（机械制造及其自动化专业论文）基于abaqus的丝杠冷打成形过程分析.pdf

独 创 性 声明 本 人 所 呈 交 的学位 论文 是 在 导师 指 导 下进 行 的研 究工 作及 取得 的成 果 。尽 我所 知 ，除特 别 加 以标 注 的地方外 ，论文 中不包含其他 人 的研 究成果 。与我一 同工作 的 同 志对本文 的研 究工作和成果 的任 何贡献均 己在论文 中作 了明确 的说 明并 已致谢 。 本论文及其相关 资料若有不实之处 ， 由本人承担一切相关责任 论 文 作 者 签 名 :止兰鱼到 户 年， 月 和 学位 论文使用授权 声 明 本 人、清在 导 师 的 指 导 下 创 作 完 成 学 位 论 文 的 知 识 产 权 归 西 安 理 工 大 学 所有 ，本人今后在使用或发表该论文涉及 的研 究 内容 时，会注 明西安理工大学 。本人 作 为学位 论文著 作权拥 有 者 ，同意授权 西安理工大 学拥 有 学位 论文 的部分使用权 (在 以下 “口 ”中标 明 ，同意 的划 “矿” ，不 同意 的划 “x ，) ，即 : 本 人 提 交 的 印刷 版和 电 子版学位 论文 ， 口 学校 可 以采用 影 印、缩 印或其他复 制手段保存 ; 口 学校 可 以将 学位 论文 的全部 内容编入公开 的数据库进行 检索 ; 口 学校可 以将 学位 论文 的摘要编入 公开 的数据库进行检索 ; 口 学校 可 以将 公 开 的学位 论 文或 解 密 后 的学位 论 文作 为 资料 在 图书馆 、资料 室等 场 所 及 校 园 网上 供 校 内师 生 阅读 、浏 览 。 本 人 学位 论 文全 部 或 部 分 内容 的公布 (包 括 刊 登 ) 授 权 西 安理 工 大 学研 究生学 院 办理 。 (保密 的学位 论文在 解 密后 ，适用本授权 说 明 ) 论文作者签名 : 、 贵 导师签名 : 叫。 年 多 月节日 摘要 论文题 目: 基于 a b a q u s 的丝杠冷打成形过程分析 学科专业 : 机械制造及其 自动化 研究生 : 江涛签 名 : 指导教师 : 李 言 教授签名 : 摘要 高速冷打成形技术是利用金属塑性成形 的特 点， 采用 高速运动 的工具对工件毛坯进行 冲压和打击来 强迫金属流动 ，从而形成零件廓形 的一种近净成形加工方法 。 丝杠冷打是在 工具和丝杠 高速相对运动 中，以高速 断续 的方式击打丝杠轴坯 ， 使丝杆轴坯局部塑性变形 形成丝杠螺纹 的一种无屑塑性成形技术 。 本文研究丝杠冷打成形过程 的运动关系和金属变 形规律 ，从而形成一种无切屑 、高效率 、高质量 的绿色制造技术 。 论文分析 了基于往复冲击和 高速旋转两种丝杠冷打成形 的方法和原理 ， 建立 了丝杠冷 打运动系统及几何模型 ， 分析 了丝杠冷打 的原理及运动关系 ， 针对不 同形式 的成形过程和 运动特 点，建立 了工具与工件之 间的传动关系式 ，以此 为基础 ，分析 了工具工作部分 的结 构形式 ，给 出 了工具轮廓 的数学表达 式 。 建立丝杠冷打运动 的三维实体模型 ，采用 a b a q u s 有 限元分析软件 ，对成形过程进 行 了数值模拟 ，获得 了丝杠成 形过程 不 同时刻 的应 力 、应 变分布 ，研 究 了应 力 、应 变 随 时 间的变化过程 、 变化规律 以及摩擦 对 丝杠冷打成形 的影 响 。 仿 真分析 了丝杠 冷 打过程 的金 属流动状态 ， 得到 了丝杠 不 同成形 的点 的金属流 向和变形特 点 以及应变大 小 。以应 力波理 论为基础 ，建立 了丝杠冷打过程 的应力波模型 ，获得 了应 力波 的波速 ，为揭示冷打成形 的 机 理提供 了一种新 的思路 。 基 于 模 态 分 析 方法 ，建 立 了丝 杠 模 态 分 析 的有 限元 模 型 ，仿 真研 究 了丝 杠 的振 动 特 性 ，获 得 了丝 杠 前 十 阶模 态 的频 率和 振 型 ，这 对 冷 打 成 形 设 备 设 计 及 工 艺 参 数 选 择 、 避 免成 形 过程 振 动 有 很 好 的参 考 意 义 。 设计完成 了两种丝杠冷 打成形实验装 置 ， 以铜和铝 为工件材料进行 了丝杠滚 打试验 ， 对成形试件进行 了结构形状和尺寸进行检测 ， 并分析 了成形部分 的金相 组织变化和金属流 动状态 ，获得 了和理论仿真较吻合 的实验 结果 ， 表 明高速冷打成形技术可 以很好 实现丝杠 的近 净 加工 。 关键词 : 丝杠冷 打成 形 ; 应 力应变 ; 数值分析 ; 金属流动规律 论 文受 国家 自然科 学基金项 目资助(项 目号 5097522 9) a b stract t itle : a n a l y s !5 o f f o r m in g p r o c e s s f o r c o l d im r a c t - b e a t in g l e a d s c r e w b a s e d o n a b a q u s m a j o r:m echan i cal m an uf a ctu re and a utom ati o n n s m e : 1泊o j !a n g 5 i gnature: 五口j扭 刃 甲 s u p e r vis o r: p ro f. y an l l5 ig n a tu re : a b s t旧 c t h ig h 一 sp eed eo ld b ea t in g teeh no lo g y ta ke ad v a n ta ge o f m etal f o r min g eh a r aeter i sties ， u se th e to o l o f h i g h 一 s peed m o v em en t f o r th e w or k一p ieee to f o ree th e m eta l f l o w a nd