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滾珠絲杠檢測的發(fā)展

返回列表 發(fā)布日期： 2021.05.28

早在1963年，日本瀨善三郎用砝碼和彈簧吊秤來測量滾珠絲杠副起動時摩擦力矩，進行了載荷、滾珠滾道面、滾珠直徑、潤滑劑、導槽等因素對摩擦力矩影響研究。20世紀70年代出現(xiàn)了動態(tài)摩擦力矩測量系統(tǒng)，80年代中期美國 WARNER-BEAVER-公司將微機引入摩擦力矩動態(tài)測量系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，摩擦力矩測量系統(tǒng)逐漸成為滾珠絲杠副質量控制、監(jiān)測以及性能研究不可或缺的測量儀器。日本長崗技術大學學者五十嵐昭南和德長靖就滾珠絲杠副噪聲問題發(fā)表了5個研究報告，以外循環(huán)管式滾珠絲杠副為研究對象，試驗研究了滾珠絲杠副噪聲特性和幾種典型噪聲產生原因，采用局部覆蓋法辨別了鋼球與導珠管的沖擊噪聲，研究波紋度頻譜與噪聲頻譜對應關系。海德漢公司滾珠絲杠副研究報告從進給系統(tǒng)結構、進給系統(tǒng)剛度、滾珠絲杠軸承和滾珠絲杠全長上溫度分布幾個方面研究了滾珠絲杠系統(tǒng)定位精度。日本長岡技術大學Eue varraDomini.s等研制了滾珠絲杠跑合機，通過在線監(jiān)測摩擦力矩變化控制跑合過程，使?jié)L珠絲杠副力矩更平穩(wěn)。英國浦項工學Kms.K等利用有限元分析方法研究了滾珠絲杠副在不同轉速和停止間隔下二維熱場分布，并利用實際測量結果驗證分析模型。日本學者 Ka Jir.等測量滾珠絲杠副溫升，利用測量結果計算熱傳導并根據(jù)測量結果和熱傳導理論分析了絲杠副熱分布情況。

國內主要絲杠生產和研究單位，如漢江機床南京工藝，濟寧博特，廣東凱特，南京理工大學，北京機床研究所以及北京霹西等不斷研究和開發(fā)新型絲杠測試設備。針對滾珠絲杠副性能檢測，目前行業(yè)各廠家主要圍繞摩擦力（矩）進行測量來研究滾珠絲杠副及直線導軌副的相關性能。為了對滾珠絲杠副進行高速試驗，北京機床研究所專門研制成功了GSZ2000高速滾珠絲杠副綜合測試裝置，用于測量滾珠絲杠副在高速時的性能（定位精度、噪聲和溫升）。南京理工大學與漢江機床有限公司、山東大學和濟寧博特聯(lián)合開發(fā)了高速滾珠絲杠測試臺，能進行絲杠負載狀態(tài)下的加速度、速度、定位精度以及滾珠絲杠熱伸長的在線實時測量目前國內在滾珠絲杠副摩擦力矩影響因素和波動原因、合理潤滑參數(shù)以及高速下噪聲理論方面研究嚴重不足，性能檢測單一。高檔數(shù)控機床主機廠應用國產滾動功能部件遇到的一個主要問題就是綜合性能的不穩(wěn)定性。因此，從單一性能檢測發(fā)展為綜合性能全方位檢測，性能指標主要包括:預緊力，摩擦力矩，靜動載荷，臨界轉數(shù)、能運行的最大速度和最大加速度，達到最大運行速度時的噪聲、振動，溫升、溫位移等。因此，為高檔數(shù)控機床主機提供高性能及穩(wěn)定性的滾動功能部件產品是主攻方向之一。

我國精密高速滾珠絲杠起步較晚，面對國際大市場的競爭，產品要創(chuàng)新、工藝水平要提高、產品質量更要過硬。滾珠絲杠的制造企業(yè)要迅速改變只注意產品產量、產值，不重視新產品的性能試驗研究的局面。不但要對高速滾珠絲杠副的定位精度、噪限聲、溫升、加（減）速度、動態(tài)剛度等進行試驗研究，更要大力開展可靠性的試驗研究，解決占領市場的關鍵一環(huán)。滾珠絲杠副的功能從最初的“敏捷省能傳動”到“精密定位”，再從“大導程高速驅動”到“精密高速型”，是產品升級換代質的飛躍。在線性伺服高速驅動領域中，當對性能價格比、切削加工時間與空行程時間的比例、加減速出現(xiàn)的頻率等進行綜合分析后，考慮到節(jié)能和環(huán)保，人們更加關注精密高速滾珠絲杠副的發(fā)展。

汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)的發(fā)展對輕合金的高速切削加工越來越重視，加工中心工業(yè)機器人、CNC鍛壓機械、FMS及各類數(shù)控機床和自動化機械的進給驅動速度不斷提高。以加工中心為例，工作臺的移動速度在20世紀80年代僅為15-20m/min、加速度0.5g左右，90年代中前期為30～50m/in，加速度1g左右，到90年代后期已達6080m/min，加速度1.5g以上，并向更高速度推進。作為伺服進給驅動系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機構一滾珠絲杠副，因具有高效快速、節(jié)省能源、零間隙高剛度傳動、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對周邊環(huán)境的適應性強等特點，始終占據(jù)直線運動應用領域的絕大部分市場。為適應高速切削加工的要求，在滿足定位精度的同時，如何進一步提高進給速度和加（減）速度成為業(yè)內人士當前關注的焦點。