“新變化 新未來(lái)”中的我國(guó)滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)

陜西漢江機(jī)床有限公司 葉永生 田茂林

“新變化 新未來(lái)”中的我國(guó)滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)

陜西漢江機(jī)床有限公司 葉永生 田茂林

“新變化 新未來(lái)”是當(dāng)下機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的時(shí)代特征。從滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)來(lái)看，盡管全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨緩，但包括日本、德國(guó)、西班牙、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和國(guó)內(nèi)主要滾動(dòng)功能部件生產(chǎn)企業(yè)及其代表們都積極參加各種大型展會(huì)，以展示其最新的產(chǎn)品和理念。

承擔(dān)國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題的五個(gè)滾動(dòng)功能部件骨干企業(yè)，漢江機(jī)床、南京工藝、濟(jì)寧博特、大連高金和廣東凱特在以往的展會(huì)中，以獨(dú)特的展臺(tái)創(chuàng)意，豐富的創(chuàng)新產(chǎn)品給人們留下了深刻印象。

展品豐富 各有特色

在前不久舉行的中國(guó)數(shù)控機(jī)床展上，一批創(chuàng)新成果閃亮登場(chǎng)，其中，漢江機(jī)床、南京工藝、濟(jì)寧博特、大連高金都展出了端面反向結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠副，由此可以看出各生產(chǎn)廠家都在滾珠絲杠副的反向結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面作了大量的工作，都希望以反向結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提高滾珠絲杠副的承載能力和運(yùn)行速度，降低旋轉(zhuǎn)噪聲。同時(shí)，南京工藝、漢江機(jī)床、濟(jì)寧博特還展出了行星滾柱絲杠副，該產(chǎn)品融合了行星輪系結(jié)構(gòu)和螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的滾珠絲杠副相比，行星式滾柱絲杠副將滾動(dòng)體由鋼球“升級(jí)”為行星滾柱，有效地增加了滾動(dòng)體與絲杠、螺母的接觸半徑和接觸面積，從而增大絲杠副的軸向負(fù)載、提高絲杠副的接觸剛度，表現(xiàn)出更優(yōu)異的精度保持性；同時(shí)其滾動(dòng)體的類行星運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)體的循環(huán)使用，拋棄傳統(tǒng)的返向循環(huán)裝置，因此突破了傳統(tǒng)滾珠絲杠副Dn值的限制，實(shí)現(xiàn)更加可靠的高速運(yùn)行?？膳涮资褂糜诟咚佟⒋筝d荷、高剛度和高可靠性的場(chǎng)合，如旋壓機(jī)、冷軋機(jī)、精密鍛壓和礦山機(jī)械等。廣東凱特公司LES136鋁合金直線運(yùn)動(dòng)單元給人耳目一新的感覺，該產(chǎn)品是將滾珠絲杠副與滾動(dòng)導(dǎo)軌副組合為一體，具有安裝容易、體積小、高精度等特點(diǎn)。大連高金參展的4016、5512三維外循環(huán)滾珠絲杠副，可以使?jié)L珠運(yùn)行更流暢，提高滾珠絲杠副的運(yùn)行速度及平穩(wěn)性，降低運(yùn)動(dòng)中的噪聲，為滾珠絲杠副的制造提供了新的選擇。

南京工藝展臺(tái)中展出了高剛性、高速精密滾珠絲杠副，該產(chǎn)品是為五軸龍門加工中心、高速精密臥式加工中心等機(jī)床開發(fā)的新型滾動(dòng)功能部件。具有以下特點(diǎn)：高精度保持性：在螺母體內(nèi)設(shè)計(jì)強(qiáng)制冷卻通道，有效抑制高速條件下螺母的溫升，同時(shí)將絲杠軸設(shè)計(jì)成中空，并提供了絲杠軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)中空冷卻的相關(guān)密封、支撐單元，為絲杠進(jìn)行強(qiáng)冷提供了全面解決方案，抑制高速條件下絲杠的溫升，雙重強(qiáng)冷有效提高產(chǎn)品精度保持性。高剛性：針對(duì)中高速運(yùn)用場(chǎng)合，絲杠副對(duì)循環(huán)鏈進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)改變傳統(tǒng)端面返向裝置的位置，將循環(huán)鏈合理地分布于雙通道或多通道的回珠管道中，在一個(gè)螺母上實(shí)現(xiàn)變位預(yù)緊消除間隙，提高絲杠副剛度；高速度：優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)，滾珠螺母循環(huán)鏈數(shù)目增加，循環(huán)通道減短，有效減少每個(gè)循環(huán)鏈中非承載滾動(dòng)體的數(shù)目，使絲杠副高速返向時(shí)響應(yīng)速度快、能量損失少，啟動(dòng)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)更加靈活，線速度達(dá)到60m/min以上，Dn值可達(dá)15萬(wàn)以上。

