滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪研制及其实验分析

【摘要】： 精密滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件，其制造水平的高低在很大程度上决定了数控机床的精度高低。随着数控机床向高速化、高精度化、复合化与环保化方向发展，用户对滚珠丝杠副的性能提出了越来越高的要求。 摩擦力矩是滚珠丝杠副的重要性能参数，其变动量对滚珠丝杠副的动态性能有很大影响，因此对摩擦力矩的测量是滚珠丝杠副出厂检测的基本要求。目前工厂中大多采取由操作工靠“手感”来简单判断摩擦力矩的大小范围。现有的测量仪器在功能、精度等方面也存在许多不足之处。为此，我们研制了滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪。 研制开发的新型摩擦力矩测量仪包括下位机和上位机两部分。下位机由单片微机作为控制核心，具有实时显示摩擦力矩大小以及在行程范围内的变化曲线、打印检测报告、与上位机通讯等功能。上位机主要功能是按照国家标准要求进行数据处理、保存数据、打印检测报告、文件管理等。下位机可以脱离上位机独立使用，测量仪操作简单，运行可靠。 本文首先从滚珠丝杠副摩擦力矩的产生机理入手，结合其结构特点，分析了滚珠丝杠副摩擦力矩的影响因素，并对滚珠丝杠副摩擦力矩进行了建模分析，然后对测量仪的硬件、软件及其抗干扰设计进行了详尽的阐述，最后对滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪的实验数据进行了频谱分析，进一步验证了滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素的理论分析结果。