机床行业转型升级怎么能少了它--精密滚珠丝杠

2019-09-29 23:38:07 NSK 553


滚珠丝杠作为数控机床运动和定位的关键部件,其性能直接影响机床运动精度和动态特性,对工件加工质量有着举足轻重的影响。

NSK轴承▲恩斯克(中国)研究开发有限公司总经理刘军



2015年下半年以来,我国经济形势出现增长下行压力加大,制造业投资乏力的现象,同时全球经济的低迷使得出口同比下降,这些均给我国整体机床行业带来了较大的下行压力。为进一步调整产业结构,提升高端制造业的整体实力,促进我国经济形势好转,近期国家相继出台“中国制造2025”及“十三五规划”,明确提出必须牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,全面提升产品技术,推动生产方式向柔性、智能、精细转变。新形势下,各产业结构转型、产品创新升级势在必行。因此,作为国家重点支持的高端数控机床行业,也会进一步向智能化、高转速、高精度方向发展。


滚珠丝杠作为数控机床运动和定位的关键部件,其性能直接影响机床运动精度和动态特性,对工件加工质量有着举足轻重的影响。NSK作为滚珠丝杠、直线导轨、主轴及精密轴承等机床关键零部件的全球著名制造商,为满足高端数控机床的智能化、高速、高精度的要求,开发出了一系列与之相适应的新产品。点击文末“阅读原文”查看经销商信息↓↓

高性能精密滚珠丝杠

近年,随着以5轴加工中心为代表的高端机床的快速发展,对于高精度加工技术以及工件表面高品质的要求日益提升。另外,随着以智能手机零部件为代表的电子部件小型化,提高单位时间的加工能力和生产效率等需求也在逐渐增加。因而,对于滚珠丝杠提出了更高的技术要求,需要进一步降低滚珠丝杠的运行误差及缩短工作台的定位调整时间。基于上述市场需求,NSK通过对生产设备的技术革新,以独特的滚珠丝杠轴的沟道加工技术,更加严格的制造控制工艺,开发了“高性能精密滚珠丝杠”。


“高性能精密滚珠丝杠”的摩擦力矩更加平稳,每根滚珠丝杠单体的摩擦力矩变动量最大降低30 %。由滚珠丝杠螺母位置不同而产生的运行误差得到大幅降低,机床的运行精度大幅提升,从而提高加工工件的表面品质。此外,由于滚珠丝杠的摩擦力矩进一步稳定,定位调整时间得以缩短,从而提高加工设备的生产效率。


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▲高性能滚珠丝杠的摩擦力矩(与原滚珠丝杠比较)



如下图所示,切削刀具做圆弧插补运动进行孔加工时,由于滚珠丝杠进给机构的组合会导致象限突起产生运行误差。如果运行误差相似,可以通过生成补正信号以抵消运行误差,因而,降低运行误差的变动量十分重要。“高性能精密滚珠丝杠”大幅降低了由于滚珠丝杠螺母位置不同而产生的运行误差及其变动量,通过对圆弧运动的精度评价及信号补正,提高机床的加工精度和定位精度,为机床的智能化发展提供技术支持。


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▲切削刀具做圆弧插补运动产生的象限突起及运行误差

高速静音滚珠丝杠

滚珠丝杠振动及噪音一直是制约机床高速化的主要因素之一。滚珠丝杠运行时的振动和噪音主要来源于钢球循环音及钢球滚动音。钢球循环音是钢球在循环零部件内滚动的声音,音频较高。而钢球滚动音是钢球在螺母和轴的螺纹沟道内滚动的声音,音频较低。为降低滚珠丝杠的钢球循环音及钢球滚动音,进一步实现滚珠丝杠的高速化,NSK一直致力于“高速静音滚珠丝杠”的开发。


钢球循环音一直以来是滚珠丝杠噪音的主要来源,为大幅降低钢球循环音,NSK在原有管循环螺母产品的基础上,研发出“高速静音滚珠丝杠”BSS系列。此系列产品采用端部导流循环方式及新型循环部件设计,使钢球能够沿着循环部件的切线方向进入螺母内部,减小钢球对循环部件的冲击。相比以往产品,“高速静音滚珠丝杠”BSS系列的噪音降低约6dB,振动降低约一半,同时Dn值提高40%(约18万)。该产品获得市场广泛好评,进一步满足了高速机床的发展需求。


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▲ “高速静音滚珠丝杠”BSS系列噪音振动(与原有管循环比较)



近年,趋于更加节能环保,机床也不断向高速、小型轻量化发展,高速化往往会引起噪音增大,小型轻量化也容易产生机器共鸣、共振现象。因此,以往并不被重视的钢球滚动音问题也日益突出。为此,NSK开发了“高速静音II滚珠丝杠”,通过优化滚珠丝杠的螺纹沟道设计以及提高滚珠丝杠制造精度,大幅降低了钢球在螺纹沟道滚动时的噪音,从而大幅降低了由此产生的在某个特征频率下引起的机械共鸣、共振,进一步降低了机床的噪音,为高速加工技术的提升及生产现场的环境改善起到了至关重要的作用。


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▲加工中心用滚珠丝杠的噪音实测分析结果