在数控加工设备中,滚珠丝杠副是常见的传动部件。滚珠丝杠副在使用过程中传动精度不断降低,性能逐渐下降,最终导致滚珠丝杠副产生各种不同形式的失效,使丝杠副使用寿命完结。这种失效在数控机床使用过程中严重影响企业生产质量和效益。为了有效的预防数控机床滚珠丝杠副故障,实现滚珠丝杠副更加精确的使用寿命预测已成为企业发展面临的重要问题。本文以数控机床进给轴的滚珠丝杠副为研究对象,结合滚珠丝杠副疲劳损伤寿命的定义,分析了工艺参数对滚珠丝杠副寿命的影响,提出了一种滚珠丝杠副使用寿命预测建模方法。该方法通过对疲劳损伤寿命的进一步理论推导,使疲劳损伤寿命公式更为详细且可以对不同切削路径和切削参数进行使用寿命的预测,推导出丝杠上不同位置的使用寿命情况。论文主要研究内容如下:(1)分析了滚珠丝杠副的失效形式,探讨了工艺参数对滚珠丝杠副的影响,提出了滚珠丝杠副使用寿命预测方法。将工艺参数分为切削参数和加工路径两个方面进行了研究,分析了切削参数影响下的切削力力学模型,并结合加工路径建立了分段式寿命预测模型,通过对机床丝杠副承载结构的受力分析,建立了工艺参数与滚珠丝杠副使用寿命之间的关系模型。(2)进行了滚珠丝杠副切削力加载实验,完善了寿命预测模型。基于滚珠丝杠副实验台,通过实验台中的随动加载装置对被测丝杠进行加载,采用LabVIEW编写的数据采集软件采集了加载力和丝杠转矩信息,分析了三向加载力与滚珠丝杠副轴向载荷之间的变化关系,验证了切削力与丝杠轴向载荷间的传递关系,完善了寿命模型。(3)利用数控机床OPC技术,采集西门子840D系统的进给轴数据,同时运用三向测力仪采集加工过程中的切削力信息,对同一种零件的不同工艺参数进行了对比实验,运用所建立的使用寿命预测模型进行使用寿命情况分析,从而通过实际切削实验验证了寿命模型的可行性。(4)建立了考虑滚珠丝杠副寿命的单目标优化模型和考虑滚珠丝杠副寿命与切削效率的多目标优化模型,以主轴转速、进给速度、切削深度三个切削参数为优化变量,基于MATLAB平台,采用遗传算法对优化模型进行了求解,优化所得结果对工艺人员选取工艺参数有着一定的指导作用,能够满足工程应用需要。