作者：北京機床所精密機電有限公司 肖正義 焦潔 摘 要：介紹了北京機床研究所高速滾珠絲杠副的結構設計及其需注意的事項。介紹了高速滾珠絲杠副的綜臺行程誤差、預緊轉矩以及高速驅動動態特性(定位精度、溫升、速度、加速度)的測量。 關鍵詞：滾珠絲杠副 高速 定位精度 溫升 速度 加速度 測量 現代制造技術的發展突飛猛進，一批又一批的高速數控機床應運而生。它不僅要求有性能卓越的高速主軸，而且也對進給系統提出了很高的要求：(1)Z大進給速度應達到40m/min或更高；(2)加速度要高，達到1g以上；(3)動態性能要好，達到較高的定位精度。 高速滾珠絲杠副是指能適應高速化要求(40 m／min以上)、滿足承載要求且能精密定位的滾珠絲杠副，是實現數控機床高速化首選的傳動與定位部件。 北京機床研究所在承擔“九五”國家重點科技攻關項目“高速滾珠絲杠副測試技術及裝置的開發研究”時，對高速滾珠絲杠副的結構、性能、制造技術、測量技術等進行了研究，并取得了階段性成果。該項研究成果榮獲中國機械工業科學技術進步三等獎。 1 高速滾珠絲杠副的結構設計 滾珠絲杠副的驅動速度V＝Ph×N(Ph為導程，N為絲杠轉速)，因此提高驅動速度的途徑有兩條：其一是提高絲杠的轉速，其二是采用大導程。提高轉速N受do·N值的制約(do為滾珠絲杠的公稱直徑)。上一般do·N≤70000。據日本NSK公司介紹：該公司已將do·N值提高到153000。N增大時，do必須減小，且過分提高轉速會引起絲杠發熱、共振等問題；d0太小也會造成系統剛性差、易變形、影響加工精度，且目前伺服電動機的Z高轉速僅到4000 r／min。導程Ph過大時，不僅增加了滾珠絲杠副的制造難度，精度難以提高，降低了絲杠副承載，而且也增加了伺服電動機的起動力矩。因此，設計高速滾珠絲杠副時要合理選擇絲杠副的轉速N、公稱直徑do與導程Ph。 數控機床常用的滾珠絲杠副結構為：外循環插管式、內循環反向器式。由于高速滾珠絲杠副的導程較大，如用內循環結構，反向器尺寸較長，承載的鋼球數減少，且鋼球高速時流暢性差，是不適合的；而外循環插管式結構簡單，承載能力大，不受導程的限制。因此，被選作高速滾珠絲杠副的結構。 外循環滾珠絲杠副預緊方式主要有三種：增大鋼球直徑、變位導程和墊片。各預緊方式的特點見表1。