陈勇将 汤文成 郭 魂 华洪良 刘宵阳

(①常州工学院航空与机械工程学院，江苏 常州 213032；②东南大学机械工程学院，江苏 南京211189)

滚珠丝杠进给系统被广泛应用于数控机床中，其性能直接影响着数控机床的加工精度与质量。在高速切削过程中，滚珠丝杠进给系统是时变系统，其动力学模型会随工作台位置和负载工件质量的变化而改变[1]。对滚珠丝杠进给系统振动特性、时变特性等动态特性进行研究，建立其准确的动力学模型至关重要。

滚珠丝杠进给系统动力学模型主要包括集总参数模型、混合模型和有限元模型[2-3]：集总参数模型不能分析系统的时变特性；混合模型只对丝杠采用连续弹性梁模型，其他部件简化成集中质量和弹簧阻尼单元，模型精度较差；有限元模型精度较高，但建模难度大。结合部模型的精确构建是进给系统混合与有限元模型准确建立的共性问题，其模型误差是系统结构动力学建模误差的主要来源[4]。因此，要建立准确的滚珠丝杠进给系统动力学模型，关键在于构建精确的结合部动力学模型。

在机床结合部建模方法中，基于虚拟材料的建模方法具有较高的精确性、较广的适用性和较强的实用性[5]，因此，对此结合部建模方法开展的研究也越来越广泛和深入[6-10]。然而，基于虚拟材料结合部建模的研究仍停留在部件级分析阶段，对于滚珠丝杠进给系统不能只重视各结合部孤立的研究，更要开展系统级的结合部虚拟材料模型建模研究，才能建立准确的滚珠丝杠进给系统动力学模型。……