滾珠絲杠檢測(cè)的發(fā)展

        早在1963年，日本瀨善三郎用砝碼和彈簧吊秤來(lái)測(cè)量滾珠絲杠副起動(dòng)時(shí)摩擦力矩，進(jìn)行了載荷、滾珠滾道面、滾珠直徑、潤(rùn)滑劑、導(dǎo)槽等因素對(duì)摩擦力矩影響研究。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)摩擦力矩測(cè)量系統(tǒng)，80年代中期美國(guó) WARNER-BEAVER-公司將微機(jī)引入摩擦力矩動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，摩擦力矩測(cè)量系統(tǒng)逐漸成為滾珠絲杠副質(zhì)量控制、監(jiān)測(cè)以及性能研究不可或缺的測(cè)量?jī)x器。日本長(zhǎng)崗技術(shù)大學(xué)學(xué)者五十嵐昭南和德長(zhǎng)靖就滾珠絲杠副噪聲問(wèn)題發(fā)表了5個(gè)研究報(bào)告，以外循環(huán)管式滾珠絲杠副為研究對(duì)象，試驗(yàn)研究了滾珠絲杠副噪聲特性和幾種典型噪聲產(chǎn)生原因，采用局部覆蓋法辨別了鋼球與導(dǎo)珠管的沖擊噪聲，研究波紋度頻譜與噪聲頻譜對(duì)應(yīng)關(guān)系。海德漢公司滾珠絲杠副研究報(bào)告從進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、進(jìn)給系統(tǒng)剛度、滾珠絲杠軸承和滾珠絲杠全長(zhǎng)上溫度分布幾個(gè)方面研究了滾珠絲杠系統(tǒng)定位精度。日本長(zhǎng)岡技術(shù)大學(xué)Eue varraDomini.s等研制了滾珠絲杠跑合機(jī)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)摩擦力矩變化控制跑合過(guò)程，使?jié)L珠絲杠副力矩更平穩(wěn)。英國(guó)浦項(xiàng)工學(xué)Kms.K等利用有限元分析方法研究了滾珠絲杠副在不同轉(zhuǎn)速和停止間隔下二維熱場(chǎng)分布，并利用實(shí)際測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證分析模型。日本學(xué)者 Ka Jir.等測(cè)量滾珠絲杠副溫升，利用測(cè)量結(jié)果計(jì)算熱傳導(dǎo)并根據(jù)測(cè)量結(jié)果和熱傳導(dǎo)理論分析了絲杠副熱分布情況。

        國(guó)內(nèi)主要絲杠生產(chǎn)和研究單位，如漢江機(jī)床南京工藝，濟(jì)寧博特，廣東凱特，南京理工大學(xué)，北京機(jī)床研究所以及北京霹西等不斷研究和開(kāi)發(fā)新型絲杠測(cè)試設(shè)備。針對(duì)滾珠絲杠副性能檢測(cè)，目前行業(yè)各廠家主要圍繞摩擦力（矩）進(jìn)行測(cè)量來(lái)研究滾珠絲杠副及直線導(dǎo)軌副的相關(guān)性能。為了對(duì)滾珠絲杠副進(jìn)行高速試驗(yàn)，北京機(jī)床研究所專門研制成功了GSZ2000高速滾珠絲杠副綜合測(cè)試裝置，用于測(cè)量滾珠絲杠副在高速時(shí)的性能（定位精度、噪聲和溫升）。南京理工大學(xué)與漢江機(jī)床有限公司、山東大學(xué)和濟(jì)寧博特聯(lián)合開(kāi)發(fā)了高速滾珠絲杠測(cè)試臺(tái)，能進(jìn)行絲杠負(fù)載狀態(tài)下的加速度、速度、定位精度以及滾珠絲杠熱伸長(zhǎng)的在線實(shí)時(shí)測(cè)量目前國(guó)內(nèi)在滾珠絲杠副摩擦力矩影響因素和波動(dòng)原因、合理潤(rùn)滑參數(shù)以及高速下噪聲理論方面研究嚴(yán)重不足，性能檢測(cè)單一。高檔數(shù)控機(jī)床主機(jī)廠應(yīng)用國(guó)產(chǎn)滾動(dòng)功能部件遇到的一個(gè)主要問(wèn)題就是綜合性能的不穩(wěn)定性。因此，從單一性能檢測(cè)發(fā)展為綜合性能全方位檢測(cè)，性能指標(biāo)主要包括:預(yù)緊力，摩擦力矩，靜動(dòng)載荷，臨界轉(zhuǎn)數(shù)、能運(yùn)行的最大速度和最大加速度，達(dá)到最大運(yùn)行速度時(shí)的噪聲、振動(dòng)，溫升、溫位移等。因此，為高檔數(shù)控機(jī)床主機(jī)提供高性能及穩(wěn)定性的滾動(dòng)功能部件產(chǎn)品是主攻方向之一。

        我國(guó)精密高速滾珠絲杠起步較晚，面對(duì)國(guó)際大市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品要?jiǎng)?chuàng)新、工藝水平要提高、產(chǎn)品質(zhì)量更要過(guò)硬。滾珠絲杠的制造企業(yè)要迅速改變只注意產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)值，不重視新產(chǎn)品的性能試驗(yàn)研究的局面。不但要對(duì)高速滾珠絲杠副的定位精度、噪限聲、溫升、加（減）速度、動(dòng)態(tài)剛度等進(jìn)行試驗(yàn)研究，更要大力開(kāi)展可靠性的試驗(yàn)研究，解決占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵一環(huán)。滾珠絲杠副的功能從最初的“敏捷省能傳動(dòng)”到“精密定位”，再?gòu)摹按髮?dǎo)程高速驅(qū)動(dòng)”到“精密高速型”，是產(chǎn)品升級(jí)換代質(zhì)的飛躍。在線性伺服高速驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中，當(dāng)對(duì)性能價(jià)格比、切削加工時(shí)間與空行程時(shí)間的比例、加減速出現(xiàn)的頻率等進(jìn)行綜合分析后，考慮到節(jié)能和環(huán)保，人們更加關(guān)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(duì)輕合金的高速切削加工越來(lái)越重視，加工中心工業(yè)機(jī)器人、CNC鍛壓機(jī)械、FMS及各類數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)械的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度不斷提高。以加工中心為例，工作臺(tái)的移動(dòng)速度在20世紀(jì)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(dá)6080m/min，加速度1.5g以上，并向更高速度推進(jìn)。作為伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(dòng)、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對(duì)周邊環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，始終占據(jù)直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的絕大部分市場(chǎng)。為適應(yīng)高速切削加工的要求，在滿足定位精度的同時(shí)，如何進(jìn)一步提高進(jìn)給速度和加（減）速度成為業(yè)內(nèi)人士當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。