作為數控機床的核心功能部件&mdash&mdash滾動功能部件，在cimt2013展會上呈現出產品向性能佳、功能全、產品質量可靠，制造技術向高效、節能、低碳方向發展的態勢。

在全球金融危機的大環境下，我國機床工業邁入調整產業結構、實現轉型升級的攻堅階段。2013年4月的北京，在第十三屆中國國際機床展（cimt2013）上呈現出一派活躍的氣氛，既折射出中國機床產業的市場潛力，也體現了&ldquo創新驅動可持續發展&rdquo的主旋律。

行星滾柱絲杠副&mdash&mdash線性螺紋傳動裝置的高端產品

行星滾柱絲杠副（planetary roller screws）是具有高速、高載荷、抗沖擊功能的精密線性傳動裝置（以下簡稱&ldquoprs&rdquo）。它以螺紋小滾柱（或環形槽滾柱）作為載體，當絲杠旋轉時，借助于行星滾柱的行星運動將旋轉運動轉換為直線運動和軸向推力。

prs與滾珠絲杠副的最大差別是：滾動體結構發生重大改變；沒有滾珠絲杠副中的循環返向機構，而是由滾動體行星運動代替循環返向運動，因此安全系數更高；行星滾柱的承載面積遠高于滾珠，所有滾動體在工作中都始終同時受載，不承受交變應力和離心力。基于上述差異，prs在產品性能和功能上具有以下特點：

1.承受外載的&ldquo三高&rdquo；按&ldquohertz&rdquo彈性接觸應力理論，由于同時受載的多個行星滾柱接觸面積大，又具有大曲率的凸面元弧，使prs具有高承載能力、高剛度、高抗沖擊能力的&ldquo三高&rdquo特征。據生產prs的國外知名企業介紹，其承載能力比滾珠絲杠提高3倍以上，最大可超過10倍。最大動載荷ca=200t，最大靜載荷c0a=1000t。

2.高速特性：prs沒有制約dn值的&ldquo返向機構&rdquo，而行星滾柱又不承受離心力，所以dn值最高可達16萬，vmax=100m/min，加速度3g。

3.可實現精密微量進給，具有較高的重復定位精度，其精度保持性較高。

4.疲勞壽命高，對環境的適應能力強，在各種工況下（振動、沖擊、粉塵、腐蝕及化學沉積、冰凍、無潤滑等）均能安全可靠地運行。

5.拆裝、維修方便。一體化的行星螺母組件，易于從絲杠軸上分離而滾動體不會散落。

prs的缺點是：產品結構較復雜，螺母的尺寸比同規格的滾珠螺母大，制造技術難度較大。在批量生產之前，生產成本和售價也很高。筆者分析這也是包括我國、韓國、日本等亞洲國家和地區很長時間沒有研制和生產prs的重要原因。

據了解，在歐洲上世紀五十年代skf公司首先研制成功prs，并逐漸形成系列產品推向歐美市場。之后ina、lsi、transol、rollvis、vcs.spa以及blis等公司都先后向市場推出自己的prs系列產品。我國在上世紀九十年代后期，山東博特精工、南京優勵聶夫、陜西宏峰開始研制prs，并曾向市場提供少量商品。近年來，北京機床研究所精密天工、南京工藝、漢江機床也先后在ccmt、cimt等展會上推出展品。

據筆者在歷次展會和企業調研中了解，我國上述企業多數仍處于研制階段。尚未完全突破技術瓶頸。其制造技術、工藝裝備、檢測手段尚不能滿足穩定批量生產的要求。而山東博特精工在cimt2013上展出的小型prs產品研制時間較長，投入的人力物力較大，其產品已開始推向市場，曾在ccmt2012展會上被評為&ldquo春燕獎&rdquo。

