滚柱直线导轨副的刚度分析.pdf

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1、滚柱直线导轨副的刚度分析华中科技大学(湖北武汉430074)张新宝刘曙光孙健利广东高新凯特股份有限公司(江门529100)冯建文赵美玲杨炫召随着高速、重载、高精数控机床的发展，对滚柱直(2)受垂直载荷时刚度计算滚柱直线导轨副在承线导轨副提出了更高的性能指标，而刚度、额定静载荷受向下垂直载荷时，只有下两列滚柱承受载荷，其受力作为滚柱直线导轨副的重要性能参数，分别影响到直线如图2所示。导轨副的精度及承载能力。本文对滚柱直线导轨副在受设加载在滑块上的到垂直载荷，、Y、方向力矩载荷时的刚度进行了分载荷为F，滑块向下位析。移为6，则1．滚柱直线导轨副的刚度及额定静载荷计算Q,=

2、Fy／(2zc。sd)滚柱直线导轨副的载荷有6个方向，如图1所示。一一一⋯一n刚度按其承受载荷方向分为受垂直力F时刚度，受侧(2)向力时刚度，受转矩时刚度，受转矩时刚度，由式(1)、式(2)受转矩时刚度。由于滚柱直线导轨副为四方向等载可得滑块向下位移为6图2垂直载荷时受力分析荷型结构，因此受垂直载荷时刚度和受侧向载荷时刚度时每个滚柱受法向力大相同，受．)l载荷时刚度与受载荷时刚度也相同，冈小为此，刚度计算时只需计算受垂直载荷、载荷、M载Q=(2×7．68×10一)一。6。(COSOL)一。f(3)荷时的刚度。由式(2)、式(3)可得受垂直载荷时滚柱直线导轨副的刚度计算

3、公式Fy=2ZQCOSOL=(2×7．68X10)f8／9(COSO／)Z(4)(3)力矩载荷时刚度计算滚柱直线导轨副承受方向转矩时，只有第1、3列滚柱或第2、4列滚柱一＼＼A承受载荷，其受力分析如图3所示，图中，f=(P+P)COSOt。图l导轨副坐标系(1)单个滚柱的受力分析滚柱与平面接触为线接触，当受载时，滚柱与平面将会发生接触变形，受载区将会变成一矩形，受力分布为椭圆分布。对于轴承钢，有限长滚柱轴心相对于平面的弹性趋近量可由Palmgren经验公式计算得出6=7．68×10。(1)图3Mx载荷时受力分析式中Q——法向力；由于滚柱直线导轨副每列有z个滚柱承受载荷

4、，设f——滚柱有效长度。滑块转角为0，则有i：蛋2017年第5期参磊工。冷加工WWWmeta1working1950comfM=ZQZQ(p：+P)COSO~滚柱直线导轨副受垂直载荷，、、M载荷时1【264646(的理论刚度和试验刚度曲线分别如图5～图8所示。丁—暑102根据式(5)，可求得受载荷时刚度计算公式脚51M=8×10。f(+Py)cosog]18／9ZO(6)0(4)M力矩载荷时刚度计算当滚柱直线导轨副加载力／N受到外载荷转矩作用时，每一列只有大约一半的滚图5垂直载荷时刚度曲线柱承受载荷，第1、2列各有一半滚柱承受载荷，并且翟。置0受力方向相反。设f是滚道

5、的有效接触长度，z为有效gg接触滚柱数，其受力分析如图4所示。=娅髯M辩尬／(Ny／(N·n1)·m)图中，：』Z／2(当z为偶数时)L(Z一1)／2(当Z为奇数时)图7M载荷时刚度曲线图8M载荷时刚度曲线3．结语由以上各图可知，理论模型与试验结果线性相关，能较好反应试验结果。但理论模型与试验值存在一定差距，经分析，可能是由下列原因造成的：预紧力的作用，导轨和滑块裙部变形，滚道面和滚柱的精度误差。MW(收稿日期：20101015)图4载荷时受力分析设第个滚柱法向变形为6J⋯，则根据公式(2)可得滑块转角为杰克机床两款数控高速随动0=4⋯cosa／(f一D)(7)曲轴磨

6、床通过鉴定第n个滚柱受力最大，设为⋯，则2011年新年伊始，江西杰克机床有限公司承担的=JQj,．．x国家科技部“十一五”国家科技支撑计划“汽车关键零件精密加工装备与工艺”子课题“数控高速随动曲：(8)轴磨床”系列产品，日前顺利通过了专家的鉴定与验收，产品被评价达到国际先进水平。这是该公司继I【=4∑‘c=2~／,cosa窆广2010年在高端数控曲轴磨床领域成功研制“异形零件j=l高速精密磨削关键技术与高速随动数控磨床”项目后的把式(7)代入式(8)，即可求出M载荷时刚度叉一项达到国际先进水平的项目产品。计算模型此次鉴定会的规格与影响得到杰克集团董事会的高6×l0(f

7、l_Dw)9)度重视，集团总裁与董事长在鉴定会现场观摩时，向有关专家与领导表示，在“十二五”期间，杰克集团将2．数值计算与试验比较加大对杰克机床产业的投入，加快产业升级与产品转本试验以广东高新凯特精密机械有限公司提供的型，力争企业创业版上市。LGR．35EA型滚柱直线导轨副进行，该型导轨参数如附近年来，杰克机床加大科技开发投入，整合了一支表所示。复合型的研发团队，在高端数控磨床领域屡有斩获。公LGR．35EA导轨参数表司产品先后在军工企业中实现了替代进口；在国内一些型号D／ramf／nunZP，／mmPy／mm(。){l,／mm知名企业的曲轴与凸轮轴