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1） 適度增大滾珠絲杠副的導程Pn和螺紋頭數(shù)是實現(xiàn)高速化的*選擇。我國早在1989年就完成了大導程滾珠絲杠副的“七?五”攻關，螺旋升角為φ>9°～17°的大導程滾珠絲杠副已能批量生產(chǎn)。但是由于螺紋磨床傳動鏈誤差“基因”的遺傳，導程越大，導程精度越難提高。因此，兼顧精度的需求，導程Pn的增大要適度，例如名義直徑與導程的匹配d0×Pn以40mm×20mm，50mm×25mm，50mm×30mm等為宜，線速度均可達到60m/min以上。而采用雙頭螺紋是為了增加滾珠的有效承載圈數(shù)，從而提高絲杠副的剛度和承載能力，提高滾珠螺母在高速運行中的平穩(wěn)性。雖然超大導程滾珠絲杠副（φ>17°）可以獲得更高的線速度，但它很難滿足精度和加（減）速度的要求。

2） 空心強冷。在高速運轉(zhuǎn)時絲杠軸的熱變形是加工誤差的來源之一。同時為了提高系統(tǒng)剛性對絲杠軸預拉伸也會產(chǎn)生熱量。解決發(fā)熱問題的有效辦法是將冷卻液通入空心絲杠內(nèi)部進行強制循環(huán)冷卻。空心絲杠軸還有助于減小高速運轉(zhuǎn)時的慣性，增加絲杠軸的扭曲剛度。北京機床研究所曾于1997年與成都工具研究所合作，完成大型空心滾珠絲杠的深孔加工，并從中摸索出合金鋼精密深孔工藝的經(jīng)驗，可在高速滾珠絲杠生產(chǎn)中推廣應用。

3） 在滾珠上做足文章。在高速運動時，滾珠的自旋速度、公轉(zhuǎn)速度、離心力、陀螺力矩都很大，滾珠相互間的撞擊、進出反向機構時的瞬間沖擊力也很大。解決這個問題有四個辦法:①通過對滾珠鏈優(yōu)化計算，適當減小滾珠直徑;②采用空心鋼球;③將滾珠鏈中的滾珠按一大一小間隔排列;④采用Si3N4氮化硅陶瓷球。Si3N4陶瓷與GCr15軸承鋼物理性能對比表

滾動體材料 硬度HRC 密度g/cm2 彈性模量N/mm2 熱膨脹系數(shù)×10-6℃ 熱導率W/（m·K） GCr15 62～64 7.85 2.1×105 12.4 41.87～50.24 Si3N4 78 3.2 3.2×105 3.4 29.31

 

從上表可看出：Si3N4熱壓氮化硅陶瓷球具有硬度高、密度小（不到鋼球的一半）、彈性模量大、熱膨脹系數(shù)小、磨損慢和壽命高等特點，在高速運轉(zhuǎn)時可大大減小滾珠的離心力（見下圖）和進出反向機構的沖擊力，由于滾動體的旋滾比（V自旋/（V滾動）減小，使自旋運動引起的滑移摩擦減少，從而降低絲杠副的噪聲和溫升，使d0·n值得到提高。我國洛陽軸承研究所和山東工業(yè)陶瓷研究院等單位在“八•五”期間就開展了陶瓷球和混合軸承的研究，深圳南玻結(jié)構陶瓷公司已能生產(chǎn)3級精度的陶瓷球。

4）改進滾珠螺母結(jié)構。包括三個方面:①改進預加負荷的方式，對預緊力Fp實施動態(tài)控制。在高速運轉(zhuǎn)時為保持滾珠絲杠副在全行程范圍內(nèi)剛度和精度不發(fā)生變化，必須使Fp不丟失，動態(tài)預緊轉(zhuǎn)矩Tp恒定。國外研制出一種可在工作過程中連續(xù)自動調(diào)節(jié)預緊力的裝置。該裝置包括調(diào)節(jié)器（壓電陶瓷）和傳感器，將其配置在雙螺母之間，當預緊力Fp在工作中發(fā)生變化時（絲杠中徑的不一致性也會導致Fp變化），由傳感器發(fā)出信號，利用CNC 控制系統(tǒng)發(fā)出指令通過調(diào)節(jié)器的膨脹和壓縮對預緊力進行適時補償。國內(nèi)華東理工大學曾在1990年前研制出PVF2壓電薄膜預緊力傳感器，可對預緊力直接測量。②滾珠在進出反向機構時會重復產(chǎn)生布里涅耳（Brinell）效應，即布氏撞擊耗損，在高速時這種重復撞擊尤為明顯，并伴有噪聲。因此應針對高速的要求對循環(huán)反向機構進行優(yōu)化設計。在這方面的工作包括:內(nèi)循環(huán)反向結(jié)構及回珠槽曲線參數(shù)的優(yōu)化；采用高含油、高密度纖維減摩材料使?jié)L珠在循環(huán)時“軟著陸”；外循環(huán)導珠管采用高強度厚壁合金材料、加大曲率半徑、對管壁和管舌實施強化處理；反向器和導珠管在滾珠螺母體上的坐標位置優(yōu)化布局等。③其它減振減噪措施有：在滾珠螺母體周邊配置防噪聲套管；外插管的固定采用高強度工程塑料并將導珠管外露部分全部復蓋；在絲杠軸行程端部配置緩沖減振器等。

5）對滾珠絲杠副實施雙電動機驅(qū)動。用一個伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠軸。另一個伺服電動機以相反方向驅(qū)動由軸承支撐的滾珠螺母，這樣在不增加絲杠轉(zhuǎn)速的情況下，工作臺的進給速度幾乎可提高一倍。

6）當絲杠行程很長時，可將“絲杠轉(zhuǎn)動→螺母移動”的絲杠驅(qū)動方式改為“絲杠固定，螺母一邊轉(zhuǎn)動一邊移動”的螺母驅(qū)動方式。其好處在于消除了臨界轉(zhuǎn)速Nc的限制，避免了長絲杠在高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的一系列令人煩腦的問題。

7）采用PVD涂層改善滾珠絲杠副的摩擦特性。據(jù)有關文獻介紹，在螺紋滾道、滾珠反向通道、鋼球表面采用PVD涂層可使高速運轉(zhuǎn)時的摩擦力矩降低10%左右，并明顯減少鋼球在非純滾動的 “滑移”過程中對螺紋滾道的擦傷，降低溫升，提高運動的平穩(wěn)性，延長使用壽命。當采用導程PA=40mm時，移動線速度可達120m/min。