基于上述特點，prs在以下領域挑戰滾珠絲杠并成功推廣應用，包括：重型機械和重型cnc機床、鋼鐵冶金裝備、軍用飛行器、火箭發射器、衛星雷達、航母、核潛艇、核電站、重型軍事裝備、電動注塑機等。例如，注塑機&ldquo以電代油&rdquo面臨的最大問題是采用滾珠絲杠因制造工藝、產品質量不過關導致使用壽命較短，成本較高。據介紹，在歐洲，1000t大型電動注塑機采用prs后效果明顯提升。

隨著我國大型、重載數控機床和大型裝備的發展，隨著國防現代化向縱深和高端推進，制造業對prs的需求將呈上升的趨勢。而prs屬于高技術含量、高難度的滾動功能部件產品，建議盡快列入重大專項，產學研用結合，從基礎理論、傳動嚙合原理入手，解決產品優化設計和制造技術中的關鍵問題，盡快把prs從試制階段推向商品化、產業化。

綠色高效制造技術和裝備在規模化生產中選擇重要作用

skf和rexroth、thomson等公司采用精密冷軋成形技術生產的精密冷軋、滾珠絲杠副，精度能穩定達p5~p7，部分達到p3級。據介紹，在歐洲市場，中低端數控機床、雕刻機和木工數控機床普遍采用p3~p7級精密冷軋滾珠絲杠，又因其導程誤差易于補償，閉環數控系統的中檔機床也常采用這種滾珠絲杠。螺紋的精密滾軋成形技術是高效、低耗和宜人化清潔生產的典范，其產品的機械強度高，中徑尺寸的一致性好，滾道表面質量很高，生產效率非常高、能耗小，采用這種工藝和裝備，可使寶貴的生產廠房和人力從傳統的螺紋磨削技術中解放出來，在歐洲受到制造廠家的青睞，其產品因性價比高，供貨周期短而得到中低端用戶的普遍歡迎。

在cimt2013上，skf、thk、lsi、pca、rsk滾石、浙江dly等公司展出了冷軋滾珠絲杠產品。其中dly公司在國內首先推出的&phi80mm×10m大型冷軋滾珠絲杠，屬國內首創，備受關注，已經成功在大型cnc龍門銑、水電站、大型電纜裝備等主機中應用。專業生產精密滾軋機的profiroll公司和kinefac公司也在cimt2013參展。據介紹，profiroll公司新推出的&ldquo銳意創新&rdquo系列新產品，采用高負荷精密滾珠絲杠副取代油缸，可完成雙軋輥的同步向心精密進給。

螺紋硬旋風銑削（thread hard whirling）技術，自上世紀中葉出現以來，這種高效率、高能效、低耗和低排放的綠色制造技術就給全球專業生產大型、超長、重載滾珠絲杠的企業帶來一場工藝革命。據了解，全球約有近30家制造滾珠絲杠的專業廠在生產線上裝備了不同規格（長度最大10m）的cnc精密硬旋銑機床。在cimt2013展會上，德國blis公司、美國lsi公司、西班牙kortagroup以及我國的南京工藝、山東博特精工、大連高金、漢江機床等都展示了用thw技術加工出的大型、重載滾珠絲杠。德國blis公司擁有leistrtz生產的cnc硬旋銑機床4臺，自稱與leistrtz公司緊密合作，掌握了硬旋銑的核心技術，擁有超過200000h的硬旋銑生產經驗，使該企業面貌發生了巨大變化。目前國外cnc硬旋銑最大加工長度為20m，最大加工直徑&phi200，穩定p5級，最高精度p3級。

