印书范[1]2004年在《2米滚珠丝杠（副）动态测量系统设计与分析》文中进行了进一步梳理本文结合南京工艺装备制造厂2米滚珠丝杠动态测量仪改造项目，采用模块化硬件和软件重新设计了测量及控制系统，介绍了数据采集原理及系统构成。 对测量仪的主轴控制系统改造选用运动控制器作为伺服电机系统控制器，可方便地实现对伺服电机的控制。 本文根据最新精度标准开发了滚珠丝杠副精度验收软件，建立了精度标准的数据库，实现精度自动判断。在滚珠丝杠副的误差评定中，采用最小二乘法原理求回归系数，行程变动量的求取，采用了一种高速高精度的优化算法缩短了运算时间。本文对丝杠副行程误差产生的原因进行了探讨分析，给出了误差源分析的方法及实现的途径。开发了测量控制系统的软件，实现了测量的过程自动化，智能化。
袁帅[2]2009年在《高速精密滚珠丝杠副综合测试技术研究》文中指出滚珠丝杠副不仅是数控机床的关键功能部件,而且在航空航天、汽车等其他工业领域也应用广泛。近年来装备制造业整体技术水平不断提高,对数控机床核心部件滚珠丝杠副的性能要求也越来越高。高速性是滚珠丝杠副未来发展的主要方向,但高速化的同时其定位精度、温升和噪声等性能指标也会不同程度地受到影响,这些参数直接关系到滚珠丝杠副的产品质量。目前,滚珠丝杠副动态特性的综合测试方法还不完善,严重制约了行业的发展,因此分析和研究其综合测试技术是十分必要的。结合相关国家标准和生产实际需要,以满足高速状态下滚珠丝杠副的测量特点与需求,本文提出了一套滚珠丝杠副动态特性综合测试测量技术方案,对速度、加速度、振动、噪声、温升、变形及空回转角等关键特性参数进行测量;通过对各待测参量的测试原理及方法的分析研究,构建了各测试分系统并选定所需的仪器设备,如控制电机以及温度、噪声、振动、微位移、光栅尺、角度编码器等各式传感器;利用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发测量软件,实现了参数设置、数据采集、数据处理、数据回放、数据存储和生成报告等功能,采用模块化程序设计模式为以后系统功能扩展提供便利;对系统测量软件进行安装调试和试验仿真,使用模拟多路数采信号和MAX硬件管理软件进行虚拟仿真测试,结果表明测量软件的各系统功能工作正常,运行效果良好。本文对滚珠丝杠副相关测试技术的原理和方法进行了系统分析,研究了高速滚珠丝杠副的综合测试方案。这些测试原理和测试技术的研究工作为高速精密滚珠丝杠副系统研发提供了有力的理论依据和实际指导意义,高速精密滚珠丝杠副系统的成功研制必将为今后我国滚珠丝杠副产业的快速发展提供保证,奠定坚实的基础。
沈凯[3]2013年在《高速滚珠丝杠副综合性能测试与试验台优化设计研究》文中研究指明近年来,随着伺服技术的快速发展,电机技术已经相当成熟,高速驱动已经可以达到很高的水平。基于这个原因,在机床行业提出了快速进给的要求,即需要刀具或工作台等部件以更高的速度与加速度准确运动到位。一般来说,高速进给的速度要达到60m/min，加速度要达到1g。作为传动链的重要一环,滚珠丝杠高速化的研究显得越来越重要。本文设计了一套完整的高速滚珠丝杠副综合性能测试系统。该测试系统可以准确测量滚珠丝杠运行过程中的精度、温升、噪声、温位移、效率与摩擦扭矩,其测量所得数据可以作为被测丝杠是否合格的依据,同时可以用来比对不同滚珠丝杠性能的优劣。试验台的机械部分采取优化设计,对重要部件提出多种设计方案。对各方案作对比并选用性能最优的为最终方案。使用有限元软件Abaqus对床身进行了模态分析,优化了床身的筋板设计。本文对测控系统进行了设计和搭建。数控系统可以可靠地驱动滚珠丝杠副高速运行,测试系统可以准确地采集滚珠丝杠副的运行数据,部分数据经过计算,就可以得到被测丝杠的综合性能参数及摩擦扭矩。这些参数被录入数据库,可供查询与比对。论文最后对试验台的测试误差进行了分析。提出了在测试丝杠轴线精度时阿贝误差对测试精度的影响,经过理论分析给出具体的计算公式,并运用该公式验算了本试验台的测量误差在规定的误差范围内,保证试验台测量数据是有效的、可靠的。
