滚珠丝杠副可靠性试验台的研制开发

合集下载

机床高速滚珠丝杠轴承副的研发和测试技术

机床高速滚珠丝杠轴承副的研发和测试技术机床研究所高速副的结构设计及其需注意的事项。

介绍了高速滚珠丝杠副的综台行程误差、预紧转矩以及高速驱动动态特性(定位精度、温升、速度、加速度)的测量。

关键词：滚珠丝轴承杠副高速定位精度温升速度加速度测量现代制造技术的发展突飞猛进，一批又一批的高速应运而生。

它不仅要求有性能卓越的高速主轴，而且也对进给系统提出了很高的要求：(1)最大进给速度应达到40m/min或更高；(2)加速度要高，达到1g以上；(3)动态性能要好，达到较高的定位精度。

高速滚珠丝杠副是指能适应高速化要求(40 m／min以上)、满足承载要求且能精密定位的滚珠丝杠副，是实现数控机床高速化首选的传动与定位部件。

北京机床研究所在承担“九五”国家重点科技攻关项目“高速滚珠丝杠副测试技术及装置的开发研究”时，对高速滚珠丝杠副的结构、性能、制造技术、测量技术等进行了研究，并取得了阶段性成果。

该项研究成果荣获中国机械工业科学技术进步三等奖。

1 高速滚珠丝杠副轴承的结构设计滚珠丝杠副的驱动速度V＝Ph×N(Ph为导程，N为丝杠转速)，因此提高驱动速度的途径有两条：其一是提高丝杠的转速，其二是采用大导程。

提高转速N受do?N值的制约(do为滚珠丝杠的公称直径)。

国际上一般do?N≤70000。

据日本NSK公司介绍：该公司已将do?N值提高到153000。

N增大时，do必须减小，且过分提高转速会引起丝杠发热、共振等问题；d0太小也会造成系统刚性差、易变形、影响加工精度，且目前伺服的最高转速仅到4000 r／min。

导程Ph过大时，不仅增加了滚珠丝杠副的制造难度，精度难以提高，降低了丝杠副承载，而且也增加了伺服电动机的起动力矩。

因此，设计高速滚珠丝杠副时要合理选择丝杠副的转速N、公称直径do与导程Ph。

数控机床常用的滚珠丝杠副结构为：外循环插管式、内循环反向器式。

由于高速滚珠丝杠副的导程较大，如用内循环结构，反向器尺寸较长，承载的钢球数减少，且钢球高速时流畅性差，是不适合的；而外循环插管式结构简单，承载能力大，不受导程的限制。

滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪研制及其实验分析

结论
通过本次实验研究，我们成功研制了一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪，并提供了一种准确、便捷的测量手段。实验结果表明，滚珠丝杠副的摩擦力矩受到多种因素的影响，如转速、负载、丝杠直径和高精度材料的使用等。这些因素在生产实践中具有重要指导意义，有助于优化滚珠丝杠副的性能和提升生产质量。
未来研究方向在本次研究基础上，我们建议未来可从以下几个方面进行深入研究： 1、针对不同应用场景，研究滚珠丝杠副摩擦力矩的影响因素及其变化规律，为特定领域提供更为精确的测量手段。
实验材料包括：滚珠丝杠副、扭矩传感器、测力计、电机驱动器、数据采集系统及相关连接部件。
实验方法如下： 1、选取不同规格的滚珠丝杠副进行实验，记录相关参数。 2、连接滚珠丝杠副、扭矩传感器、电机驱动器和数据采集系统。
3、通过测力计调整加载重量，模拟实际工况中的负载情况。 4、设定电机驱动器的转速，使滚珠丝杠副匀速转动。
总之，高速滚珠丝杠副动力学性能分析及其实验研究是提高滚珠丝杠副性能的重要手段。通过对滚珠丝杠副进行动力学性能分析并开展实验研究，可以揭示其运动特性及工作规律。因此，可以采取相应的措施提高滚珠丝杠副的性能和质量水平，为相关行业的发展提供强有力的技术支持。
参考内容二
随着制造业的快速发展，数控机床已成为现代生产过程中不可缺少的重要设备。滚珠丝杠副作为数控机床的关键部件，具有高精度、高刚度和高效率的特点。本次演示将围绕数控机床滚珠丝杠副的设计计算进行分析，旨在为实际应用提供有效的理论支持。
3、转速：转速的高低直接影响到丝杠副的运动速度
1、明确设计需求：根据机床的实际加工需求，确定滚珠丝杠副的传动精度、负载能力等关键参数。
2、载荷分析：对丝杠副所受的轴向载荷、径向载荷等进行详细分析，以确定丝杠副的材料、结构形式等。

