滚珠丝杠检测的发展

        早在1963年，日本瀨善三郎用砝码和弹簧吊秤来测量滚珠丝杠副起动时摩擦力矩，进行了载荷、滚珠滚道面、滚珠直径、润滑剂、导槽等因素对摩擦力矩影响研究。20世纪70年代出现了动态摩擦力矩测量系统，80年代中期美国 WARNER-BEAVER-公司将微机引入摩擦力矩动态测量系统进行数据处理，摩擦力矩测量系统逐渐成为滚珠丝杠副质量控制、监测以及性能研究不可或缺的测量仪器。日本长岗技术大学学者五十岚昭南和德长靖就滚珠丝杠副噪声问题发表了5个研究报告，以外循环管式滚珠丝杠副为研究对象，试验研究了滚珠丝杠副噪声特性和几种典型噪声产生原因，采用局部覆盖法辨别了钢球与导珠管的冲击噪声，研究波纹度频谱与噪声频谱对应关系。海德汉公司滚珠丝杠副研究报告从进给系统结构、进给系统刚度、滚珠丝杠轴承和滚珠丝杠全长上温度分布几个方面研究了滚珠丝杠系统定位精度。日本长冈技术大学Eue varraDomini.s等研制了滚珠丝杠跑合机，通过在线监测摩擦力矩变化控制跑合过程，使滚珠丝杠副力矩更平稳。英国浦项工学Kms.K等利用有限元分析方法研究了滚珠丝杠副在不同转速和停止间隔下二维热场分布，并利用实际测量结果验证分析模型。日本学者 Ka Jir.等测量滚珠丝杠副温升，利用测量结果计算热传导并根据测量结果和热传导理论分析了丝杠副热分布情况。

        国内主要丝杠生产和研究单位，如汉江机床南京工艺，济宁博特，广东凯特，南京理工大学，北京机床研究所以及北京霹西等不断研究和开发新型丝杠测试设备。针对滚珠丝杠副性能检测，目前行业各厂家主要围绕摩擦力（矩）进行测量来研究滚珠丝杠副及直线导轨副的相关性能。为了对滚珠丝杠副进行高速试验，北京机床研究所专门研制成功了GSZ2000高速滚珠丝杠副综合测试装置，用于测量滚珠丝杠副在高速时的性能（定位精度、噪声和温升）。南京理工大学与汉江机床有限公司、山东大学和济宁博特联合开发了高速滚珠丝杠测试台，能进行丝杠负载状态下的加速度、速度、定位精度以及滚珠丝杠热伸长的在线实时测量目前国内在滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素和波动原因、合理润滑参数以及高速下噪声理论方面研究严重不足，性能检测单一。高档数控机床主机厂应用国产滚动功能部件遇到的一个主要问题就是综合性能的不稳定性。因此，从单一性能检测发展为综合性能全方位检测，性能指标主要包括:预紧力，摩擦力矩，静动载荷，临界转数、能运行的最大速度和最大加速度，达到最大运行速度时的噪声、振动，温升、温位移等。因此，为高档数控机床主机提供高性能及稳定性的滚动功能部件产品是主攻方向之一。

        我国精密高速滚珠丝杠起步较晚，面对国际大市场的竞争，产品要创新、工艺水平要提高、产品质量更要过硬。滚珠丝杠的制造企业要迅速改变只注意产品产量、产值，不重视新产品的性能试验研究的局面。不但要对高速滚珠丝杠副的定位精度、噪限声、温升、加（减）速度、动态刚度等进行试验研究，更要大力开展可靠性的试验研究，解决占领市场的关键一环。滚珠丝杠副的功能从最初的“敏捷省能传动”到“精密定位”，再从“大导程高速驱动”到“精密高速型”，是产品升级换代质的飞跃。在线性伺服高速驱动领域中，当对性能价格比、切削加工时间与空行程时间的比例、加减速出现的频率等进行综合分析后，考虑到节能和环保，人们更加关注精密高速滚珠丝杠副的发展。

        汽车工业、航空航天工业的发展对轻合金的高速切削加工越来越重视，加工中心工业机器人、CNC锻压机械、FMS及各类数控机床和自动化机械的进给驱动速度不断提高。以加工中心为例，工作台的移动速度在20世纪80年代仅为15-20m/min、加速度0.5g左右，90年代中前期为30～50m/in，加速度1g左右，到90年代后期已达6080m/min，加速度1.5g以上，并向更高速度推进。作为伺服进给驱动系统中的重要执行机构一滚珠丝杠副，因具有高效快速、节省能源、零间隙高刚度传动、跟随灵敏、不污染环境且对周边环境的适应性强等特点，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，在满足定位精度的同时，如何进一步提高进给速度和加（减）速度成为业内人士当前关注的焦点。