcondition．Keywords：linearballguide；precisionloss；contactstiffness；wearprediction其磨损与精度丧失过程进行分析研究_2j。针对这一0引言现状，我们以滚珠直线导轨副为研究对象，分析其在滚动直线

6、导轨副具有定位精度高、摩擦系数小、载荷作用下的接触载荷和变形，并结合磨损过程分精度保持性好、可维护性好等优点，已成为数控加工析来建立其磨损预测模型。设备的一个关键功能部件。近年来，数控机床向高本文首先分析滚珠直线导轨副在载荷作用下滚速、高精度和长寿命方向发展，对滚动直线导轨副的珠与滚道的接触应力与变形，基于Hertz接触理论和性能和可靠性提出了更高的要求。因此，非常需要刚体动力学建立滚珠直线导轨副刚度计算模型；进针对滚动直线导轨副的动态特性、磨损特性和精度一步结合Archard磨损理论分析滚珠与滚道在接触保持性等进行深入研究。载荷作用下随滑块往复运动过程中的磨损过程，建目前为止，在

7、动态特性研究方面，现有的研究主立滚珠直线导轨副的磨损预测模型；最后对所提出要通过分析滚珠直线导轨副的滚珠在滚道中的运动的模型进行仿真计算和分析。和受力情况，对其在运行过程中的振动和摩擦特性进行计算或建模¨J。在磨损和使用寿命研究方面，1滚珠直线导轨副接触刚度现有的寿命计算理论都出自于针对滚动轴承进行的滚珠直线导轨副在机床和加工中心中使用时，研究，而且主要侧重于寿命值的计算与预测，缺乏对其载荷主要包括垂直于滑块上表面的径向载荷、垂收稿日期：2013—04—16}基金项目