第9期 2016年9月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)09002404
D0I: 10. 13462/j. cnki, mmtamt. 2016. 09. 007
No.9 Sep.2016
基于小波分析的滚柱直线导轨副摩擦力波动分析
马洪君，宋现春'，姜洪奎"，许向荣'，高山龙"，荣柏松3杜伟？
（1.山东建筑大学，机电工程学院，济南250101；2.山东博特精工股份有限公司，山东济宁 272071)
摘要：滚柱直线导轨摩擦力的波动对滚柱直线导轨的可靠性和稳定性有着重要影响。对采集的摩擦力信号进行多尺度小波变换，再经Hilbert变换和快速傅里叶变换，得到各尺度的频谱。结合滚柱直线导轨的结构及运行特征建立摩擦力数学模型。通过对实验数据与理论模型的对比，证明数学模型
的合理性，分析得出承载滚柱数目的变化是滚柱直线导轨摩擦力产生波动的主要原因。关键词：滚动直线导轨摩擦力小波分析
中图分类号：TH16：TC68
文献标识码：A
Friction Force Fluctuation Analysis of Roller Type Linear
Guideways Based on Wavelet Analysis
MA Hong-jun',SONC Xian-chun',JIANG Hong-kui',XU Xiang-rong',
GAO Shan-long',RONC Bai-song’,DU Wei"
(1. School of Mechanical and Electronie Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China;2. Shandong Best Precision Co. ,Ltd. ,Jining Shandong 272071, China)
Abstract: The friction force fluctuation of roller linear guide has important influence on the reliability and stability of the linear guide. Multi-scale wavelet transformation was used in processing the acquired friction eeoesenaoaenaseaaasoanaen Fourier transformation ( FFT). With structure and operating characteristics of roller linear guide, the friction model was established. The friction model was proved to be reasonable, through the comparison of the ex perimental data and theoretical model. At last it was found that the main reason of friction force fluctuations was the change in the number of bearing roller.
Key words: roller type linear guideways; friction; wavelet anslysis
0引言
滚动直线导轨作为数控机床的关键功能部件，具有摩擦力小、运行平稳、定位精确等特点，其性能的优劣直接会影响到数控机床的性能及可靠性。摩擦是导轨主要的能量损耗方式，摩擦力的变化不仅会影响滚动直线导轨运行的平稳性，更对导轨的功能可靠性和精度保持性有着重要影响！"！。
随着数控机床的不断发展，国内外专家学者对滚动直线导轨也进行了深人的研究。角田和雄基于赫兹接触理论得出了滚动直线导轨在两点接触时差动滑动的摩擦力计算公式，又进一步推导出了流体摩擦力的计算公式2}。须田稔和石川义熊对摩擦力的计算公式进行推导并加以实验验证，研究发现当滚珠刚进人非承载区时摩擦力最大，外加载荷越大平均摩擦力也越
大[34]。NSK公司开发了一种K1密封件，可在运行过程中缓慢释放润滑油，在高速、重载及有污染的情况下仍然有极佳的润滑效果[3]
荣柏松在虚拟样机技术分析软件AD-AMS环境下对滚柱直线导轨副进行动态仿真研究，建立结构参数及性能与仿真输出结果联系，对结构参数进行优化设计[]。钟洋针对滚柱直线导轨副精度保持性间题，对其在加载条件下运动精度损失过程进行建模与试验研究"]。江南大学的高永坤通过理论分析和有限元模拟仿真，研究了滚动直线导轨过盈量和摩擦特性的关系"]。华中科技大学耿宝龙分析了滚珠直线导轨摩擦力的形成机理，并对垂直正压载荷、前后扭转和左右扭转三种情况下的摩擦力进行的分析计算[9]。
国内外专家学者对滚动直线导轨摩操力进行了大量的分析研究并获得了丰富的成果。本文基于小波分
收稿日期：201509-17；修回日期：20151019
*基金项目："高档数控机床与装备制造基础"国家重大科技专项(2012ZX04002013)；国家自然科学基金（51375279）；国家白然科学基金青年项目
(51205235)
作者篇介：马洪君(1989—），男，山东济宁人，山东建筑大学硕士研究生，研究方向为机电系统控制及自动化，（E-mail)a2280871①163.com。万方数据