滾珠絲杠性能退化機制
滾珠絲杠性能退化機制
數控機床是加工制造業的關鍵設備，數控制造技術是先進的制造技術之一，其水平直接反映了一個國家制造業的實力。制造業也是國計民生和國家安全的支柱產業。滾珠絲杠是數控機床不可缺少的關鍵部件，其性能狀態直接影響數控機床的加工質量和生產效率。為了提高國內數控機床的整體技術水平，確保制造業的健康發展，特別有必要研究滾珠絲杠的性能退化機制，并評估滾珠絲杠的性能退化過程。滾珠絲杠的使用壽命約為 10 年。性能逐漸下降，傳動精度逐漸下降，最終導致滾珠絲杠故障甚至報廢。為實時準確評價滾珠絲杠的性能狀態，制定智能維護計劃和備件計劃，分析磨損、振動和沖擊的影響因素，建立滾珠絲杠性能評價體系，具體工作如下：
對于滾珠絲杠的應力分析，首先分析了不同結構的接觸載荷特性、曲率變化、接觸區域摩擦特性和滾珠的應力特性，研究了接觸應力和摩擦扭矩對滾珠絲杠磨損、疲勞和振動的影響，并分析了滾珠的運動，揭示了滾珠絲杠性能退化的機制。
根據滾珠絲杠的結構、性能退化特點和工作過程，提出了滾珠絲杠性能退化評價的目的和原則，系統科學地分析了性能退化規律，并采用定性分析和定量分析相結合的方法實現了滾珠絲杠實時性能評價。
分析滾珠絲杠的精度參數和性能參數與性能的對應關系，建立滾珠絲杠性能退化評價指標集，建立滾珠絲杠性能評價體系結構和性能退化評價體系。
數控機床根據信號特性，建立滾珠絲杠性能退化試驗方案，確定振動傳感器、電流傳感器型號、采集系統等硬件。
利用動態模糊神經網絡建立滾珠絲杠副性能退化評價模型，實現信號特征與絲杠副性能狀態的映射關系，分布對網絡預測精度有很大影響。
研究表明，滾珠準確提取性能退化特性，解決大量數據問題，建立動態聚類數據簡化算法，通過調整動態聚類閾值來調整評價精度和系統的動態響應特性。
能量譜分析振動信號和電流信號的能量分布作為性能退化評價和電流信號的能量分布作為性能退化評價模型的輸入參數。同時，結合指標的定性分析，提高了性能退化評價的精度。
為了解決數控機床在工作過程中無法實時測量摩擦扭矩的問題，假設所有驅動電機輸出扭矩都用于克服摩擦扭矩，該方法建立了電流信號與摩擦扭矩之間的映射關系。將摩擦扭矩作為性能評價模型的輸入，以提高性能退化評價的精度。
根據性能退化和磨損程度的評價結果，建立了實用的智能維護模型。根據該模型，可以確定數控機床滾珠絲杠等關鍵部件的智能維護方案，合理制定備件計劃，有利于簡化維護成本和備件成本，有效提高數控機床的使用效率。
上述對提高滾珠絲杠的性能，減少維護維修成本和備件成本，有效提高數控機床的加工性能和效率，具有重要的理論意義和工程實用價值。
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