eo m b a t f o r min g ， w h ieh 15 a m et h o d o f n ear - n et sh a pe p ro e e ssin g . c o ld b ea t in g lea d ser e w p la ys t h e ro le o f h ig h 一 s peed r e la t iv e m o tio n in th e w a y o f h ig h 一 s peed b lo w in g sh a f t b la nk s， 50 t h a t lo ea l p la stie d ef o r ma t io n f o r ms a n o n 一 eh i p m etal f o r min g teeh niq ue . t his p a pe厂resea r eh s t h e r e la t io n o f m o tio n a nd f o r min g p r o ee ss b etw een m o v em en i a nd m eta l d ef o r ma t io n ， f o r min g a n o n 一 eh ip high ef f i eieney a n d h i g h 一 qua l it y g r een m a n uf a cturi ng teel m ology. t h e p a pe r a naly ze s tw o k in d s o f serew eo ld f o r min g m eth o d b a sed o n w or k sp e ed .t h e lead scr e w m o to r sy stem a nd g eo m etrie m o d els a r e e sta blish ed to a naly sis t h e g eo m et r ie m o d els， in elu d in g t h e p r i n eip le o f serew b ea t in g a nd sp o r t rela t io n s，d if f eren i f o r ms o f f o r min g process a n d m ovem ent eha r a cter i sties. e sta b lishi ng the tool a n d w or k pieee rela t ionship by the tran sm issio n ， a s a b a s is o f th e to o ls to w or k p a r t o f th e str u et u r e ， w hieh 15 g iv en m a t hem a t iea l ex pre ssio n p ro f i les o f th e to o ls. u si ng f i nite elem en i a n alysis sof t w a r e of a b a q u s， ser e w eold一 bea t ing cam paign e sta blish s th r ee 一 d im en sio n al so lid m o d e l to sim u la t e th e f o r min g p r o e ess f o r o b tain in g ser e w f o r min g p r o ee ss a t d if f eren i m o m en i s.t he a naly sis o f str e ss a nd strain w it h tim e p r o eess a s w ell as t h e f r ictio n o f th e serew ef f ects. eh a ng e r ules s im u la t io n an aly sis th e lead ser e w to f i g h t t h e m eta l f i o w p ro ee ss o f t h e sta t e ， w h ieh h as b een f o r med d if f eren t p o in ts m etal f l o w a nd d ef o r ma t io n ch a r aeteristies.s tre ss一 w a ve th eo r y 15 e sta blish ed to f i g h t t h e p ro eess o f eo ld stre ss w a v e m od el， f o r o btain in g t h e st r ess w a ve v elo eit y a nd d if f eren t sp eed s a t tack in g f o ree in ou l er to r e v ea l th e m eeh a nism o f eo ld b ea t in g ， b ased o n m o d a l an a ly sis m eth o d ， f i n ite elem en i m o d el o f ser e w a naly sis 15 e sta blish ed ， sim ula t io n resea r eh s th e v ib ra t io n eh a r aeter i stie s o f t h e lead serew ， reee iv in g ten o r d ers o f m o d al f r eq u en ey a nd m o d e sh a pe， w h ieh p la ys