国内滚珠丝杠研究现状

国内滚珠丝杠研究现状
1997 年，华中理工大学的宋洪涛等对丝杠磨削过程中磨削热的热源强度进行了分析与计算，解出了丝杠内部温度场的计算方法，对丝杠的热变形规律进行了分析，通过一个计算实例，对丝杠磨削过程中的一些热现象进行了总结。

1999 年，青岛大学的徐志良等研究了精密丝杠磨削过程中的内部温度分布规律，采用二维热传导模型和简化的一维模型求解了精密长丝杠的内部温度场分布规律。

2000 年，上海理工大学的陈琳等基于对丝杠磨削加工过程中温度场和热变形的研究，提出使用移动热源模拟丝杠磨削加工中位置不断变化的切削热载荷，为丝杠和螺母进给传动系统热载荷的施加提供指导。

2003 年，合肥工业大学的苗恩铭等分析了热变形和残余应力对精密丝杠加工误差的影响，建立了精密丝杠温度分布和热变形数学模型，提出了基于能量守恒定律、采用平均线膨胀系数的丝杠热变形简化计算方法。

2006 年，山东建筑工程大学的宋现春等分析了精密丝杠磨削过程中引起工件热变形的主要因素，提出了通过控制磨削温度来减小和控制工件热变形的方法和途径。宋现春教授与山东济宁博特公司联合研制开发了高速滚珠丝杠综合性能试验台，可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、定位精度、噪声等综合性能参数进行测试，为用户提供准确可靠的检测报告，给出了测试系统的软件、硬件实现方法。

2008 年，东南大学的缪亚雄等对高速进给机床丝杠传动系统进行热特性分析，将丝杠、螺母、轴承及支座整体作为研究对象，将轴承和螺母均简化为圆环零件，丝杠简化为光滑圆柱，但简化模型忽略工作导程圆弧滚道在热传递模型中的影响。

2008 年，华中科技大学的夏军勇等以传热学理论为基础，研究了滚珠丝杠受周期变化的端热源影响而产生的温度响应及其变化特性，探讨了热源信号作用下滚珠丝杠的温度响应，并用叠加法求解了多变化热源作用下滚珠丝杠的温度场函数；通过有限元仿真,验证了理论结果的正确性。

2009 年，西南交通大学的何震基于有限元法建立了滚珠丝杠系统三维温度场数学模型，并基于弹性力学、热变形基本方程和有限元理论建立了热变形的数学模型，分析了丝杠进给系统内部热源、传热和换热的计算，用 ANSYS 有限元软件对丝杠进给系统的稳态和瞬态温度场进行了模拟仿真计算。

2009 年，中国石油大学的王大伟等考虑丝杠导程引起表面积变化及螺母移动对温度场的影响，建立滚珠丝杠传动过程中温度场和热变形的数学模型。应用有限元法(FiniteElement Method, FEM)对该模型进行数值模拟，得到滚珠丝杠传动过程中温度场的分布规律以及温度对丝杠变形的影响关系。其结果可为机床进给传动系统散热结构的设计和丝杠热变形误差补偿设计提供依据。

我国台湾 PMI 银泰科技公司在空心强冷技术方面采取在一端封闭的空心丝杠中插入冷却油管的专利技术(台湾专利107485)，其特点是改变冷却液在丝杠体内的循环方式，达到更好的制冷效果，而且结构简单，当线速度为 100m/min 时可使温度变化控制在 1 °C以内。

由以上论述可以看出，国内外针对滚珠丝杠进给系统的温升和热变形已做了众多研究，并且在理论计算和试验方面取得了一定成果，但这些研究都是针对普通滚珠丝杠进给系统，而对高速中空冷却滚珠丝杠研究涉及较少，故本文将高速中空冷却滚珠丝杠副作为研究对象，研究其工作过程中产生的发热问题。