重载滚珠丝杠副可靠性设计与试验方法研究

ｌｙｚｅｄａｎｄａｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｅａｖｙｌｏａｄｂａｌｌｓｃｒｅｗｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｅｓｓｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｔｅｒｆｅｒ — ｅｎｃｅａｎｄｔｒｕｎｃａｔｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒｕｎｎｉｎｇｔｅｓｔｂｅｎｃｈ，ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｏｆｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｆｏｒｈｅａｖｙｌｏａｄｂａｌｌｓｃｒｅｗａｎｄａｒｅａｌｓｏｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｌｏａｄｂａｌｌｓｃｒｅｗ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｖｙｌｏａｄｂａｌｌｓｃｒｅｗ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｄｅｓｉｇｎ；ｔｒｕｎｃａｔｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔ

高速滚珠丝杠副综合性能试验台的研制开发

收稿日期:2004年7月高速滚珠丝杠副综合性能试验台的研制开发宋现春1 刘剑1 王兆坦2 刘宪银2 李保民21山东大学2山东济宁博特精密丝杠制造有限公司摘要:研制开发了一种用于测量高速滚珠丝杠副综合性能参数的试验台。

利用该试验台可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、定位精度等综合性能参数进行测试,为用户提供准确可靠的检测报告。

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。

关键词:高速滚珠丝杠副, 加速度, 速度, 温升, 热位移, 定位精度Research and Development of Test System of C onbination Propertyof High -Speed Ball Screw UnitSong Xianchun Liu Jian Wang Zhaotan et alAbstract:T he test system used to measure the conbi nation property parameters of hi g h -speed ball screw unit is developed to test the accelerati on,speed,temperature variation,thermal deformation and posi tioning accuracy and etc.and supply accurate and reliable report for the customer.T he problems should be pai d attention to while designing and manufacturing of the test system are i ntroduced,and the realization method of the software and hardware of the system i s g i ven.Keywords:hig h speed ball screw unit, acceler ation, speed, temperatur e variation, thermal defo rmat ion, po -sitioning accuracy1 引言近年来,随着现代制造技术水平的提高,数控机床、机器人等机械设备的进给速度越来越快,必然带动滚珠丝杠副向高速化的方向发展。

滚珠丝杠精度保持性测试试验台设计-图文

滚珠丝杠精度保持性测试试验台设计-图文第一章概述1.1课题背景及意义1.1.1课题背景近年来，随着数控技术及相关专业的发展，滚珠丝杠副作为一种高效、节能、高精度、低成本的传动与定位元件已经广泛地应用于机械、航天航空、卫星、仪器仪表、核工业等各个领域。

随着现代制造技术水平的提高，数控机床、机器人等机械设备的进给速度越来越快，必然带动滚珠丝杠副向高速化的方向发展。

滚珠丝杠副产品出现了供不应求的局面。

在数控技术方面随着现代制造技术的发展突飞猛进，一批又一批的高速数控机床应运而生，其功能随主机的要求不断扩展提高，从20世纪40～50年代的“敏捷省能传动”到70年代“精密定位”，再从80年代的“大导程快速驱动”到90年代后期的“精密高速驱动”，在这一发展过程中，产品不断升级换代，达到质的飞跃。

在驱动速度不断提高并向更高速度推进的过程中，不仅要求有性能卓越的高速主轴，而且也对进给系统提出了很高的要求：（1）大进给速度应达到40m/min或更高;（2）加速度要高达到1g以上;（3）动态性能要好,达到较高的定位精度。

因此为适应高速化要求（40m/min以上）、满足承载要求且能精密定位的滚珠丝杠副就成为能实现数控机床高速化首选的传动与定位部件。

而且作为伺服进给驱动系统中的重要执行机构——滚珠丝杠副，其发展必然与具有高效快速、节省能源、零间隙高刚度传动、跟随灵敏、不污染环境且周边环境的适应性强等特点的高速切削机床的发展同步，将始终占据直线运动应用领域的绝大部分市场。

为适应高速切削加工的要求，高性能的滚珠丝杠副已成为滚珠丝杆副产品的发展趋势。

它要求滚珠丝杠副在高速度的基础上具有高的精度稳定性，达到高刚度、高负载、自润滑、低噪声、小温升、长寿命等性能，这就要求滚珠丝杠副在设计、制造及试验检测技术上不断的创新。

