滚珠丝杠的意义与特性
滚珠丝杠的意义与特性
&苍产蝉辫;制造业是一个地区乃至整个国民经济的关键支柱，随着国内外制造业的关注与期望大幅提高，工业4.0、中国制造2025、先进制造技术等新兴词汇应运而生。目前，机床作业正向智能化、生态化、客户化和软硬结合等方向发展。高速进给系统作为数控机床驱动系统，对保障和提高整个数控机床的加工精度、工作效率和综合性能起着至关重要的作用。只有提高进给系统的控制性能，才能有效地提高制造加工精度。&苍产蝉辫;滚珠丝杠是数控机床的传动部件之一，其传动效率较高（η=95%-98%）、定位精度高、使用寿命长等特点，被广泛应用在数控机床和各种自动化设备上。通常来说，滚珠丝杠的构成部分包括丝杠、螺母、滚珠和反相器。滚珠丝杠的主要原理是在丝杠表面和螺母表面有一圈圈凹陷的圆弧形螺纹滚道，滚珠沿着螺纹滚道进行运动，并且可以通过反向器循环，这一过程可以将旋转运动转化成直线运动，从而带动螺母沿丝杠轴向运动。
&苍产蝉辫;根据螺纹滚道法向界面形状，可将分为单圆弧和双圆弧型，其滚珠循环方式有内循环和外循环两种。进给系统的跟踪精度受到滚珠丝杠机械动力学特性、控制算法、外界干扰以及传感器反馈质量等因素的影响。因此，提高滚珠丝杠进给系统的跟踪精度，必须充分了解被控对象本身的动力学特性、包括非线性、时变特性、不确定性以及存在外界干扰和随机噪声特性。
&苍产蝉辫;在承载运行过程中，丝杠与螺母之间靠封闭循环滚道中的滚珠传递动力。在按照滚珠丝杠产物精度及寿命进行设计、选用时，通常假定滚珠循环链内所有滚珠承受的载荷都相同，忽略各滚珠承载的差异性，而考虑到滚珠丝杠不同工况下负载施加位置与方向的差异性，及安装形式的不同选择，会导致各滚珠与滚道接触载荷不同，尤其在滚珠丝杠高负载作用下，各滚珠接触载荷差异性较大，甚至承载较大的部分滚珠会超过其额定承载能力，产生弹塑性变形，导致滚珠丝杠因接触变形引起的精度丢失。滚珠丝杠在高负载工况下长时间运行，由于滚珠与滚道之间存在剧烈磨损，造成接触表面剥落，其传动精度会逐渐退化，精度退化会使滚珠丝杠即时精度达不到使用场合要求的精度，从而导致精度寿命终止。
&苍产蝉辫;滚珠丝杠在承受轴向载荷运行过程中，由于支撑轴承与螺母法兰组装不同心，直角度不佳的引导面，螺母安装偏差或角度不准确等因素引起非均衡负荷被放大，包括轴径向复合载荷及轴径向、扭矩联合载荷。这些安装制造误差会严重影响滚珠丝杠副滚珠载荷分布的一致性，改变其各滚珠接触点的接触变形状态，造成传动精度丢失。另外从滚珠丝杠的功能作用上来讲，接触变形、摩擦磨损等造成的精度损失是滚珠丝杠作为精密定位应用的主要失效形式，而对于要求传动精度不高的传动应用场合，疲劳失效是其主要失效方式，因此进一步从滚珠丝杠传动疲劳的角度对其疲劳寿命计算方法及失效方式进行探讨研究。
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