滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌的現(xiàn)狀及技術(shù)動(dòng)向

要提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，就要提高機(jī)床的速度。 圖1所示的是從1996年到2002年在日本國際機(jī)床展上展出的加工中心的速度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，Y軸是臺(tái)數(shù)，X軸是快進(jìn)速度。在日本，機(jī)床的進(jìn)給速度每年都在刷新，明顯呈高速化趨勢。例如，速度為60m/min的機(jī)床，每年都在增加，這些機(jī)床都大量使用NSK的產(chǎn)品。在中國，已開始生產(chǎn)速度為60m/min的加工中心，由此，對(duì)高速滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的需求也會(huì)有快速的增加。
NSK從1916年開始開發(fā)制造軸承，已經(jīng)具有90年生產(chǎn)軸承和45年生產(chǎn)滾珠絲杠的歷史。最近幾年，NSK還開發(fā)出了高速靜音滾珠絲杠，高負(fù)荷滾子直線導(dǎo)軌，這將對(duì)中國發(fā)展高性能機(jī)床提供有力的支持。軸承制造技術(shù)是NSK的強(qiáng)項(xiàng)，以此滾動(dòng)技術(shù)為基礎(chǔ)， 不斷開發(fā)生產(chǎn)滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、主軸單元以及幾乎使用于機(jī)床各個(gè)部分的所有滾動(dòng)部件。在上個(gè)世紀(jì)80年代，在日本國內(nèi)機(jī)床業(yè)數(shù)控化的進(jìn)程中，NSK的精密軸承和精密滾珠絲杠擔(dān)當(dāng)了一個(gè)非常重要的角色。
在幾年前，日本國內(nèi)就開始生產(chǎn)速度超過100m/min的機(jī)床。為滿足其高速的需求，NSK開發(fā)了DN值達(dá)22萬（DN=軸徑ｘ轉(zhuǎn)數(shù)），靜音、且?guī)в行碌臐櫥Y(jié)構(gòu)、新循環(huán)方式的BSS系列高速滾珠絲杠。
機(jī)床的高速化，高加減速度的要求，使得滾珠絲杠的負(fù)載不斷增加。為了滿足高速的要求,一般來講可選用大的導(dǎo)程滾珠絲杠，但是，選用大導(dǎo)程的滾珠絲杠會(huì)引起負(fù)荷能力不足、剛性不足的問題。NSK所開發(fā)的新BSS系列高速滾珠絲杠(  圖2)，具有低噪音，低震動(dòng)的特征。由于采用了新的循環(huán)方式，其DN值也就是軸徑和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積可達(dá)到22萬，比現(xiàn)有的產(chǎn)品提高1倍。而且，噪音可降低5到7個(gè)分貝。另外，由于不帶鋼球循環(huán)管，與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比較，螺母的外徑可以減小15%～30%。根據(jù)需要，還可加上高防塵密封蓋及免維護(hù)的自動(dòng)潤滑元件K1。并有中導(dǎo)程和大導(dǎo)程許多規(guī)格，其產(chǎn)品得到了日本許多大型機(jī)床廠家的好評(píng)。
20多年來，NSK主要致力于開發(fā)直線球?qū)к?。?003年開始生產(chǎn)銷售直線滾子導(dǎo)軌RA系列產(chǎn)品,其產(chǎn)品在負(fù)荷、剛性、運(yùn)動(dòng)性能等方面都優(yōu)于目前其他生產(chǎn)商的同類產(chǎn)品。
在剛性方面，由于采用了FEN解析技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得其內(nèi)部變形達(dá)到最小，對(duì)于滑塊來講，其開口部的變形就小，從而確保了其達(dá)到最優(yōu)化的剛性。
最近幾年，中國的汽車行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。到2010年，中國國內(nèi)的汽車年產(chǎn)量預(yù)計(jì)可達(dá)1000萬臺(tái)之多。汽車行業(yè)的發(fā)展又帶動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，其中注塑機(jī)的需求亦大幅度得到增長。注塑機(jī)的需求，不但在汽車行業(yè)，在中國作為支柱產(chǎn)業(yè)的IT、半導(dǎo)體行業(yè)亦有大量的需求，并且對(duì)其產(chǎn)品提出了高精度、高性能、高效率的要求。注塑機(jī)專用絲杠――HTF系列就是應(yīng)這種需求發(fā)展起來的.
