作為伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)—滾珠絲桿副，因具有高效快速、節(jié)省能源、零間隙高剛度傳動(dòng)、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對(duì)周邊環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，始終占據(jù)直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的絕大部分市場(chǎng)。為適應(yīng)高速切削加工的要求，在滿足定位精度的同時(shí)，如何進(jìn)一步提高滾珠絲桿進(jìn)給速度和加(減)速度成為業(yè)內(nèi)人士當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。

1、精密滾珠絲桿副實(shí)現(xiàn)高速化要解決的主要矛盾：

滾珠絲桿副的最大工作轉(zhuǎn)速不能超過產(chǎn)生共振的臨界轉(zhuǎn)速Nc。Nc與絲桿的材質(zhì)、螺紋小徑、兩端支承方式、支承間距等因素有關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，Nc值也在不斷提高。

滾珠在螺紋滾道和返向裝置中既通暢又可靠地循環(huán)滾動(dòng)的安全轉(zhuǎn)速，可用類似軸承的d0n值表示(d0為滾珠絲桿的名義直徑，n為絲桿轉(zhuǎn)速)。要實(shí)現(xiàn)高速化，必須通過改進(jìn)滾珠螺母返向裝置、提高制造精度、安裝精度和支承剛度來提高d0n值。現(xiàn)在d0n值已由70000提高到150000。

要解決高速化帶來的噪聲、溫升與熱變形。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明:當(dāng)未采取減噪、減振措施時(shí)，滾珠絲桿轉(zhuǎn)速每增加1000r/min，噪聲增高4～5dB(A)，滾珠螺母的溫度升高5～6℃。

以上三點(diǎn)說明：只用增加絲桿的轉(zhuǎn)速來提高進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度是不明智的。

為了改善滾珠絲桿副的加(減)速度特性，提高對(duì)運(yùn)動(dòng)指令的快速跟蹤能力，必須提高滾珠絲桿軸系的系統(tǒng)剛度和絲杠副的軸向剛度，減小起動(dòng)和停止瞬間彈性變形。要解決滾珠絲桿副及周邊元件在高速運(yùn)行中的可靠性。

2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)高速化的基礎(chǔ)

適度增大滾珠絲桿副的導(dǎo)程Pn和螺紋頭數(shù)是實(shí)現(xiàn)高速化的最佳選擇。我國(guó)早在1989年就完成了大導(dǎo)程滾珠絲桿副的“七?五”攻關(guān)，螺旋升角為f>9°～17°的大導(dǎo)程滾珠絲桿副已能批量生產(chǎn)。但是由于螺紋磨床傳動(dòng)鏈誤差“基因”的遺傳，導(dǎo)程越大，導(dǎo)程精度越難提高。因此，兼顧精度的需求，導(dǎo)程Pn的增大要適度。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(yùn)行中的平穩(wěn)性。雖然超大導(dǎo)程滾珠絲杠副(f>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。

3、提高工藝水平和制造質(zhì)量是高速化的關(guān)鍵

為了確保高速運(yùn)行時(shí)的安全和可靠性，要從冷熱工藝入手嚴(yán)格控制產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，首先要嚴(yán)格控制原材料的品質(zhì)，其次要在冷熱加工的全過程實(shí)施“小變形無裂紋”工藝。采用CNC中頻淬火工藝既能達(dá)到硬度和硬化層深度的要求，還可減少淬火過程中的彎曲和軸向變形，使絲杠全長(zhǎng)上硬度均布。對(duì)滾珠螺母實(shí)施光亮(真空)淬火不但可減小變形、避免淬裂傾向，還能改善硬化層的質(zhì)量，提高疲勞壽命。

對(duì)于空心滾珠絲桿，采用BAT內(nèi)排屑深孔鉆和DF雙噴油深孔鉆系統(tǒng)，能夠滿足高速滾珠絲桿對(duì)深孔的直線度、粗糙度以及與外圓同軸度的要求。

為提高滾珠絲桿副的初始接觸剛度，避免在工作中預(yù)緊力丟失，高速滾珠絲桿副在零件裝配后的加載跑合應(yīng)比一般產(chǎn)品要求更嚴(yán)格，跑合時(shí)間應(yīng)更長(zhǎng)。