滚珠丝杠摩擦力矩动态检测系统的研制

【摘要】随着数控机床向高速且高精度的方向发展,滚珠丝杠的精度要求也随之升高。滚珠丝杠的摩擦力矩是丝杠性能的一个重要指标。在国内,丝杠摩擦力矩的检测还处于一个比较落后的阶段,目前中小丝杠企业大都采取靠工人手感来判定摩擦力矩是否符合标准。本文结合南靖长青精密丝杆制造有限公司的现有设备,在其基础上研制了滚珠丝杠摩擦力矩动态检测系统,实现摩擦力矩检测的自动化。本文从滚珠丝杠传动的特点出发,分析了滚珠丝杠摩擦力矩的产生机理。基于对预紧方式的介绍,以Hertz接触理论为基础,计算后得到了预紧力对摩擦力矩的影响规律。通过使用简化的反向器力学模型,对滚珠进出反向器产生的摩擦力矩波动性进行了分析。最终构成了整个系统设计与验证的理论指导部分。在系统硬件部分,基于系统的设计要求,先对整个硬件系统做了总体设计。而后分运动控制系统、伺服系统、数据采集系统和电气控制系统四个方面对系统进行详细的设计。通过对运动控制卡、伺服电机、数据采集卡、电气元件的选型,实现了运动控制系统的半闭环控制、数据采集系统的结构设计以及配电系统的电路设计。上位机软件部分,使用VisualBasic语言编写,具有十分良好的人机界面。以模块化的程序设计理念,将软件划分为参数输入模块、电机控制模块、数据采集模块、数据回放／保存模块。通过使用运动控制卡、数据采集卡自带动态链接库内的函数,实现了系统的检测自动化。最后进行了实际检测的试验,使用采集的样品数据对螺母轴向速度进行验证,通过对摩擦力矩的检测数据进行FFT快速傅里叶变换,得到摩擦力矩频谱图。实际采集的数据与分析计算的结果都与理论部分相符,从而验证了整个系统的功能和运行的稳定性。
【作者】张志强；
【导师】冮铁强；
【作者基本信息】厦门大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】滚珠丝杠；摩擦力矩；控制系统；摩擦力矩波动；

【参考文献】
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