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滚珠丝杠预压作用力下的周期性变化 2009年9月30日,接收了认可出版:15 2010年1月至2010年1月27日在线: 德国学会生产工程(WGP)2010年 摘要： 滚珠丝杠主要的功能特性是预载荷。在无推力负荷的操作过程中，预压在实际内在力中的一个指标：滚珠丝杠产生的摩擦力和单元特性。由于制造公差，滚珠丝杠的预压与指定的价值不同。然而,不仅滚珠丝杠的整体负荷各异,螺母也分配了局部载荷。因此在滚珠丝杠的伺服驱动均匀、动态特性类因素下，这是内力的周期性变化的表现,在各个螺母都会有效果,。下面给出了解释这种周期性的力量的产生这个特殊现象。 关键词机床滚珠丝杠预压 图1实验钻机测试预压的滚珠丝杠 测量预压力的加载 图1显示了实验钻机测试预压的滚珠丝杠。伺服驱动由典型的预先加了双螺母和一个有名无实的有20mm导承的直径为40mm的双螺杆的机床滚珠丝杆建 图2 为测量内在力的集成传感器系统的双螺母 立。在一种研究过程中，适应机制从而允许改变预拉伸水平。为了占领内部应力比，传感器系统之间插入两个半的螺母。该系统包括三个预紧和高刚性压电陶瓷 传感器(刚度[1 kN / lm)纳入二台开口簧环(图2)。 这样硬性的使用传感器和适当的设计的影响开口簧环传感器系统到滚珠丝杆本身可以减少到最低限度。用这种方法,即可测量现实条件下双螺母丝杠的内在的力量。此外,使用三个独立的、均匀压力传感器来检测分析局部负荷分布。在整个研究项目提到的,实现了测量滚珠丝杆驱动众多的动态操作行为。接下来 的章节集中在速度不变的情况下，滚珠丝杠运动的统一和发生不断滚珠丝杆的预压伺服。 预压变动的分类 图3所示为描述了实验滚珠丝杠装置的实际情况的预压的路线。 图3 在100rpm下为呈现的试验装备的预压过程 在双螺母的预压在滚珠丝杠的某些零件清楚体现了它的价值。这是由于生产过程 中螺母和轴上派生出来许多公差。个别的变化影响彼此确定整个预压路径。 不过方差的预压呈现在图3分为三个主要特性,如图4。一个众所共知的特征被制造商证明通常是滚珠丝杠的节距误差，轴线变化影响球与轨道的压缩，因此 图4 预压变化的分类 影响了双螺母的预紧力。 此外,导程的精确与否决定了每个螺母的内在力。当每颗螺母保持倾斜不变,每个轴的变化是随着滚珠丝杠的位置变化而变化。这些在一起决定了在预压力作用下的倾斜度误差路径的。另一个重要的特色力的变化周期,如图4。 这部分预拉伸或产生的各种不同的阻力扭矩已经以前的作品中提到[1][2][3].然而,直到今天,详细描述这一特定的现象,同时也是一种科学解释它还是没找到。因此,下面的章节应对这一问题,并提供解释周期变化的内在的力量。此外,预应力的轨迹受滚珠丝杠循环伺服的高频信号。相似的直线运动球轨道行为指南[6],球的出入在进出装载区会导致螺母的脉动，而其振幅大小可探测 到预应力,以及滚珠丝杠运动的统一。　 周期力的变化的特点 图5 双螺母中局部力的分布 上述所提到的预压力的周期性变化是通过观察个别力量传感器明确得到。图5通过三个安装传感器在行距距离200毫米给出了力的变化。周期力变化出现在整个阶段和移动的滚珠丝杠的运行范围。 三个传感器的总和定义螺母之间预紧 力的价值。在分配滚珠丝杠位置时，预紧力统一了轴的转速和导程。 从个体之间的相位漂移传感器信号的实际行为,出现了螺母的各区段暴露在一个变载荷在操作期间。 换句话说,双螺母内力分布在不断变化的一个轴上。 此外,安装公差的影响可以从图5看出。 在这种情况下不正确的调整线性指导和滚珠丝杠的结果导致了一个不平衡的传播的内在力量:在第一部分：在轴中,例如,传感器1暴露在高负荷下而压力传感器2减少。 预压的总价值为传感器信号三者的总和, 但是，数值保持不变，并不受越来越多的公差变化。 为了找到更多关于这方面的特点和他依赖众多周期力变化进行了测量。 图6显示测量一个传感器双向的的力的进给运动。 图6 对于双方伺服机构在传感器2中测到的力 周期力变化的位置、幅值和相位方向是独立的。在伺服运动中，力量向前和向后运动的细微差别由于摩擦线性水平差异。 图7 在不同预压下的周期力变化 在图7在传感器3中力的轨迹显示不同的预压设置。 变化的力的大小不受 水平的作用。 然而,当你看测量一个长行距范围的力时，另一个更低频率的周期性变得明显。 这个频率大约相当于六倍导程并且很可能是由于用于制造的的刀具。 在这一特定的情况下,这个刀具的直径能通过周期性的比例，导程乘以轴的公称通径计算获得。 另一项试验中进行了分析关于不同的伺服速度,或者更确切地说,回转的速率下周期力的变化(图8)。 图8 在不同伺服速率下周期力变化的形状 这幅值的振荡显示一个轻微的影响伺服速度:高伺服速度明显带动力的变化。这是最有可能引起高速下摩擦特性的改变。然而,这种