滚珠丝杠副在高速驱动时主要存在的问题是：噪声、温升、精度。

滚珠丝杠副噪声产生的原因主要有：滚珠在循环回路中的流畅性、滚珠之间的碰撞滚道的粗糙度、丝杠的弯曲等。

高速精密滚珠丝杠副性能试验简介

!"
万方数据
!
功能部件
!"# $%&’%("()* +%, $-$ ./012(" 3%%4
!
图@
螺母反向器磨损
图 =9
滚珠丝杠副摩擦力矩曲线
"
"#$
精密滚珠丝杠副刚度试验
滚珠丝杠副轴向静态刚度定义滚珠丝杠副轴向静态刚度 ! 表示滚珠丝杠副反抗轴
向变形的能力 ! 规定为在加载方向上使某一零件产生变形"" 为=!& 时所需的力# (- $%
图 == 滚珠丝杠副轴向静态刚度曲线 ( 无预紧 $
万方数据 !"#" $ 期 %&&$ 年 ’% 月
!!
!
功能部件
!"# $%&’%("()* +%, $-$ ./012(" 3%%4
!
需要根据传动系统精度来确定 " 所以滚珠丝杠副传动系统的刚度包括滚珠丝杠轴向刚度 :; 和滚珠丝杠副组件的刚度 #
!
!"!
精密滚珠丝杠副综合性能试验台
试验台结构组成及性能该试验台能测量丝杠的最大长度为 5666&& ! 直径
为 !56786&&! 实际工作行程小于 9866&& $ 可以完成负载状态下的加速度 & 速度 & 定位精度以及丝杠热伸长的在线实时测量 $ 控制系统采用了高分辨率的单轴数控系统 ! 上位机软件采用 :2*;/4 </*20 =>6编写 ! 各项测量数据经计算机处理后 ! 可以实现硬盘数据保存并打印输出规范的检测报告 $ 试验台安装时严格保证两直线导轨 ? 和滚珠丝杠 @ 在两个方向的平行度 ! 前后轴承采用高精度的 $ 级向心球轴承 ! 丝杠及导轨均采用喷油润滑 $ 试验台结构组成如图9 $

滚动直线导轨副可靠性试验台设计开发与试验研究

滚动直线导轨副可靠性试验台设计开发与试验研究发布时间：2022-08-02T06:56:18.351Z 来源：《科学与技术》2022年3月6期作者：马川川袁瑞峰[导读] 滚动直线导轨副在平面磨床、高速搬送装置、木工机、检查装置、1.马川川2.袁瑞峰咸阳丰宁机械有限公司陕西咸阳 712000摘要：滚动直线导轨副在平面磨床、高速搬送装置、木工机、检查装置、医疗器械等设备中得到了广泛的应用，其具有众多的特点，维护保养简单，提高设备的生产效率，成本较低。

滚动直线导轨副的可靠性是设计制造出来的，但是必须通过实验才能验证。

通过可靠性试验，能够发现滚动直线导轨副在设计以及生产过程中的缺陷，通过分析可靠性实验得出的数据结果，能够为其可靠性设计工作提供一定的支持。

关键词：滚动直线导轨副；可靠性试验台；设计开发；试验研究引言：滚动直线导轨副可靠性实验过程中依然存在诸多问题，本文着重介绍的可靠性实验台的设计以及可靠性实验的两种方案，对两种方案进行了简单的介绍和对比，以期为滚动直线导轨副可靠性实验提供些许支持。

一、滚动直线导轨副可靠性试验台设计开发目前，我国还未完善针对滚动直线导轨副进行功能可靠性实验的实验设备，因为这一原因，制约着滚动直线导轨副产品的稳定发展，而且也不能够满足高档数控机床的实际需求，使我国基础装备制造业受到了一定的影响。

为此，必须要通过改进试验设计以及工艺技术，切实提升滚动直线导轨副的质量。

因此，需要研发设计出对滚动直线导轨副进行功能可靠性试验的试验台，进而解决行业发展遇到的瓶颈，使产业自主创新能力更上一层楼，切实解决滚动直线导轨副在批量生产中可靠性工程问题，以满足高档数控机床的需求。

（1）滚动直线导轨副可靠性试验台设计方案一滚动直线导轨副可靠性试验台主要由床身、台架、加载系统、直线电机导向导轨副等组成。

可以将床身固定在地面上，在床身的凹槽内安装直线电机定子，将直线电机定子放置于电机定子之间并使其与台架相连，在床身两侧对称安装两幅导向导轨，并与直线机电相互配合驱动加载装置做直线往返运动，然后被测滚动直线导轨副与加载装置一起做跑合运动。