目前，在中國國內(nèi)生產(chǎn)的注塑機(jī)基本上是液壓式的。最近幾年，電動(dòng)式注塑機(jī)在日本得到了急速的發(fā)展。電動(dòng)式注塑機(jī)與液壓式注塑機(jī)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)方式，電動(dòng)式注塑機(jī)不是以液壓來驅(qū)動(dòng)而是以伺服電機(jī)、滾珠絲杠來驅(qū)動(dòng)的。到目前為止，在日本國內(nèi)，電動(dòng)式注塑機(jī)已占到注塑機(jī)總量的75%。根據(jù)本公司的調(diào)查資料，電動(dòng)式對(duì)于液壓式的比率在逐年增加，電動(dòng)式注塑機(jī)最大已做到了1000t。
液壓式注塑機(jī)向電動(dòng)式注塑機(jī)轉(zhuǎn)化，主要需要進(jìn)行改造的部分是注塑部分和合模部分，其它還包括注塑嘴定位部、脫模部。其中注塑和合模部分要求很高的負(fù)荷承受能力，特別是注塑部分的滾珠絲杠，需把粘度較高的塑性材料以高速射出，并加以保持，以20～150mm的行程，以100～250mm/sec的比較慢的速度，在高負(fù)荷的狀態(tài)下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)。所以對(duì)于注塑部分的滾珠絲杠，要求能在小行程下運(yùn)動(dòng)并具有良好的承受高負(fù)荷的能力是滾珠絲杠在設(shè)計(jì)上必須注意的。
由于注塑機(jī)的電動(dòng)化，就對(duì)滾珠絲杠的承載能力提出了要求，為滿電動(dòng)式注塑機(jī)的高負(fù)荷要求，NSK開發(fā)了處于世界領(lǐng)先水平的注塑機(jī)專用絲杠――HTF系列滾珠絲杠，目前在日本的電動(dòng)式注塑機(jī)的市場占有率達(dá)80%。HTF系列大負(fù)荷滾珠絲杠的外形。
機(jī)床業(yè)與其他行業(yè)一樣，必須關(guān)注環(huán)保的問題，因此，在潤滑油的使用、廢油處理等方面有一定的限制。為此，NSK開發(fā)了可長期免維護(hù)的自動(dòng)潤滑元件K1 ，可使用在軸承、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌上，并承諾可運(yùn)行5年或1萬km免維護(hù)。一個(gè)裝有K1和不裝有K1的導(dǎo)軌的實(shí)際使用比較例子，其用途是用在汽車焊接生產(chǎn)線上的機(jī)器人,使用環(huán)境非常惡劣。原來未使用K1時(shí)，不滿一年就會(huì)因潤滑不良而發(fā)生鋼球阻塞等故障。由照片亦可看到鋼球及導(dǎo)軌有生銹的情況。用了K1，使用一年后進(jìn)行分解觀察，鋼球和滾道磨損很少，亦沒有發(fā)生生銹的情況，使用情況良好。NSK在世界各地設(shè)有4所技術(shù)研究中心（日本、美國、歐洲、中國），技術(shù)研究中心擔(dān)負(fù)著產(chǎn)品開發(fā)研究所需的評(píng)價(jià)試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)和產(chǎn)品品質(zhì)的驗(yàn)證等的任務(wù)，具有世界一流的技術(shù)力量。技術(shù)研究中心對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的研究成果，對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)和產(chǎn)品品質(zhì)的管理起到了很大的作用，使得NSK的產(chǎn)品得到了客戶的充分信賴。

NSK以持有世界第一的滾珠絲杠市場占有率而自豪，軸承的市場占有率在日本國內(nèi)為第一，世界為第三，直線導(dǎo)軌的市場占有率為世界第三。滾珠絲杠在速度、精度等的主要技術(shù)參數(shù)上，在行業(yè)中處于最高水平，走在世界機(jī)床及產(chǎn)業(yè)水平的前端。

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