在高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備國家科技重大專項(xiàng)中，南京工藝裝備制造有限公司（以下簡稱南京工藝）先后承擔(dān)了高速、重載、精密滾珠絲杠及直線導(dǎo)軌研制和高速、重載、精密滾動功能部件產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究兩個(gè)課題。


　　高速龍門五軸加工中心產(chǎn)品主要用于航空制造業(yè)復(fù)雜特殊材料的加工，其對滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副在精度、有效行程、軸速度，以及滾動功能部件在噪音、溫升等方面都有很高的要求。


　　針對上述要求，南京工藝確定了該機(jī)床配套用滾動功能部件存在的兩大技術(shù)難點(diǎn)：即Y軸滾珠絲杠副以及X軸直線導(dǎo)軌副對高速、重載、精密等方面的高要求。


　　由于Y軸滾珠絲杠副慣量大，選擇多大導(dǎo)程、何種循環(huán)結(jié)構(gòu)以及如何驅(qū)動可實(shí)現(xiàn)高速度，采用多大滾珠可實(shí)現(xiàn)高承載，如何抑制溫升等均成為項(xiàng)目的難點(diǎn)。而X軸直線導(dǎo)軌副采用何種結(jié)構(gòu)型式滿足高速、高剛性重載要求，對于6米長度如何確保導(dǎo)軌副精密要求仍是項(xiàng)目的難點(diǎn)。


　　面對上述一系列技術(shù)難點(diǎn)，南京工藝?yán)卯a(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新模式，成功開發(fā)系列高速、重載、精密滾動功能部件。


　　在高速、重載、精密滾珠絲杠副開發(fā)方面：采用以螺母旋轉(zhuǎn)為主驅(qū)動的方式解決絲杠副慣量大的問題，同時(shí)采用絲杠中空強(qiáng)冷抑制溫升。面對絲杠既要實(shí)現(xiàn)高速又要具備高剛性和承載的實(shí)際矛盾，將絲杠副采用特殊循環(huán)返向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用動力學(xué)理論及CAE仿真技術(shù)，對循環(huán)返向結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；搭建構(gòu)建滾珠絲杠副的低階和高階剛度模型，對滾珠絲杠副的接觸變形的模型進(jìn)行研究，合理選擇絲杠副的導(dǎo)程和滾珠直徑，確保絲杠副具有高承載和高剛性。在關(guān)鍵工藝上，研究磨削顫振與燒傷現(xiàn)象的識別方法，并通過對機(jī)床動態(tài)特性的測量與分析，找出機(jī)床動態(tài)特性對滾珠絲杠磨削質(zhì)量的影響規(guī)律，減少與消除磨削顫振與燒傷現(xiàn)象的磨削工藝方法，保證滾珠絲杠的表面質(zhì)量。建立大導(dǎo)程內(nèi)螺紋干涉磨的數(shù)學(xué)模型，通過實(shí)時(shí)修正砂輪截面形狀，解決大導(dǎo)程滾珠螺母滾道的精密磨削瓶頸。


　　在高速、重載、精密直線導(dǎo)軌副方面，為滿足高剛性重載，導(dǎo)軌副采用彈性變形小的滾柱為滾動體，并通過對圓柱型滾動體接觸剛度及摩擦機(jī)理研究，對滾道截面形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高以滾柱為滾動體的滾動導(dǎo)軌副的動靜負(fù)載，實(shí)現(xiàn)超高剛性。


　　為滿足導(dǎo)軌副的高速運(yùn)轉(zhuǎn)及低噪音，設(shè)計(jì)中通過在滾柱間隔中增加保持鏈的方式，以消除滾動直線導(dǎo)軌副在高速運(yùn)行時(shí)滾動體之間的逆向阻礙和碰撞，使?jié)L動體能夠保證流暢穩(wěn)定的滾動，加之改善循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件，使得導(dǎo)軌副在高速運(yùn)行時(shí)噪音及發(fā)熱量大為降低，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)軌副的高速、高精運(yùn)動。


　　與此同時(shí)，為驗(yàn)證上述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造，南京工藝還同步搭建了高速滾珠絲杠及高速滾動直線導(dǎo)軌試驗(yàn)臺，制定絲杠、導(dǎo)軌在高速狀態(tài)條件下精度、噪聲、溫升、加速度等性能測試規(guī)范，并對高速滾珠絲杠及高速滾動直線導(dǎo)軌開展性能試驗(yàn)研究。

　　據(jù)悉，在國家科技重大專項(xiàng)的實(shí)施過程中，南京工裝還先后為高速龍門五軸加工中心、五軸聯(lián)動加工中心、精密臥式加工中心、高速立式加工中心提供全面配套，有效推動了數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)產(chǎn)品的實(shí)施和發(fā)展。

       （來源：新民網(wǎng)）