th e eo ld f o r min g eq u ip m en t a nd 111 了 西安理工大学硕士论文 p r o ee ss p a r a meters to a vo id th e v ib r a tio n o f th e f o r min g p ro ee ss. t w o k i n d s o f screw eo ld b ea t in g ex p er i m en t d ev iees a r e d esig n ed b y eop p er a nd alu m in u m as w or k 一 p ieee m a t er i al.t est sp eeim en s f o r f o r min g st r uetu ral sh a pes a nd sizes ， r e sea r eh t h e m ier o str u etu re sta t e in th e f o r min g p 叭a nd m etal f l o w ， o b ta i n t h e t h eo r e tiea l sim ula t ion of m or e consistent ex p er i m en t e r e sul ts， indiea t ing h i g h 一 speed cold f o r ming teeh no lo g y ea n a ch iev e g o o d n ea r -n et m ach i n in g . k e y w o rd s: l ea d s cr e w c o ld b ea t in g : s t r ess strain :n u mer i ea l a naly sis; meta l f lo w r ules t he p aper 15 suppor t ed b y n at i onal n atur a l seienee f oundat i on p r o jeet f u nding.卿 。 : 50975229) 目录 目 录 1 绪论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 本文研 究 的背景及意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 丝杠 的功效及应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1. 2 滚珠丝杠 的特 点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1. 3 滚珠丝杠 的现状及技术动 向 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1. 4 丝杠 的切 削成形方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . 4 1.1. 5 丝杠无屑加工方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 . 2 冷塑性成形技术 的研究现状及趋势 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 1. 3 冷打技术研究现状及不足 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1 . 3.1 丝杠冷打技术 的研 究现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1. 3. 2 丝杠冷打技术研 究存在 的问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .n 1. 4 论文研究 内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 丝杠冷打运动分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . .1 3 2.1 丝杠冷冲打运动分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2.1.1 丝杠冷冲打成 形原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2.1. 2 丝杠冷冲打运动关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 4 2.1. 3 丝杠冷冲 打 的传 动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 4 2 . 2 丝杠冷滚打运动分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2. 2.1 丝杠冷滚打成形原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2. 2. 2 丝杠冷滚 打运 动关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 巧 2 . 2. 3 丝杠冷滚打 的运动形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 5 2 . 2. 4 丝杠冷滚打数学模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2 . 