为了准确判断刀库倒刀时到位精度情况,提出了影响倒刀精度的两个误差角,在此基础上,开发出倒刀精度测量试验台,利用两个激光位移传感器进行测量并通过矩阵变换计算出误差角,从而得到不同刀柄质量对选刀及倒刀精度的影响。试验结果表明,所提方法可精确计算出刀库倒刀误差并探究其产生的原因,从而为提高刀库倒刀精度提供依据。

滚珠丝杠副丝杠滚道表面波纹度是影响振动噪声的重要因素之一。针对丝杠滚道表面波纹度的检测需求设计了一套检测装置。根据丝杠表面滚道的高质量、无损要求,结合散射光传感器检测原理等技术,设计了该检测装置的机械结构和测控系统。其中,测控系统由驱动系统、控制系统和数据采集系统组成。波纹度检测装置的测控软件包括试验大纲、参数设置、数据分析计算3个部分。该装置的设计为丝杠滚道表面波纹度检测提供初步设计基础。

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。

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。

高速条件下,滚动直线导轨副温升将直接影响其运动精度,为探究滚动直线导轨副的热特性及其与运动精度之间的关系,运用能量守恒定律和热对流原理建立了滚动直线导轨副温升模型和热变形模型,使用自主研发的滚动直线导轨副综合性能试验台,对国内某厂家P3级精度重预紧滚柱直线导轨副进行热特性试验研究,得到滚动直线导轨副温升变化曲线、稳定温升值、热平衡时间以及主要热变形区域。试验结果与理论值吻合,验证了所述滚动直线导轨副热特性模型的准确性。

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。

利用X射线应力测定仪,显微硬度计,白光共聚焦显微镜,SEM等微观分析手段,分析了国外滚动直线导轨副的导轨未跑合区、加减速区、匀速区以及滑块的上下滚道的残余应力、显微硬度、金相组织的分布,并对比了国内滚动直线导轨副的导轨匀速区的残余应力、显微硬度、金相组织的分布。结果表明,导轨上滚道的淬硬层深度大于下滚道的淬硬层深度,淬硬层深度越深,滚道表面残余应力越小,滚道面磨损会导致残余应力增大。导轨加减速区摩擦产生热量导致滚道的淬火热影响区深度增加,硬化区和过渡区的金相组织发生变化。原始组织中铬元素分布的不均匀性,导致成品导轨副基体金相组织中存在较为明显的带状组织,同时导轨淬硬区金相组织中板条状马氏体和针状马氏体的分布也影响导轨副的疲劳寿命。

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。