为了研究润滑条件对滚动直线导轨副振动特性的影响,文章进行了相关的试验研究。首先,搭建了振动信号采集系统;然后,对三种不同润滑条件下的滚动直线导轨副进行振动信号采集;最后,采用基于小波包信号能量提取算法对采集到的振动信号进行分析处理。从得到的结果中可以看出,滚动直线导轨副在前8个频率带上,振动信号能量随着润滑条件的提高而增大,而在后8个频率带上,振动信号能量随着润滑条件的提高而减小。研究结论发现,可以通过振动信号能量来表征润滑条件,进而通过监测振动信号能量来检测导轨副的润滑状况,这为检测导轨副的健康状况提供了一种新的研究方法。

针对目前滚动直线导轨副在工作过程中较为复杂的摩擦情况,基于有预加载荷的滚柱直线导轨副的结构特点,建立滚柱过盈量和预加载荷的关系式,结合滚柱直线导轨副的摩擦力和正压力的平衡方程,推导出滚柱直线导轨副的摩擦力与预加载荷的数学模型。使用滚动直线导轨副摩擦力试验台对四种不同过盈量的滚柱直线导轨副进行摩擦力测量。试验结果表明：当无外载荷、美孚100号润滑、无密封圈的情况下,有预加载荷的滚柱直线导轨副的摩擦力与预加载荷成正比;可通过这个状态下的平均摩擦系数来计算滚柱直线导轨副的预加载荷的大小。

为探究滚珠丝杠滚道的研磨工艺,应用自主研制的滚珠丝杠研磨工装及研磨试验台,对单根丝杠进行分段研磨试验,重点研究了丝杠行程误差、滚道表面粗糙度及表面残余应力随研磨周期的变化情况。结果表明,使用自制的研磨工装可有效改善滚珠丝杠的行程误差,减小左右滚道粗加工时存在的粗糙度差异。其中,左右滚道全程变动量分别下降46.5%、24.2%,表面粗糙度Ra分别达到0.2658μm、0.2843μm。此外,研磨前滚道表面残余应力在-200MPa以下,随研磨周期数增加,滚道表面残余应力增大,研磨后表面残余压应力可达-450MPa以上,有利于疲劳寿命。试验验证了自主研制的丝杠研磨装置及丝杠研磨工艺的有效性,并为深入研究研磨参数对滚道表面的影响提供了借鉴意义。

为了能够有效地对滚珠丝杠副进行研磨加工,基于滚珠丝杠副的特点,设计了一种滚珠丝杠副外滚道研磨设备的工装,建立了研磨工装的数学模型,并且通过有限元分析软件WORKBENCH对该工装进行了优化设计。最终,通过设计相应的滚珠丝杠副外滚道研磨试验,分析了该研磨设备的工装对滚珠丝杠副外滚道研磨后的行程误差、齿形误差、残余应力以及粗糙度的影响,试验表明,该研磨工装能够有效地改善滚珠丝杠副的行程误差、齿形误差、残余应力以及粗糙度,从而提高滚珠丝杠副的综合性能,为后期研磨设备的制造奠定了基础。

在高速运行条件下,滚珠丝杠的温度迅速上升产生热变形从而影响了滚珠丝杠的定位精度,为了探究滚珠丝杠的热变形和滚珠丝杠副定位精度之间的关系,通过能量守恒定律和热对流原理建立了滚珠丝杠副温升模型以及热变形模型,并且通过高速滚珠丝杠副综合性能试验台与激光干涉仪测试出国内某厂家P3级精度的滚珠丝杠副稳定温升以及不同运转时间后的定位精度,与理论模型进行比较,验证了此模型的准确性,为丝杠的热变形误差补偿提供了依据。

文章在总结当前滚动直线导轨副寿命及失效演变研究的现状及不足的基础上,制定并开展了基于全周期分段步加策略的小子样滚动直线导轨副加速失效演变试验;记录并分析了整个试验周期中的可靠性故障现象,滚动接触疲劳失效过程中的噪声、失效样件表面形貌以及残余应力的演变情况;验证了该试验方法的可行性与高效性;同时文章研究了硬度对整个寿命过程的影响,发现硬度主要影响导轨副早期的磨损与压痕,对疲劳失效并没有明显影响。

根据数控机床的重要功能部件——滚动直线导轨副的结构特点和承载特性,基于弹性力学及赫兹弹性接触理论,推导滚动直线导轨副在倾斜力矩作用下的静刚度模型。分别使用理论模型计算和试验测定某商用滚动直线导轨副的倾斜静刚度,结果表明：理论计算与试验测定的倾斜静刚度曲线非常吻合,验证了该理论计算模型的正确性。

为了解决滚动直线导轨副额定静载荷难以直接测定的现状,基于滚动直线导轨副的结构特点,结合ISO14728-2关于滚动直线导轨副额定静载荷的定义和计算方法,提出利用滚动直线导轨副加载/卸载刚性曲线来间接测定其额定静载荷的试验方案,并且实际测定了某商用滚动直线导轨副的额定静载荷,验证了该试验方案的可行性。在试验的基础上,进一步分析了滚动直线导轨副的承载变形机理,指出现有滚动直线导轨副额定静载荷计算方法的不足,提出考虑承载过程中接触角改变的修正算法,计算结果显示该算法能显著降低计算误差。

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。

为了研究预紧力对滚柱直线导轨副振动特性的影响，文中提出采用ADAMS仿真分析和实验相结合的方法。首先，通过采用不同过盈量的滚柱来表示不同的预紧力；然后，用ADAMS仿真软件对不同预紧等级下的滚柱直线导轨副进行仿真分析得到各阶固有频率及振型；最后，采用锤击法对仿真结果进行实验验证。从结果分析可以看出，仿真结果和实验结果基本吻合，且预紧力增大，导轨副的各阶固有频率也相应增大。文中的研究结果对研究机床振动和振动控制以及准确进行机床动态优化设计具有重要意义。