滚珠丝杠伺服进给系统热误差检测研究.pdf

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1、第12期组合机床与自动化加工技术No．122014年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2014文章编号：1001-2265(2014)12—0077—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．12．020滚珠丝杠伺服进给系统热误差检测研究水陈学尚，许可，黄智，衡凤琴(电子科技大学机械电子工程学院，成都611731)摘要：数控机床滚珠丝杠的热误差会直接形成位置误差，破坏定位精度。文章针对滚珠丝杠进给系统热误差进行了理论分析，计算

2、了滚珠丝杠系统的主要产热部件的发热量，温升及丝杠的轴向热误差；并开发了检测系统，现场检测了滚珠丝杠系统的主要部件温度和丝杠轴向热误差。理论计算模型与实际测量的数值相差不大，从而相互验证了理论数学模型分析与该检测方法的正确性。关键词：滚珠丝杠；热误差；检测系统中图分类号：TH132；TG65文献标识码：AResearchonThermalErrorMeasurementofBallScrewServoFeedSystemCHENXue—shang，XUKe，HUANGZhi，HENGFeng-qin(SchoolofMechatro

3、nicsEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnology，Chengdu611731，China)Abstract：Inmachinetoolssuchasnumericalcontrolmachines，thermalerrorintheballscrewinducesadi．rectpositionerror，adverselyaffectingtheaccuracyofpositioning．Inthispaper，wetheoreticallyanalysisth

4、ermalerroroftheballscrewservofeedsystem，calculatetheheatgenerationofkeycomponentsofthefeedsystemandthethermalerrorofscrewshaftataxialtermthoughmathematicalmode1．Weexploreasys—temtomeasurethermalerrorandtemperatureofthesystem．Comparingtheresultsofexperimentsandthetheor

5、eticalmathematicalmodelshowsthatitverifyingcorectionofthismethod．Keywords：ballscrew；thermaleror；measurementsystem1．1．1轴承摩擦发热O引言轴承的摩擦热主要是由其摩擦力矩产生的。本文热误差占机床总误差的40％～70％左右⋯成为采用NSK6203轴承，其发热量可计算如下]：影响机床精度的最主要的因素之一。快速有效地检测Q，=1．1047×10nM(1)出机床的热误差是提高数控机床加工精度的一项重要式中，为轴承转速(r／m

6、in)，M为轴承的摩擦力矩前提。本文主要从滚珠丝杠进给系统热误差理论分析(N·inin)。则摩擦力矩为速度项和负荷之和。和以Labview环境为平台设计开发滚珠丝杆温度与位M=M0+M1(2)移数据采集系统两方面来开展研究工作。(1)速度项眠的计算，应用较普遍的是Palmgren1滚珠丝杠进给系统热误差理论建模分析提出的经验公式M0=160×10一d(3)由于影响滚珠丝杠精密加工的热变形主要来自轴式中，为与轴承类型和润滑方式有关的系数；d为线方向，因此不必考虑径向方向的热变形引。该计算轴承平均直径模型，首先通过理论计算该滚珠丝杠的

7、总发热量，然后(2)负荷的计算计算该丝杠轴向热误差。M。=Pld(4)1．1滚珠丝杠进给系统发热量计算式中为与轴承类型和所受负荷有关的系数；P。为轴滚珠丝杠进给系统的主要热源有：其一是丝杠两承摩擦力矩的计算负荷(N)。端滚动轴承摩擦发热；其二是滚珠丝杠和螺母摩擦发1．1．2滚珠丝杠副摩擦发热计算热；其三是端部驱动电机功率损耗发热。滚珠丝杠螺母的发热与摩擦力矩、转速n成正收稿日期：2014—04—12：修回日期：2014—05—19基金项目：国家科技重大专项(2013ZX04013—011)作者简介：陈学尚(1987一)，男，重庆梁

8、平人，电子科技大学硕士研究生，研究方向为CAD／CAM，(E—mail)keilehen9@gmail．corn。2014年12月王桂荣，等：一种基于闭环观测器高速SPMLSM无传感驱动系统位置估计改进新型算法·83·子初始位置检测[J]．电机与控