滾珠絲杠及花鍵一體化系列產(chǎn)品：該產(chǎn)品復(fù)合了滾珠絲杠副和滾珠花鍵副的基本運(yùn)動(dòng)功能（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)），使?jié)L柱花鍵套和滾珠螺母在同一根花鍵絲杠軸上“各行其道”，其最主要的特點(diǎn)是僅需要兩個(gè)動(dòng)力輸入端和最簡(jiǎn)單的輸入控制即可實(shí)現(xiàn)單軸的多自由度運(yùn)動(dòng)及其轉(zhuǎn)化：花鍵套的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲杠的螺旋運(yùn)動(dòng)，螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲杠的直線運(yùn)動(dòng)，花鍵套和螺母的協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其可配套運(yùn)用于多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的Z軸、加工中心的ATC（工具自動(dòng)更換）裝置、裝配機(jī)器人、自動(dòng)裝載機(jī)等。

帶磁柵導(dǎo)軌副：將磁柵測(cè)量系統(tǒng)和導(dǎo)軌融為一體設(shè)計(jì)的具有高精度位置測(cè)量與反饋的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。因?qū)⒋艝懦哞偳对跐L動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)部，使得磁柵熱變形和滾動(dòng)導(dǎo)軌一樣小，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性；只需要準(zhǔn)確安裝滾動(dòng)導(dǎo)軌即可同時(shí)使用磁柵系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)可以直接連接到控制系統(tǒng)上，使用十分方便。目前公司磁柵導(dǎo)軌單根最長(zhǎng)可做到6000mm，測(cè)量分辨率可根據(jù)用戶實(shí)際使用工況進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)和制造。

伺服直驅(qū)螺母旋轉(zhuǎn)復(fù)合單元：該產(chǎn)品巧妙地將滾動(dòng)功能部件與電子部件復(fù)合化，主要應(yīng)用于高速、精密定位的直線運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。該產(chǎn)品是將伺服電動(dòng)機(jī)、編碼器與滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠副高度集成，通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)及精密定位，與上述傳統(tǒng)的螺母驅(qū)動(dòng)組合單元產(chǎn)品即“伺服電機(jī)+滾珠絲杠副”模式相比，摒棄了聯(lián)軸節(jié)、同步帶輪、齒輪等過(guò)渡傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有高效能、高精度、低振動(dòng)、低噪聲、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小及結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，同時(shí)具備潤(rùn)滑、防塵、冷卻等輔助功能。

漢江機(jī)床此次展出了直徑70mm、螺距20mm、6m長(zhǎng)中空滾珠絲杠副，該滾珠絲杠副成功地應(yīng)用在龍門式加工中心，具有中空強(qiáng)制冷卻功能，可以抑制滾珠絲杠副高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的溫升，因此，定位精度高、精度保持性好、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低、噪聲低，適用于高速、高精度的大型機(jī)床。

GQ161.5×40重型滾珠絲杠副，該絲杠副鋼球φ30mm，使用的鋼球直徑是目前國(guó)內(nèi)之最，額定動(dòng)載達(dá)到203t，額定靜載879t，應(yīng)用于汽車制造行業(yè)、模具行業(yè)的沖壓機(jī)床，該產(chǎn)品的成功研制標(biāo)志著我國(guó)在重型滾珠絲杠副的制造技術(shù)及加工設(shè)備的應(yīng)用方面取得了重大進(jìn)展。

滾動(dòng)導(dǎo)軌夾緊滑塊，通過(guò)液壓夾緊力阻止振蕩載荷下的微動(dòng)，與同規(guī)格導(dǎo)軌副配套使用，可提高剛性，有效降低切削振動(dòng)，顯著提高加工質(zhì)量，適用于各種數(shù)控機(jī)床。

DZ55阻尼滑塊，該滑塊是利用滾道上粘貼的彈性體，通過(guò)調(diào)整滑塊四滾道與導(dǎo)軌滾道之間的接觸間隙進(jìn)行吸震。在使用時(shí)，阻尼滑塊安裝在導(dǎo)軌副上，通過(guò)螺栓與工作臺(tái)聯(lián)接。工作臺(tái)帶動(dòng)阻尼滑塊同其他標(biāo)準(zhǔn)滑塊一起在導(dǎo)軌上移動(dòng)，整個(gè)導(dǎo)軌系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)就被阻尼滑塊吸收了，降低了系統(tǒng)的振動(dòng)，提高了其穩(wěn)定性。安裝阻尼滑塊能降低整個(gè)導(dǎo)軌系統(tǒng)的振動(dòng)，提高加工質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。

