“新变化 新未来”中的我国滚动功能部件产业

陕西汉江机床有限公司 叶永生 田茂林

“新变化 新未来”中的我国滚动功能部件产业

陕西汉江机床有限公司 叶永生 田茂林

“新变化 新未来”是当下机床工具产业发展和产业市场的时代特征。从滚动功能部件产业来看，尽管全球经济增长趋缓，但包括日本、德国、西班牙、中国台湾地区和国内主要滚动功能部件生产企业及其代表们都积极参加各种大型展会，以展示其最新的产品和理念。

承担国家科技重大专项课题的五个滚动功能部件骨干企业，汉江机床、南京工艺、济宁博特、大连高金和广东凯特在以往的展会中，以独特的展台创意，丰富的创新产品给人们留下了深刻印象。

展品丰富 各有特色

在前不久举行的中国数控机床展上，一批创新成果闪亮登场，其中，汉江机床、南京工艺、济宁博特、大连高金都展出了端面反向结构的滚珠丝杠副，由此可以看出各生产厂家都在滚珠丝杠副的反向结构优化方面作了大量的工作，都希望以反向结构的优化提高滚珠丝杠副的承载能力和运行速度，降低旋转噪声。同时，南京工艺、汉江机床、济宁博特还展出了行星滚柱丝杠副，该产品融合了行星轮系结构和螺旋传动结构，与传统的滚珠丝杠副相比，行星式滚柱丝杠副将滚动体由钢球“升级”为行星滚柱，有效地增加了滚动体与丝杠、螺母的接触半径和接触面积，从而增大丝杠副的轴向负载、提高丝杠副的接触刚度，表现出更优异的精度保持性；同时其滚动体的类行星运动可实现滚动体的循环使用，抛弃传统的返向循环装置，因此突破了传统滚珠丝杠副Dn值的限制，实现更加可靠的高速运行。可配套使用于高速、大载荷、高刚度和高可靠性的场合，如旋压机、冷轧机、精密锻压和矿山机械等。广东凯特公司LES136铝合金直线运动单元给人耳目一新的感觉，该产品是将滚珠丝杠副与滚动导轨副组合为一体，具有安装容易、体积小、高精度等特点。大连高金参展的4016、5512三维外循环滚珠丝杠副，可以使滚珠运行更流畅，提高滚珠丝杠副的运行速度及平稳性，降低运动中的噪声，为滚珠丝杠副的制造提供了新的选择。

南京工艺展台中展出了高刚性、高速精密滚珠丝杠副，该产品是为五轴龙门加工中心、高速精密卧式加工中心等机床开发的新型滚动功能部件。具有以下特点：高精度保持性：在螺母体内设计强制冷却通道，有效抑制高速条件下螺母的温升，同时将丝杠轴设计成中空，并提供了丝杠轴在高速旋转时实现中空冷却的相关密封、支撑单元，为丝杠进行强冷提供了全面解决方案，抑制高速条件下丝杠的温升，双重强冷有效提高产品精度保持性。高刚性：针对中高速运用场合，丝杠副对循环链进行优化，通过改变传统端面返向装置的位置，将循环链合理地分布于双通道或多通道的回珠管道中，在一个螺母上实现变位预紧消除间隙，提高丝杠副刚度；高速度：优化后的结构，滚珠螺母循环链数目增加，循环通道减短，有效减少每个循环链中非承载滚动体的数目，使丝杠副高速返向时响应速度快、能量损失少，启动稳定，转动更加灵活，线速度达到60m/min以上，Dn值可达15万以上。

滚珠丝杠及花键一体化系列产品：该产品复合了滚珠丝杠副和滚珠花键副的基本运动功能（旋转运动与直线运动），使滚柱花键套和滚珠螺母在同一根花键丝杠轴上“各行其道”，其最主要的特点是仅需要两个动力输入端和最简单的输入控制即可实现单轴的多自由度运动及其转化：花键套的旋转运动转化为丝杠的螺旋运动，螺母的旋转运动转化为丝杠的直线运动，花键套和螺母的协调旋转运动转化为丝杆的旋转运动。其可配套运用于多关节工业机器人的Z轴、加工中心的ATC（工具自动更换）装置、装配机器人、自动装载机等。

带磁栅导轨副：将磁栅测量系统和导轨融为一体设计的具有高精度位置测量与反馈的滚动直线导轨副。因将磁栅尺镶嵌在滚动导轨内部，使得磁栅热变形和滚动导轨一样小，保证了测量的准确性；只需要准确安装滚动导轨即可同时使用磁栅系统的功能，系统可以直接连接到控制系统上，使用十分方便。目前公司磁栅导轨单根最长可做到6000mm，测量分辨率可根据用户实际使用工况进行特殊设计和制造。

伺服直驱螺母旋转复合单元：该产品巧妙地将滚动功能部件与电子部件复合化，主要应用于高速、精密定位的直线运动场合。该产品是将伺服电动机、编码器与滚动轴承、滚珠丝杠副高度集成，通过伺服电动机直接驱动螺母旋转，实现直线运动及精密定位，与上述传统的螺母驱动组合单元产品即“伺服电机+滚珠丝杠副”模式相比，摒弃了联轴节、同步带轮、齿轮等过渡传动环节，具有高效能、高精度、低振动、低噪声、转动惯量小及结构紧凑等特点，同时具备润滑、防尘、冷却等辅助功能。