常永寿[4]2016年在《滚珠丝杠副的可靠性及寿命试验研究》文中认为本课题以国家科技重大专项“高档数控机床滚动功能部件共性技术研发(2012ZX04002021)”为背景,针对国内滚珠丝杠副可靠性与寿命试验研究与国外高端产品之间存在较大差异的情况,基于自主研发的滚珠丝杠副可靠性试验仪器,搭建并完善了仪器测控系统,设计了具体的滚珠丝杠副可靠性加速寿命试验方案,建立了寿命分布模型；有效分析处理试验数据,根据有故障数据和无故障数据的情况提出可靠性与寿命评估方法；最后提出了可靠性与寿命提升的措施,为国产滚珠丝杠副可靠性与寿命的提高提供了试验仪器、试验方案、评估方法、数据处理等方面的依据。分析了滚珠丝杠副有关的丝杠性能指标,讨论了可靠性与精度保持性和寿命的关系,研究了滚珠丝杠副的失效机理；总结了滚珠丝杠副研究中的关键技术和研究方法,并提出了滚珠丝杠副可靠性研究路线。设计了滚珠丝杠副可靠性试验仪器测控系统,阐述了试验仪器控制系统和测试系统的组成；介绍了安装的各传感器性能、安装位置与接线方式,并进行调试；设计编写了测控系统的软件部分；介绍了可靠性测试软件的各模块功能,完成了整个测控系统的设计开发。研究了滚珠丝杠副可靠性与寿命试验方法和评估方法,提出了恒定应力下的,小子样加速寿命试验方案；选取了叁参数威布尔分布模型作为滚珠丝杠副寿命分布模型,对滚珠丝杠副可靠性与寿命进行评估,并采用威布尔图估计法和概率权重矩法对模型的参数进行了计算,证明了威布尔寿命分布模型的正确；提出了基于有故障数据和无故障数据的具体评估方法,设计了具体可靠性与寿命试验方案,并对国内主要厂家的产品进行了大量试验。分析了可靠性与寿命试验中采集到的振动、温升、噪声以及试验前后的行程误差和摩擦力矩等数据,提出了信号分析方法与数据处理方法；通过对应信号的处理以及观察到的失效情况,根据试验方案中的故障分类与加权表,根据有故障和无故障情况,综合评估丝杠的可靠性与寿命。在此基础上,从提高国内滚珠丝杠可靠性的角度出发,根据理论分析以及试验结果,提出了丝杠可靠性与寿命提高的有效措施。
孙志平[5]2015年在《滚珠丝杠副综合性能测量试验台测控系统设计及试验方法研究》文中提出本课题是在国家重大科技专项“高档数控机床滚动功能部件共性技术研发(2012ZX04002021)”的背景下,着重对滚珠丝杠副的传动精度、运动特性、热伸长及传动效率等性能进行研究,对比国内外产品,分析其影响因素,提高产品性能指标。此综合性能检测试验方案是根据国内外丝杠加工生产厂家已有丝杠性能检测设备、丝杠各项性测量的基本方法原理、国家丝杠性能检测标准等制定。根据试验大纲对试验装置进行测控系统的搭建。测控系统的设计包括硬件设计和软件设计。硬件系统由驱动控制模块和数据采集模块两部分组成。驱动控制模块选用西门子828D数控系统控制,配备交流伺服电机驱动测量工作台运动；数据采集模块选用工业控制计算机作为上位机,配置数据采集卡及计数卡对各类传感器信号进行采集存储操作。软件设计是基于已有硬件设备,分别对驱动控制部分及数据采集分析单元设计对应软件系统。其中控制模块运用G代码编程控制,控制工作台在规定范围内以给定速度做往复运动；数据采集模块运用Visual Basic语言编制,实现了测量结果的实时曲线显示,数据存储及报表输出功能。在测控系统完成的基础上,对外循环双螺母内包式滚珠丝杠副进行综合性能检测,依据检测规范对试验数据处理分析。根据丝杠性能评定标准判断其精度等级；评定其运动性能,即最大运行速度及加速度性能；针对丝杠热变形进行预拉伸求解分析。