重载滚珠丝杠副可靠性试验及分析

的条件下，对重载滚珠丝杠副进行可靠性试验，记录反向间隙数据，可以将反向间隙随时间的变化关系通过描点、连线画出一条曲线，如图２所
示。
同，所以载荷系数也可以认为一样。若以Ｆ小表示恒定加速试验下的轴向载荷以及回转寿命，以Ｆ、Ｌ表示正常条件下的轴向载荷以及回转寿命，
数据分析与评估。试验数据的转化主要是时间数据
载荷１０Ｎ、脂润滑的条件下，对重载滚珠丝杠副６ｋ
进行可靠性试验，直至试验结束并未出现失效情况，其回转寿命大于５万转。该类型的滚珠丝杠０
上的转化，在此可以借助滚珠丝杠副的寿命公式。
滚珠丝杠副的回转寿命公式为
ｒ
副在正常工作条件下其轴向承载为１０Ｎ。通过式２ｋ
三＝号ｒ×０［『ｌ。
Ｆｗｒ
ｎ
（）１
（）的转换，可以得到重载滚珠丝杠副在正常工２
作情况下的回转寿命大于１８５１．万转，达到了预期
的要求。
擦力矩，并观察有无疲劳点蚀。
图１重载滚珠丝杠副可靠性试验台

（）若在试验过程中，滚珠丝杠副的反向间５
隙超过０７．ｍｍ，或者出现明显的疲劳点蚀，则判定
２试验方案设计．
为了准确获得重载滚珠丝杠副的疲劳寿命，试
可靠性试验台如图１示，试验台左侧的电动机为所

调研报告-高性能滚珠丝杠副精度保持性测试试验台设计及测试规范文件的制定

调研报告班级：机械0903班学号：2009010073姓名：陈莹指导教师：王科社教授日期：2013-3-21一．调研题目高性能滚珠丝杠副精度保持性测试试验台设计及测试规范文件的制定二．调研场地北京信息科技大学图书馆北京精密天工滚珠丝杠股份有限公司三．调研目的了解高性能滚珠丝杠副精度保持性测试试验台设计的国内外技术现状和水平，正确估计自己的项目，同时也使所做的项目具有一定的先进性。

四．调研内容（一）.了解滚珠丝杠精度保持性测试试验台和滚珠丝杠的结构原理及其使用性能。

滚珠丝杠的结构：滚珠丝杠副的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。

这两种结构也是最常用的结构。

这两种结构性能没有本质区别，只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。

目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。

滚珠丝杠原理：1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等2、当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。

滚珠丝杠副的特点1）传动效率高。

滚动摩擦降低了摩擦系数，减小了摩擦带来的功率消耗。

2）传动的可逆性，不能自锁。

正传动—回转运动转变为直线运动；逆传动—直线运动转变为回转运动。

3）同步性。

用几套同样规格的滚珠丝杠副同时驱动几个相同的部件或装置时，包括启动的同时性、运行速度和位移等具有较高的一致性。

4）传动精度高材料经过热处理之后尺寸稳定、通过预紧消除轴向间隙、滚动摩擦系数小工作温升较小、可通过预拉伸以补偿热伸长、行程累计误差小——可以获得较高的定位精度与重复定位精度。

滚珠丝杠精度保持性测试试验台。

对于机械产品来说，可靠性是评价机械产品性能的一个很重要指标，对于具有高速度，高精度和高负载能力的高性能滚珠丝杠副产品来说，精度保持性的高低是反应滚珠丝杠副性能的最重要的指标，精度保持性的高低直接反映滚珠丝杠副的工作能力，滚珠丝杠副的精度保持性的高低也是企业产品竞争力的一个重要保证。

高速滚珠丝杠副综合性能测试系统开发与应用的开题报告

高速滚珠丝杠副综合性能测试系统开发与应用的开题报告
项目名称：高速滚珠丝杠副综合性能测试系统开发与应用
项目背景：随着科技的不断进步和工业化的发展，机械加工行业对于高速滚珠丝杠副的需求日益增长。

而为了保证生产过程中的安全性和效率性，对高速滚珠丝杠副的综合性能测试成为非常必要的一项任务。

项目目标：为了满足高速滚珠丝杠副的综合性能测试需求，本项目旨在开发一款高速滚珠丝杠副综合性能测试系统，主要包括以下目标：
1. 可以进行高速滚珠丝杠副的负载能力、刚度等性能测试
2. 可以实时监测高速滚珠丝杠副的温度和振动等关键参数
3. 可以对测试结果进行存储和分析，为生产和研发提供数据支持
项目步骤：
1. 系统需求分析：对于高速滚珠丝杠副的测试要求进行细致的分析，确定系统功能和性能需求。

2. 系统设计：包括硬件和软件的设计，确定系统架构和相关参数。

3. 系统实现：根据设计方案，进行软硬件的开发和调试。

4. 系统测试：进行功能测试和性能测试，并对测试结果进行统计分析。

项目成果：
1. 高速滚珠丝杠副综合性能测试系统；
2. 测试报告和分析报告。