汉江机床此次展出了直径70mm、螺距20mm、6m长中空滚珠丝杠副，该滚珠丝杠副成功地应用在龙门式加工中心，具有中空强制冷却功能，可以抑制滚珠丝杠副高速运转产生的温升，因此，定位精度高、精度保持性好、转动惯量低、噪声低，适用于高速、高精度的大型机床。

GQ161.5×40重型滚珠丝杠副，该丝杠副钢球φ30mm，使用的钢球直径是目前国内之最，额定动载达到203t，额定静载879t，应用于汽车制造行业、模具行业的冲压机床，该产品的成功研制标志着我国在重型滚珠丝杠副的制造技术及加工设备的应用方面取得了重大进展。

滚动导轨夹紧滑块，通过液压夹紧力阻止振荡载荷下的微动，与同规格导轨副配套使用，可提高刚性，有效降低切削振动，显著提高加工质量，适用于各种数控机床。

DZ55阻尼滑块，该滑块是利用滚道上粘贴的弹性体，通过调整滑块四滚道与导轨滚道之间的接触间隙进行吸震。在使用时，阻尼滑块安装在导轨副上，通过螺栓与工作台联接。工作台带动阻尼滑块同其他标准滑块一起在导轨上移动，整个导轨系统产生的振动就被阻尼滑块吸收了，降低了系统的振动，提高了其稳定性。安装阻尼滑块能降低整个导轨系统的振动，提高加工质量，延长刀具的使用寿命。

试验条件及制造水平明显提高

近几年来，国家科技重大专项对滚动功能部件产业投入了巨大资金进行持续扶持，体现了国家对这个行业的高度重视，承担科技重大专项的五个龙头企业利用这一有利时机，投入人力、物力重视基础应用理论、基础制造技术、试验台的研制，相继建立了产品研发的试验室或研发中心，各家均新增了数控加工设备，使我国各滚动功能部件生产企业的设计水平、试验水平、制造水平及能力有了较大提高。本届博览会广东凯特展台上除展示产品外，还现场展示了滚动导轨副刚度测试机、导轨副运动精度及摩擦力测量仪。济宁博特除以图片展示介绍了主要性能试验装备外，还现场展示了丝杠材料热处理试验切片，显示出国家科技重大专项的实施，推动了企业新产品研发、高精高效加工设备硬件基础条件建设。

产品在中高档数控机床上的应用

通过国家科技重大专项的实施，课题研发的新产品在主机厂及中高档数控机床上替代进口，取得了可喜成果。

汉江机床研发的GQ161.5×40重型滚珠丝杠副，成功应用于汽车模具制造行业的冲压机床。GQ70×20×4680×5240中空滚珠丝杠副，其内孔直径20mm，应用于大型龙门式加工中心。此外，还为成飞、西飞的高端进口设备提供专项的替代新产品。在汉江机床承担的2012年度科技重大专项中，汉江机床已向北京机电院、安阳鑫盛、中为大河、天水星火四个国内著名的主机厂家提供项目产品，将高速、重载、精密滚动功能部件在其DV850加工中心、AD35、AD25数控车床、CKW61125EJ数控车床等机床上进行应用验证，形成应用示范。

南京工艺与沈阳机床中捷厂、齐重数控、齐二机、南京二机签订了项目合作协议，项目产品高速、重载、精密滚动功能部件将同时在这四家国内著名的主机厂家进行应用验证，形成应用示范。并已为沈阳机床、长征机床、武重、桂林机床等机床厂提供了项目产品。

济宁博特完成的新产品在昆明机床、济南二机床、沈阳机床高档数控机床上推广应用，效果良好。

大连高金开发的三维外循环滚珠丝杠副、端侧循环滚珠丝杠副、高速重载滚珠丝杠副、滚柱直线导轨副和自润滑滚柱直线导轨副，均大批量应用于大连机床的加工中心及数控车床中。

广东凯特通过专项项目开展，研发的滚柱直线导轨副达到了重大专项规定的各项技术指标，其中产品的运动精度可以批量达到国内最高级，最高速度达到90～120 m/min，最高加速度1～2g。产品的质量稳定性和可靠性完全满足中高档数控机床的配套技术要求，可以替代同类进口产品。

仍有差距 今后发展方向

从参加本届展会的滚动功能部件境内外企业来看，国内滚动功能部件的品种相对单一，反映出国产滚动功能部件产品的研发水平、可靠性等与国外产品比较还存在着差距，企业的规模和实力、产品的功能、性能等差距还较大。目前，国内滚动功能部件行业首先是解决规模化生产的一致性、可靠性问题。国家科技重大专项在课题设置中提出了产业化关键技术应用及可靠性，五大骨干企业投入巨资添置CNC冷热加工设备和试验测试设备，并召开可靠性专题研讨会，探讨提高产品可靠性的方式、方法。相信经过行业的共同努力，借助国家科技重大专项的支持，滚动功能部件产业一定会有大发展。

20140505）