程鑫[6]2011年在《高速滚珠丝杠副性能试验台的研制及丝杠温升试验》文中进行了进一步梳理精密滚珠丝杠副是数控机床的关键五大功能部件之一,也是一些高精尖产品的进给部件,其制造水平的高低在很大程度上决定了这些产品的精度高低。随着这些产品向高速、高精度、复合与环保方向不断发展,对滚珠丝杠副的性能提出了越来越高的要求。目前我们国家高速滚珠丝杠副的发展水平和国外相比还有不小的差距。除了原材料和加工设备的精度等因素外,没有完善的试验检测手段也是制约其发展的一个重要因素。为了对新设计的高速滚珠丝杠副的综合性能参数进行全面的检测,我们研制开发了高速滚珠丝杠副试验台。它能够实现对滚珠丝杠副的定位精度、热位移、温升等性能参数进行检测,整个测量过程简单易行,操作方便。通过采用高精度的传感器,保证了测量结果的准确性,为用户提供准确可靠的测量报告。介绍了试验台机械设计制造中应注意的问题,给出了测试系统的软件、硬件实现方法。滚珠丝杠副在高速条件下运行,滚珠丝杠受运行时间和运转转速影响而温度急剧上升,其温度高于床身,导致滚珠丝杠热位移加剧,有可能无法满足高精度加工的要求。利用该高速滚珠丝杠副实验台,对滚珠丝杠着重进行了温升的实验。通过各种实验,由试验台给出测量报告,对数据进行分析,得出相应结论,提出解决问题的办法,对滚珠丝杠如何改进才能更好的减少温升。
刘际轩[7]2012年在《高速重载滚珠丝杠副轴向动态刚度及实验研究》文中提出滚珠丝杠副作为精密直线传动元件广泛应用于全电动注塑机等自动化数控机床中,但高速重载的工况会对滚珠丝杠副的传动性能产生巨大影响,本文在此基础上对高速重载滚珠丝杠副的轴向动态刚度进行探讨和研究。本文主要工作内容如下：第一章,介绍论文的研究背景和意义,概述滚珠丝杠副的特点及其分类。随后概述了滚珠丝杠副在国内外的发展制造现状以及理论研究成果,最后给出了论文主要研究内容和结构框架。第二章,对影响滚珠丝杠副轴向动态刚度的各个要素进行一一分析,丝杠副的支承形式、预紧方式、预紧力的确定、结构参数、运动参数以及摩擦和润滑都会对丝杠副的轴向刚度产生影响。综合考虑各个方面的因素,建立滚珠丝杠副轴向动态刚度模型。第叁章,考虑实际工作过程中的冲击载荷以及离心力作用的影响,建立滚珠丝杠副受力模型,利用螺母和丝杠的速度关系,得到二者之间加速度的关系,利用赫兹应力公式推导出螺母侧和丝杠侧的接触应力公式,进而由接触弹性变形求出螺母侧和丝杠侧的接触刚度,并用算例表明结构参数和运动参数以及间隙是如何影响滚珠丝杠副的弹性接触变形。第四章,基于全电动注塑机合模机构,对高速重载工况下的滚珠丝杠副进行定位精度实验测试。叙述测试系统的原理、装置、实验过程和实验数据的处理的步骤,通过前文建立滚珠丝杠副的轴向动态刚度模型,计算出滚珠丝杠副的单位阶跃响应,然后将试验中位移光栅尺测得的位移数据转化为单位阶跃响应,对比理论数据和试验数据,验证应力公式和动态刚度模型的正确性,并根据刚度和频率的关系,分析速度和加速度对刚度的影响。第五章,总结本文研究结果和创新点,指出滚珠丝杠副研究中尚未解决的问题,并对进一步的研究工作进行展望。
胡国政[8]2017年在《滚珠丝杠动态检测系统的设计与实现》文中提出由于滚珠丝杠具有摩擦力小、传动性能高,且具有将圆周运动变为直线运动以及将直线运动变为圆周运动的特点,因此滚珠丝杠在目前已广泛应用于机床工业、汽车工业、国防军工等领域。除此之外,滚珠丝杠还是机床重要的传动、定位装置,其制造精度决定了机床加工的精度,所以设计一套滚珠丝杠测量系统用于测量滚珠丝杠的各项指标,为机床在加工生产时提供必要、可靠的数据支持。另外公司也需要一套测量系统,使自己更了解生产出的丝杠质量。本课题通过需求分析确定了测量系统的功能,并根据圆光栅、长光栅的使用手册和滚珠丝杠的动态测量原理确定了测量系统的设计架构。测量系统的架构分为计算机和测量及运动控制器两部分,它们通过USB转串口进行数据通信。其中计算机则以图形界面的形式与用户进行交互,测量及运动控制器接收、解析计算机发送的启动测量命令后,会对伺服电机做驱动控制,并对精密光栅测量仪器的脉冲信号进行检测、计数,并计算出丝杠的行程误差,之后把测量的数据发送给计算机,然后由计算机动态绘制行程误差曲线,最后求出丝杠验收检验结果。本测量系统的测量及运动控制器使用STM32F407作为测量、控制芯片,用来替代传统的光栅脉冲计数卡和伺服电机驱动卡,因此在系统架构设计上降低了硬件电路的复杂性和成本,提高了产品的稳定性,同时也有利于系统的维护。