破解特殊航材加工 高重精滾動功能部件實現配套
2013-5-21 來源： 作者：
在高檔數控機床與基礎制造裝備國家科技重大專項中，南京工藝裝備制造有限公司（以下簡稱南京工藝）先后承擔了高速、重載、精密滾珠絲杠及直線導軌研制和高速、重載、精密滾動功能部件產業化關鍵技術開發與應用研究兩個課題。
高速龍門五軸加工中心產品主要用于航空制造業復雜特殊材料的加工，其對滾珠絲杠副、滾動直線導軌副在精度、有效行程、軸速度，以及滾動功能部件在噪音、溫升等方面都有很高的要求。
針對上述要求，南京工藝確定了該機床配套用滾動功能部件存在的兩大技術難點：即Y軸滾珠絲杠副以及X軸直線導軌副對高速、重載、精密等方面的高要求。
由于Y軸滾珠絲杠副慣量大，選擇多大導程、何種循環結構以及如何驅動可實現高速度，采用多大滾珠可實現高承載，如何抑制溫升等均成為項目的難點。而X軸直線導軌副采用何種結構型式滿足高速、高剛性重載要求，對于6米長度如何確保導軌副精密要求仍是項目的難點。
面對上述一系列技術難點，南京工藝利用產學研用協同創新模式，成功開發系列高速、重載、精密滾動功能部件。
在高速、重載、精密滾珠絲杠副開發方面：采用以螺母旋轉為主驅動的方式解決絲杠副慣量大的問題，同時采用絲杠中空強冷抑制溫升。面對絲杠既要實現高速又要具備高剛性和承載的實際矛盾，將絲杠副采用特殊循環返向結構設計，應用動力學理論及CAE仿真技術，對循環返向結構進行優化設計；搭建構建滾珠絲杠副的低階和高階剛度模型，對滾珠絲杠副的接觸變形的模型進行研究，合理選擇絲杠副的導程和滾珠直徑，確保絲杠副具有高承載和高剛性。在關鍵工藝上，研究磨削顫振與燒傷現象的識別方法，并通過對機床動態特性的測量與分析，找出機床動態特性對滾珠絲杠磨削質量的影響規律，減少與消除磨削顫振與燒傷現象的磨削工藝方法，保證滾珠絲杠的表面質量。建立大導程內螺紋干涉磨的數學模型，通過實時修正砂輪截面形狀，解決大導程滾珠螺母滾道的精密磨削瓶頸。
在高速、重載、精密直線導軌副方面，為滿足高剛性重載，導軌副采用彈性變形小的滾柱為滾動體，并通過對圓柱型滾動體接觸剛度及摩擦機理研究，對滾道截面形狀進行優化設計，提高以滾柱為滾動體的滾動導軌副的動靜負載，實現超高剛性。
為滿足導軌副的高速運轉及低噪音，設計中通過在滾柱間隔中增加保持鏈的方式，以消除滾動直線導軌副在高速運行時滾動體之間的逆向阻礙和碰撞，使滾動體能夠保證流暢穩定的滾動，加之改善循環系統的結構件，使得導軌副在高速運行時噪音及發熱量大為降低，實現了導軌副的高速、高精運動。
與此同時，為驗證上述產品的結構設計和制造，南京工藝還同步搭建了高速滾珠絲杠及高速滾動直線導軌試驗臺，制定絲杠、導軌在高速狀態條件下精度、噪聲、溫升、加速度等性能測試規范，并對高速滾珠絲杠及高速滾動直線導軌開展性能試驗研究。
據悉，在國家科技重大專項的實施過程中，南京工裝還先后為高速龍門五軸加工中心、五軸聯動加工中心、精密臥式加工中心、高速立式加工中心提供全面配套，有效推動了數控機床專項產品的實施和發展。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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