3 本章小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 3 丝杠冷打成形数值 分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 9 3.1 丝杠 冷 冲 打成 形 过程 的有 限元 数值 模拟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3.1.1 a b a q u s 有 限元基本控制方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 9 3.1. 2 丝杠 冷冲 打 成形有 限元 方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3.1. 3 丝杠冷冲打成形有 限元模拟流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 3. 2 丝杠冷 冲 打成 形有 限元 分析建模 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 3. 3 模 拟 结果分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 3. 4 丝杠冷冲打成形机 理分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 3. 4.1 丝杠冷冲打过程金属流动规律 分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 3. 4 . 2 丝杠槽侧壁金属 的变形规律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 3. 4. 3 丝杠槽截 面金属 的变形规律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 5 3. 4 . 4 丝杠槽底部金属 的变形规律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 7 3. 5 摩擦对丝杠冷冲打成形 的影 响 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 西安理工大学硕士论文 3. 6 丝杠冷冲 打成形特 点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 3. 7 本 章 小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 4 丝杠冷打振动特性分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 4.1 有 限元模态分析原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1 4 . 2 模态 提取 方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 3 4 . 3 丝杠 约束模态分析计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 . 3.1 模态分析步骤 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 4. 3. 2 模态分析结果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 4 . 4 本 章 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 8 5 丝杠冷 打试验研 究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 5.1 丝杠冷滚打 的试验研 究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 9 5. 2 试 验 结果和 分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 0 5. 2.1 丝杠加 工效率分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 5. 2. 2 变形规律和金相 组织 的分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1 5. 3 本 章 小 结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 3 6 结论 与展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 6.1 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 5 6 . 2 展 望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 5 致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 7 参考 文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9 攻 读硕 士 学位期 间发表 论文 与参 与项 目. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3 1.绪论 绪 论 1.1 本文研 究的背景及意义 丝杠是各种机械和仪器 中用作定位 、 传动 的重要零件 ，它可把传动和定位在 同一零件 上来实现 ，把角位移变成线位 移 ，在机械工业 中占有重要 的地位 。