计算机软件与测量及运动控制器之间的串口通信协议,满足错误自动重传、超时自动重传功能,极大的提高了传输的稳定性。此外滚珠丝杠动态监测系统中带有故障自检功能,可以帮助技术人员快速地定位到设备的故障点;系统还使用以下几点来提高对滚珠丝杠的测量精度:(1)使用XL-80激光干涉仪对长光栅进行校准;(2)对测量数据的粗大误差实现滑动窗口的滤波处理;(3)使用控制器直接对圆光栅和长光栅的正交脉冲信号进行采样控制,减少了对光栅信号异步采样的误差。滚珠丝杠动态测量系统在经过现场两个多月的测试,并且现在已交付丝杠制造公司使用,测试结果表明该系统的稳定性。另外通过更改光栅测量仪器的参数,系统也可以适用于另外一套2m丝杠测量平台,说明了系统有一定的通用性;其中对测量中的粗大误差进行剔除处理和使用激光测量仪对长光栅校准处理,都较好的提升了系统的测量精度。因此保证了测量系统可以满足实际应用的需求,具有一定的价值。
赵卫, 杜润生, 杨克冲, 杨叔子, 王玉璞[9]1987年在《机床传动链传动误差采集及滚珠丝杠副导程误差分析》文中认为在齿轮、螺纹、丝杠等零件的加工中,影响加工精度的主要因素之一是加工机床传动链中传动件的加工制造及装配误差。这些误差通过一定的传动环节。按一定的比例关系反映到被加工零件上。寻找误差源的途径大致可以分为两种t一种是直接检测机床传动链两端间的相对运动关系来分析
张明鑫[10]2012年在《滚珠丝杠螺母结合面参数识别及其进给系统研究》文中研究表明滚珠丝杠作为进给系统的关键元件之一,在轴向载荷的作用下,滚珠丝杠螺母结合面内部动态载荷及动态变形变化显着,极易产生振动,严重影响数控机床进给系统的工作性能,因此,深入研究滚珠丝杠螺母结合面的静、动态特性对提高数控机床进给系统的工作性能非常重要。本文主要是通过建立进给系统滚珠丝杠螺母结合面动静、态特性参数识别力学模型,对数控机床滚珠丝杠结合面参数识别及其进给系统进行了分析研究。(1)以赫兹弹性接触理论为基础,对滚珠丝杠螺母结合面的接触与受力进行了理论分析,得到了单、双螺母滚珠丝杠结合面的轴向接触刚度与轴向接触变形的理论模型,分析研究了轴向载荷与螺旋升角对单、双螺母滚珠丝杠结合面的轴向接触刚度与轴向接触变形的影响。(2)建立了滚珠丝杠螺母结合面的静、动态特性参数识别的力学模型,并根据该力学模型,设计开发了滚珠丝杠结合面特性参数的测试装置,其中对试验台底座与轴向加载装置进行了重点设计,满足了滚珠丝杠结合面静、动态特性参数识别的要求,有助于提高参数识别的精度。(3)以AVCP1200H数控加工中心Y向进给系统为例,基于滚珠丝杠螺母结合面的动态特性,用有限元软件ANSYS对该进给系统进行模态分析和谐响应分析,并研究了滚珠丝杠螺母结合面特性参数对整个进给系统的动态特性的影响。
参考文献：
[1]. 2米滚珠丝杠（副）动态测量系统设计与分析[D]. 印书范. 南京理工大学. 2004
[2]. 高速精密滚珠丝杠副综合测试技术研究[D]. 袁帅. 大连理工大学. 2009
[3]. 高速滚珠丝杠副综合性能测试与试验台优化设计研究[D]. 沈凯. 南京理工大学. 2013
[4]. 滚珠丝杠副的可靠性及寿命试验研究[D]. 常永寿. 南京理工大学. 2016
[5]. 滚珠丝杠副综合性能测量试验台测控系统设计及试验方法研究[D]. 孙志平. 南京理工大学. 2015
[6]. 高速滚珠丝杠副性能试验台的研制及丝杠温升试验[D]. 程鑫. 山东大学. 2011
[7]. 高速重载滚珠丝杠副轴向动态刚度及实验研究[D]. 刘际轩. 浙江大学. 2012
[8]. 滚珠丝杠动态检测系统的设计与实现[D]. 胡国政. 江苏大学. 2017
[9]. 机床传动链传动误差采集及滚珠丝杠副导程误差分析[J]. 赵卫, 杜润生, 杨克冲, 杨叔子, 王玉璞. 机床. 1987
[10]. 滚珠丝杠螺母结合面参数识别及其进给系统研究[D]. 张明鑫. 南京理工大学. 2012
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