這次參展的南京彩云機械電子公司是國內專業從事旋銑技術和裝備研究制造的高新企業。該公司研制和批量生產的cnc蝸桿旋風銑床系列產品被列為江蘇首臺重大裝備和南京市名牌產品。據介紹該公司針對我國滾珠絲杠生產企業的需求，正在加緊試制3m滾珠絲杠硬旋銑機床。廣州敏嘉制造技術公司近十多年為國內外生產滾動功能部件的企業提供了大批高效、多功能的cnc專用機床，最近又研制成功cgk300型滾珠螺母超精密硬車削cnc機床，這是全新概念的綠色干式硬切削機床，不但生產效率高，還解決了傳統磨削工藝易產生齒形干涉的難題。據展會上介紹，以上兩種高效綠色機床在完成廠內工藝試驗后，將推向市場。國產高效綠色裝備將推動我國滾動功能部件的產業化進程。

&ldquo返向裝置&rdquo是滾動功能部件內部結構中的核心組件。它的結構、參數、制造工藝以及加工質量都對完成周而復始的&ldquo返向功能&rdquo及產品的流暢性、摩擦特性、速度特性和噪音產生重要影響。在高速、重載工況下，更是產品可靠性的關鍵環節。從cimt2013展會上可以看出，在我國的滾動功能部件制造企業中，無論是大型骨干（國有）企業，還是中小民營企業，其產品中的&ldquo返向裝置&rdquo全都以粉末注射成形技術（pim）取代傳統的機械加工。其中低檔產品均采用工程塑料，高檔產品多采用金屬粉末注射成形技術（mim）。我國滾動功能部件產業廣泛采用高效一次成形的近凈成形技術推動了產業的發展，反映了在綠色制造方面的技術進步。

基于數控機床對精度、高速、重載的需求，誕生了一批高性能滾動功能部件新產品

1.低慣量的&ldquo滾珠螺母主傳動&rdquo滾珠絲杠副是長行程數控機床的最佳選擇

在長行程的大型、重載數控機床或高速數控機床中均力求回轉體轉動慣量的最小化。近年，不少知名企業相繼推出滾珠螺母旋轉主傳動的伺服驅動方案并迅速得到推廣應用。在cimt2013展會（包括前兩屆）上，rexroth、lsi、blis、korta、ipiranga、nsk、thk、hiwin、南京工藝、山東博特、漢江機床、江蘇瑞安特、南京優勵聶夫等公司都展出了這類新產品。

滾珠絲杠傳動裝置由絲杠主傳動發展為滾珠螺母主傳動（或絲杠、螺母可同時傳動）。這是螺紋線性傳動方式的重大突破。最初采用同步帶或齒輪驅動螺母旋轉。近年出現機電一體化的直驅第二代產品&mdash&mdash空心伺服電機直驅旋轉滾珠螺母組合單元。推出第二代產品的企業包括：rexroth、ina、thk、南京工藝等。

2.內冷型滾珠螺母

在用滾珠絲杠驅動的伺服進給系統中，抑制熱變形多采用對空心滾珠絲杠實施強制循環冷卻以及預拉伸等措施。實際上，在滾動過程中滾珠絲杠的螺紋部分是屬于隨滾珠螺母軸向位移變化的移動熱源，而滾珠螺母內部在運轉的全過程自始至終都處于產生摩擦熱的封閉狀態，是散熱條件差的連續熱源，應該是抑制熱變形的重要環節。基于這種分析判斷，近年來不少知名企業研發出滾珠螺母內部循環致冷的新結構，它能更有效地抑制高速運動時的溫升。其制冷效果更佳。在近兩年的國際機床展會上，nsk、hiwin、南京工藝都推出了這類新產品。南京工藝在cimt2013展會上展出的用于高速數控機床的dkfb系列滾珠螺母內冷型精密高速滾珠絲杠副，這是該公司承擔數控機床國家重大專項的成果之一。該新產品對循環滾珠鏈和返向機構進行了流暢性的優化設計，采用變位預緊，提高剛度，dn值可達15萬以上，精度可達p1級/3m。

3.集&ldquo導向&rdquo與&ldquo檢測&rdquo功能于一體的高精度智能滾動直線導軌副

在cimt2013展會上，廣東凱特精機公司與南京工藝都展示了帶磁柵測量系統的滾

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