尤其是作为装备制造业 的核心加工设备数控机床 正 向高速 、高效 、高精度 、智能化 、复合化 、环保化方 向的 发展 。在 高速和超高速加工 中，要求高的动态特性和控制精度 ; 瞬间达到高速和在高速运 行 中瞬 间准停 ; 振动小、噪声低 、运行平稳 ; 可靠性高 、寿命长 。在各类线性驱动元部件 中，精密高速滚珠丝杠副 已成为实现大型 、精密 、高速数控装备快速伺服进给系统 的核心 功能部件 。为 了满足制造业 中对丝杠 副越来越 高的要求 ， 提 高滚珠丝杠 副的制造精度和定 位精度始终是制造企业 的不懈追求 ，因此进行 高精度 、高耐磨性丝杠制造技术 的研 究具有 重要 的理论意义和 实用价值 。本课题 结合 国家 自然科学基金项 目“ 功 能表面高速单 点累积 成形机 理及参数控制方法研 究 (5 0 975229 ) ” ，利用金属 塑性成 形 的特 点，进行丝杠冷打 成形工艺技术研 究 。 丝杠 的功效及应用 丝杆 因其强度 高、传动性 能好和工艺优 良等特 点 ，在机床 、汽车等行业得到广泛 的应 用 ，其制造技术 由传 统 的切削加 工发展 为无屑加工川。冷打技术在无屑加工技术 中具有其 独特 的特性 ，对其 开展深入系统 的研 究具有重要 的理论价值和广泛 的应用前景 。 滚珠 丝杠是将旋转运动通过丝杠螺母转变为直线运动 的重要零部件 ， 具有传动传动精 度 高、刚性较好 、可 以传递较大 的扭矩 ，位 置准确等特 点。因此 ，丝杠在机械制造装备 、 航 空航天 、轻 工等领域 得 到 了广泛 的应用 。丝杠 作为传递运动和动 力 的基础制 件 ，其质量 直接 影 响着相关产 品的性 能水平 ，加工技术 已成 为衡量机械制造水平 的重要标志之一 。 丝杠作 为制造业 中最基础 、最活跃 的产业之 一 ，发展迅速 ，并且 随着 制造 技术 的 日益 发展 ，丝杠 也朝着 高精度 、高耐磨性等方 向发展 。在取得 高速 发展 的同时 ，丝杠制造业也 面 临着 巨大 的挑 战。 目前丝杠 的加工工 艺 ，有传 统 的切 削加工和无 屑加工(塑性加 工方法)。丝杠 的传统成 形方法是切 削加 工 ，包括 : 车削加 工丝杠 、铣 削加工丝杠 、磨 削加工丝杠， 无 屑加工包括 挤压成形 ，滚扎成 形和 冷打成 形 。本节针对丝杠 的成形特 点 ，在详细分析丝杠加工方式和 加工方法 的基础上 ，针对丝杠 的加工要求 ，对丝杠 加工工艺 的特 点进行 比较 分析 ，总结 了 各种加工方法 的特 点 、加 工精度和适用 范 围，指 出了丝杠加工技术 的发展趋势 。常见丝杠 各种类 型如 图 1一 1 所 示 。 西安理工大学硕士论文 (a ) 滚珠丝杠 ( b ) 梯形丝杠 (。 ) 微 型丝杠(d )可调丝杠 (e )建筑丝杠(f )行星滚柱丝杠 图 1一 1 各种类 型丝杠 f ig .l一 1 k in d s o f lea d scr e w .2 滚珠丝杠 的特 点 丝杠一般分为滑动丝杠和滚珠丝杠 。 滚珠丝杠副因优 良的摩擦特性使其广泛 的运用于 各种工业 设备 、精密仪器 、精密数控机床 。尤其是近年来 ，滚珠丝杠副作为数控机床直线 驱 动执行 单元 ，在机床 行业 得到广 泛运 用 ，极大 的推 动 了机床 行业 的数控化 发展 2 l 。这些 都 取 决于其 具有 以下几个 方 面 的优 良特性 : (1) 传动效率高在滚珠丝杠副 中， 自由滚动 的滚珠将力与运动在丝杠 与螺母之 间 传递 。 这 一传 动 方式取代 了传 统螺纹 丝杠 副 的丝杠 与螺母 间直 接作用 的方式 ，因而 以极 小 1.绪论 滚 动摩擦代替 了传统丝杠 的滑动摩擦 。使滚珠丝杠 副传动 效率达 到 90% 以上 ，整个传动 副的驱动力矩减 少至滑动丝杠 的 1/ 3 左右 ，发热率也 因此得 以大幅 降低 。 (2 )定位精度 高滚珠丝杠 副发热率低 ，温升小 以及 在加工过程 中对丝杠采取预 拉 伸 并预紧 消除轴 向间隙等措施 ，使丝杠副具有 高的定位 精度和重复定位精度 。 . (3 ) 传 动可逆性滚珠丝杠副没有滑动丝杠粘滞摩擦 ，消除 了在传动过程 中可 能 出 现 的爬行现象 ， 滚珠丝杠副能够实现两种传动方式将旋转运动转化 为直线运 动或将直 线运动转化 为旋转运动并传递动力 。 (4 ) 使用寿命 长由于对丝杠滚道形状 的准确 性 、表面硬度 、材料 的选择等方面加 以严格控制 ，滚珠丝杠副的实际寿命远高于滑动丝杠 。 (5 ) 同步性能好由于滚珠丝杠副运转顺滑 、消除轴 向间隙 以及制造 的一致性 ，采 用 多套滚 珠丝杠副方案驱动 同一装置或 多个相 同部件 时，可获得很好 的同步工作 。 1 .1 .3 滚珠 丝杠 的现状及技术 动 向 中国作为世界上最大 的机床 消费国， 制造业 已经发展成 为一个支柱产业 。由于汽车工 业 的发展 ，对机床 的速度和效率都提 出了新 的更 高的要求 。据 了解 ，目前 中国机床 的数控 化率发展很快 。 日本机床 的数控化率从开始 的 40 % 提 高到 目前 90 % 的水平 ，大约花 了 巧 年 的时间，从 中国现在发展 的速度来看 ，如要达到 目前 日本 的水平 ，估计不需要花 费这 么 多的时间 ，提 高数控机床 功 能零部件 的性 能和质量 已经 成 为 中国机床 工业发展 的当务之 急 。 为实现其 高性 能， 中国生产 的机床在驱动上使用 高精度滚珠丝杠 的比率有 了很大 的提 高。目前机床采用 的滚珠丝杠 ，有价格较低 的国产 的，也有精度较高的 日本和 欧洲等进 口 产 品。使用进 口产 品往往是在那些对加工速度 、精度 、寿命及稳定性方面有较 高要求 的机 床 。 随着机床速度 的提 高 ，导轨 的使用 也 由滑 动 向滚动转化 。在 中国 ，由于机床速度较低 及制造 成本 上 的原 因， 滑动导轨 的使用还 占大 多数 ， 但使用滚珠 导轨和滚