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滚珠丝杠、直线导轨的现状及技术动向
中国作为世界上最大的机床消费国,制造业已经发展成为一个支柱产业。由于汽车工业的发展,对机床的速度和效率都提出了新的更高的要求。据了解,目前中国机床的数控化率发展很快。日本机床的数控化率从开始的40%提高到目前90%的水平,大约花了15年的时间,从中国现在发展的速度来看,如要达到目前日本的水平,估计不需要花费这么多的时间,提高数控机床功能零部件的性能和质量已经成为中国机床工业发展的当务之急。
为实现其高性能,中国生产的机床在驱动上使用高精度滚珠丝杠的比率有了很大的提高。目前机床采用的滚珠丝杠,有价格较低的国产的,也有精度较高的日本和欧洲等进口产品。使用进口产品往往是在那些对加工速度、精度、寿命及稳定性方面有较高要求的机床。
随着机床速度的提高,导轨的使用也由滑动向滚动转化。在中国,由于机床速度较低及制造成本上的原因,滑动导轨的使用还占大多数,但使用滚珠导轨和滚柱导轨的机床数量在急速上升。由于滚动导轨具有高速、长寿命、可加预压、安装方便等方面的优点,随着对机床性能及数控化要求的提高,滚动导轨使用比率的提高是必然的趋势。
图1
(1996年到2002年JIMT展会加工中心的移动速度左竖轴展出的台数,横轴机床移动速度)
要提高机床的生产效率,就要提高机床的速度。图1所示的是从1996年到2002年在日本国际机床展上展出的加工中心的速度统计数据,Y轴是台数,X轴是快进速度。在日本,机床的进给速度每年都在刷新,明显呈高速化趋势。例如,速度为60m/min的机床,每年都在增加,这些机床都大量使用NSK的产品。在中国,已开始生产速度为60m/min的加工中心,由此,对高速滚珠丝杠和直线导轨的需求也会有快速的增加。
NSK从1916年开始开发制造轴承,已经具有90年生产轴承和45年生产滚珠丝杠的历史。最近几年,NSK还开发出了高速静音滚珠丝杠,高负荷滚子直线导轨,这将对中国发展高性能机床提供有力的支持。轴承制造技术是NSK的强项,以此滚动技术为基础, 不断开发生产滚珠丝杠、直线导轨、主轴单元以及几乎使用于机床各个部分的所有滚动部件。在上个世纪80年代,在日本国内机床业数控化的进程中,NSK的精密轴承和精密滚珠丝杠担当了一个非常重要的角色。
在CCMT2006上NSK将展出一些先进的产品。在几年前,日本国内就开始生产速度超过
100m/min的机床。为满足其高速的需求,NSK开发了DN值达22万(DN=轴径x转数),静音、且带有新的润滑结构、新循环方式的BSS系列高速滚珠丝杠。
机床的高速化,高加减速度的要求,使得滚珠丝杠的负载不断增加。为了满足高速的要求,一般来讲可选用大的导程滚珠丝杠,但是,选用大导程的滚珠丝杠会引起负荷能力不足、刚性不足的问题。NSK所开发的新BSS系列高速滚珠丝杠( 图2),具有低噪音,低震动的特征。由于采用了新的循环方式,其DN值也就是轴径和转数的乘积可达到22万,比现有的产品提高1倍。而且,噪音可降低5到7个分贝。另外,由于不带钢球循环管,与现有同类产品相比较,螺母的外径可以减小15%~30%。根据需要,还可加上高防尘密封盖及免维护的自动润滑元件K1。并有中导程和大导程许多规格,其产品得到了日本许多大型机床厂家的好评。
RA系列: 20多年来,NSK主要致力于开发直线球导轨