試驗(yàn)條件及制造水平明顯提高

近幾年來(lái)，國(guó)家科技重大專項(xiàng)對(duì)滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)投入了巨大資金進(jìn)行持續(xù)扶持，體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)這個(gè)行業(yè)的高度重視，承擔(dān)科技重大專項(xiàng)的五個(gè)龍頭企業(yè)利用這一有利時(shí)機(jī)，投入人力、物力重視基礎(chǔ)應(yīng)用理論、基礎(chǔ)制造技術(shù)、試驗(yàn)臺(tái)的研制，相繼建立了產(chǎn)品研發(fā)的試驗(yàn)室或研發(fā)中心，各家均新增了數(shù)控加工設(shè)備，使我國(guó)各滾動(dòng)功能部件生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計(jì)水平、試驗(yàn)水平、制造水平及能力有了較大提高。本屆博覽會(huì)廣東凱特展臺(tái)上除展示產(chǎn)品外，還現(xiàn)場(chǎng)展示了滾動(dòng)導(dǎo)軌副剛度測(cè)試機(jī)、導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)精度及摩擦力測(cè)量?jī)x。濟(jì)寧博特除以圖片展示介紹了主要性能試驗(yàn)裝備外，還現(xiàn)場(chǎng)展示了絲杠材料熱處理試驗(yàn)切片，顯示出國(guó)家科技重大專項(xiàng)的實(shí)施，推動(dòng)了企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)、高精高效加工設(shè)備硬件基礎(chǔ)條件建設(shè)。

產(chǎn)品在中高檔數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

通過(guò)國(guó)家科技重大專項(xiàng)的實(shí)施，課題研發(fā)的新產(chǎn)品在主機(jī)廠及中高檔數(shù)控機(jī)床上替代進(jìn)口，取得了可喜成果。

漢江機(jī)床研發(fā)的GQ161.5×40重型滾珠絲杠副，成功應(yīng)用于汽車模具制造行業(yè)的沖壓機(jī)床。GQ70×20×4680×5240中空滾珠絲杠副，其內(nèi)孔直徑20mm，應(yīng)用于大型龍門式加工中心。此外，還為成飛、西飛的高端進(jìn)口設(shè)備提供專項(xiàng)的替代新產(chǎn)品。在漢江機(jī)床承擔(dān)的2012年度科技重大專項(xiàng)中，漢江機(jī)床已向北京機(jī)電院、安陽(yáng)鑫盛、中為大河、天水星火四個(gè)國(guó)內(nèi)著名的主機(jī)廠家提供項(xiàng)目產(chǎn)品，將高速、重載、精密滾動(dòng)功能部件在其DV850加工中心、AD35、AD25數(shù)控車床、CKW61125EJ數(shù)控車床等機(jī)床上進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，形成應(yīng)用示范。

南京工藝與沈陽(yáng)機(jī)床中捷廠、齊重?cái)?shù)控、齊二機(jī)、南京二機(jī)簽訂了項(xiàng)目合作協(xié)議，項(xiàng)目產(chǎn)品高速、重載、精密滾動(dòng)功能部件將同時(shí)在這四家國(guó)內(nèi)著名的主機(jī)廠家進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，形成應(yīng)用示范。并已為沈陽(yáng)機(jī)床、長(zhǎng)征機(jī)床、武重、桂林機(jī)床等機(jī)床廠提供了項(xiàng)目產(chǎn)品。

濟(jì)寧博特完成的新產(chǎn)品在昆明機(jī)床、濟(jì)南二機(jī)床、沈陽(yáng)機(jī)床高檔數(shù)控機(jī)床上推廣應(yīng)用，效果良好。

大連高金開發(fā)的三維外循環(huán)滾珠絲杠副、端側(cè)循環(huán)滾珠絲杠副、高速重載滾珠絲杠副、滾柱直線導(dǎo)軌副和自潤(rùn)滑滾柱直線導(dǎo)軌副，均大批量應(yīng)用于大連機(jī)床的加工中心及數(shù)控車床中。

廣東凱特通過(guò)專項(xiàng)項(xiàng)目開展，研發(fā)的滾柱直線導(dǎo)軌副達(dá)到了重大專項(xiàng)規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，其中產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)精度可以批量達(dá)到國(guó)內(nèi)最高級(jí)，最高速度達(dá)到90～120 m/min，最高加速度1～2g。產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性完全滿足中高檔數(shù)控機(jī)床的配套技術(shù)要求，可以替代同類進(jìn)口產(chǎn)品。

仍有差距 今后發(fā)展方向

從參加本屆展會(huì)的滾動(dòng)功能部件境內(nèi)外企業(yè)來(lái)看，國(guó)內(nèi)滾動(dòng)功能部件的品種相對(duì)單一，反映出國(guó)產(chǎn)滾動(dòng)功能部件產(chǎn)品的研發(fā)水平、可靠性等與國(guó)外產(chǎn)品比較還存在著差距，企業(yè)的規(guī)模和實(shí)力、產(chǎn)品的功能、性能等差距還較大。目前，國(guó)內(nèi)滾動(dòng)功能部件行業(yè)首先是解決規(guī)?；a(chǎn)的一致性、可靠性問(wèn)題。國(guó)家科技重大專項(xiàng)在課題設(shè)置中提出了產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及可靠性，五大骨干企業(yè)投入巨資添置CNC冷熱加工設(shè)備和試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，并召開可靠性專題研討會(huì)，探討提高產(chǎn)品可靠性的方式、方法。相信經(jīng)過(guò)行業(yè)的共同努力，借助國(guó)家科技重大專項(xiàng)的支持，滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)一定會(huì)有大發(fā)展。

20140505）