滚珠丝杠副是一种精密传动部件,其功能是实现旋转运动与直线运动的转换和力的传输。因具有传动效率高、定位精度好、摩擦系数小、运动平稳性好等优点,被广泛应用于精密机床、精密仪器等领域。随着机器人、工业机械手等装备机构追求更高的传动速度,提高滚珠丝杠副进给速度显得尤为重要。一般通过增大滚珠丝杠副的导程来提高其进给速度,大导程滚珠丝杠副便应运而生。然而滚珠丝杠副导程增大的同时,精密加工大导程滚珠螺母内滚道所面临的技术挑战也随之增大。大导程滚珠螺母的制造精度是保证大导程滚珠丝杠副发挥其优越性能的关键,因此,研究并完善大导程滚珠螺母精密加工技术对提升我国装备制造业技术水平有重要意义。在此背景下,本论文围绕“大导程滚珠丝杠副螺母精密加工关键技术研究”课题开展研究。1.论文首先介绍了螺母滚道型面形状与关键几何参数,运用微分几何原理,在已知螺母螺旋槽的法向截形表达式情况下,详细推导出滚珠螺母螺旋面方程。接着阐述螺旋面车削加工的数学模型,给出了砂轮与滚珠螺母的接触条件式的推导过程、砂轮截形计算的数学模型与反求螺母螺旋面的数学模型,为接下来研究大导程滚珠丝杠副螺母的精密加工方法提供了理论基础。2.为研究大导程滚珠螺母分层包络车削技术,首先介绍了包络车削的基本原理,其次介绍了包络车削刀位点计算方程并根据刀位点出现的干涉提出了优化策略,接着为提高加工质量与效率提出了加工步距优化以及切削刃相对位置设计方法,设计了滚珠螺母周向快速定位方案以实现被切削的滚珠螺母内滚道对中通过径向孔,最后根据以上理论开发了大导程滚珠螺母精密车削软件用来生成机床可读取的逐行数控精密车削指令。3.为研究大导程滚珠螺母的干涉磨削技术,给出了成形砂轮截形的求解过程,介绍了螺母与砂轮轴二者不出现干涉的情况下成形砂轮安装参数的选取方法。结合实例分析揭示了砂轮安装参数的改变对砂轮截形求解的变化趋势,并对砂轮截形出现的“坏点”进行了分析和优化处理。接着根据优化的砂轮截形进行解析法验证,结果表明该方法可以获得较佳的螺母廓形。然后为补偿工艺系统误差,提出了基于砂轮再设计的大导程滚珠螺母误差补偿方案。最后根据以上理论计算开发了大导程滚珠螺母干涉磨削软件。4.对大导程滚珠丝杠副螺母进行了虚拟仿真与加工试验。基于UG GRIP二次开发设计了的大导程滚珠螺母干涉磨削仿真与包络车削仿真,验证了所建立的理论及其设计软件的正确性与适用性。最后进行了大导程滚珠螺母包络精密车削加工试验,试验结果表明本文提出的分层包络车削法可保证大导程滚珠螺母内滚道达到加工精度要求。