第2期 2018年2月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2018)020001=04
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2018.02.001
不同预紧等级下滚珠直线导轨
副综合性能的试验研究
周怡帆，韩军，欧屹，冯虎田
（南京理工大学机械工程学院，南京210094）
No.2 Feb.2018
摘要：为了研究不同预紧等级对滚珠直线导轨副综合性能的影响。首先建立四列滚珠单圆弧滚道接触模型，分析预紧力的产生机理，并推导出预紧状态下摩擦力的计算公式，确立预紧力与摩擦力的关系。再运用自主研发的滚珠直线导轨副综合性能试验台，以GGB45BA系列导轨副为试验样件进行试验，结合Hertz接触理论、Stribeck曲线关系等理论对试验结果进行对比验证，分析出不同预紧等级（微预紧、轻预紧、中预紧)对滚珠直线导轨副运动精度、振动特性、摩擦力、噪声等综合性能参数的影
响规律。为通过预紧力提高滚珠直线导轨副的综合性能提供了重要的理论和试验依据。关键词：滚珠直线导轨副；预紧力；综合性能参数
中图分类号：TH162;TG659
文献标识码：A
Experimental Study on Comprehensive Performance of Ball
Linear Guide Pair under Different Preload Levels
ZHOU Yi-fan, HAN Jun,OU Yi,FENG Hu-tian
(School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) Abstract : In order to study the influence of different preload levels on the performance of ball linear guide pair. Firstly, the contact model is established, The generation mechanism of the preload is analyzed theoreti-cally , and the formula for calculating the friction force is derived. Then use the independent research and de velopment of rolling linear guide pair comprehensive performance test bench, Based on GGB45BA Series Guide for test sample, The experimental results are compared with Hertz contact theory and Stribeck curve theory, Based on the analysis of the influence of the different preload levels (micro preload, light preload, moderate preload) on the performance parameters of the ball linear guide pair, such as the motion precision, the vibration characteristic, the friction force and the noise, etc. which provides an important theoretical and experimental basis for improving the comprehensive performance of rolling linear guide rail through the pre tightening force.
Key words: linear rolling guide; preload; comprehensive performance
0引言
滚珠直线导轨副的运动精度、振动特性、摩擦力以及噪声等综合性能参数作为评价导轨副的重要性能指标直接决定着被加工零件的质量及精度!1-2]。预紧力作为直接影响滚珠直线导轨副综合性能的关键因素之一，研究其对导轨副综合性能的影响具有十分重要的意义。
目前，国内外对导轨副预紧力与刚性相关的研究较多[34]，王雷华等通过对静刚度的测试，分析得出，随着预紧力的增大，导轨副的静刚度也随之增加。目本
收稿日期：2017-03-10；修回日期：2017-04-23*基金项目：国家重大专项（2016ZX04004007）
的清水茂关等也对滚动直线导轨副的静刚度进行了比较深人的理论和试验研究：在精度方面，徐烨等人研究得出，存在一个最优预加载荷，使导轨副的运动精度值最小，但缺少对导轨副俯仰角、偏摆角及滚转角的分析；在摩擦力方面，孙健利等人理论推导出了过盈量与摩擦力的关系，却未进行试验研究：在振动特性与噪声方面，国内外对其与预紧力的关联性研究较少。综上可知，目前国内在预紧力与导轨副精度、振动特性及噪声等方面鲜少研究，并且缺乏试验的验证。因此，能否应用于工程实践还需进一步验证。
作者简介：周怡帆(1993一），女，四川广元人，南京理工大学硕士研究生，研究方向为动直线导轨副综合性能测评方法与试验研究，（E-mail）
614器71@99-cm；通讯作者：韩军（1963一），女，石家庄人，南京理工大学副研究员，研方向为精密滚动功能部件设计与测控技术、万据控制，（E-mail）hanjun7045@163.com。