滚珠丝杠应用

萧瑞华先生：作为机床最主要的基础功能部件，导轨导向系统与滚珠丝杠传动系统极大的影响着机床速度的提升。目前，力士乐的导轨导向系统具有很高的速度和加速度，滚珠导轨导向系统速度可达5 m/s；加速度可达500 m/s²；滚柱导轨导向系统的速度达3 m/s，加速度达150 m/s²（见图1）。

力士乐的滚珠丝杠传动系统采用滚珠内循环模式，改良了运动特性，实现了高速运动。在运行方向上具有较高的刚度，同时具有高精度和低噪声等特点。同直线电机相比，其具有更高的进给力，但是速度和加速度较低，维护要求也相对较高。直线电机在响应速度和定位精度等方面相比滚珠丝杠传动具有更大的优势。但是，采用直线电机的整个机器结构没有缓冲， 所以，控制系统复杂，还需要采取防护措施解决磁铁吸引切屑及散热等问题。另外，直线电机的价格也高于滚珠丝杠。

在要求高运行速度的应用中，力士乐提供了高速系列精密滚珠丝杠产品。配合精密滚压的丝杠，具有滚珠循环功能的特殊端盖的法兰式单螺母是决定系统性能的主要元件。此端盖复合了在一个单体内实现高效切线循环所必须的全部功能，保证了很高的系统稳定性。具有四列滚道的螺母可容纳更多数量的滚珠，从而增大了负载能力。其最大导程为40 mm，直线运动速度可达240 m/min。

Rexroth开发的配驱动螺母FAR的滚珠丝杠传动系统，虽然滚珠丝杠传动系统的丝杠固有频率没有改变，但由于丝杠两端固定不动，省去了回转运动，因此，不会出现由于回转运动而引起的自激频率。另外，力士乐的被驱动螺母也采用了高精密加工，因此，也不会产生自激频率。所以，该方案可允许高转速（高直线速度），而不会产生共振现象。与常规滚珠丝杠传动系统相比，此系统的速度甚至高出了10倍。

图1 博世力士乐公司的滚珠丝杠产品

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