汽車(chē)工業(yè)、航空航天工業(yè)的發(fā)展對(duì)輕合金的高速切削加工越來(lái)越重視，加工中心、工業(yè)機(jī)器人、CNC鍛壓機(jī)械、FMS及各類(lèi)數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)械的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度不斷提高。以加工中心為例，工作臺(tái)的移動(dòng)速度在80年代僅為15～20m/min、加速度0.5g左右，90年代中前期為30～50m/min，加速度1g左右，到90年代后期已達(dá)60～80時(shí)min，加速度1.5g以上，并向更高速度推進(jìn)。作為伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)—滾珠絲杠副，因具有高效快速、節(jié)省能源、零間隙高剛度傳動(dòng)、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對(duì)周邊環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，始終占據(jù)直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的絕大部分市場(chǎng)。為適應(yīng)高速切削加工的要求，在滿足定位精度的同時(shí)，如何進(jìn)一步提高進(jìn)給速度和加(減)速度成為業(yè)內(nèi)人士當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。

精密滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)高速化要解決的主要矛盾

在精度、線速度、加(減)速度都要兼顧的情況下，需要解決以下問(wèn)題。 

第一、滾珠絲杠副的最大工作轉(zhuǎn)速不能超過(guò)產(chǎn)生共振的臨界轉(zhuǎn)速Nc。Nc與絲杠的材質(zhì)、螺紋小徑、兩端支承方式、支承間距等因素有關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，Nc值也在不斷提高。 

第二、滾珠在螺紋滾道和返向裝置中既通暢又可靠地循環(huán)滾動(dòng)的安全轉(zhuǎn)速，可用類(lèi)似軸承的d0n值表示(d0為滾珠絲杠的名義直徑，n為絲杠轉(zhuǎn)速)。要實(shí)現(xiàn)高速化，必須通過(guò)改進(jìn)滾珠螺母返向裝置、提高制造精度、安裝精度和支承剛度來(lái)提高d0n值。現(xiàn)在d0n值已由70000提高到150000。 

第三、要解決高速化帶來(lái)的噪聲、溫升與熱變形。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明:當(dāng)未采取減噪、減振措施時(shí)，滾珠絲杠轉(zhuǎn)速每增加1000r/min，噪聲增高4～5dB(A)，滾珠螺母的溫度升高5～6℃。 

以上三點(diǎn)說(shuō)明:只用增加絲杠的轉(zhuǎn)速來(lái)提高進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度是不明智的。 

為了改善滾珠絲杠副的加(減)速度特性，提高對(duì)運(yùn)動(dòng)指令的快速跟蹤能力，必須提高滾珠絲杠軸系的系統(tǒng)剛度和絲杠副的軸向剛度，減小起動(dòng)和停止瞬間彈性變形。要解決滾珠絲杠副及周邊元件在高速運(yùn)行中的可靠性。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)高速化的基礎(chǔ)

　　第一、適度增大滾珠絲杠副的導(dǎo)程Pn和螺紋頭數(shù)是實(shí)現(xiàn)高速化的最佳選擇。我國(guó)早在1989年就完成了大導(dǎo)程滾珠絲杠副的“七?五”攻關(guān)，螺旋升角為f>9°～17°的大導(dǎo)程滾珠絲杠副已能批量生產(chǎn)。但是由于螺紋磨床傳動(dòng)鏈誤差“基因”的遺傳，導(dǎo)程越大，導(dǎo)程精度越難提高。因此，兼顧精度的需求，導(dǎo)程Pn的增大要適度，例如名義直徑與導(dǎo)程的匹配d0×Pn以40mm×20mm，50mm×25mm，50mm×30mm等為宜，線速度均可達(dá)到60m/min以上。而采用雙頭螺紋是為了增加滾珠的有效承載圈數(shù)，從而提高絲杠副的剛度和承載能力，提高滾珠螺母在高速運(yùn)行中的平穩(wěn)性。雖然超大導(dǎo)程滾珠絲杠副（f>17°）可以獲得更高的線速度，但它很難滿足精度和加（減）速度的要求。
　　第二、空心強(qiáng)冷。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)絲杠軸的熱變形是加工誤差的來(lái)源之一。同時(shí)為了提高系統(tǒng)剛性對(duì)絲杠軸預(yù)拉伸也會(huì)產(chǎn)生熱量。解決發(fā)熱問(wèn)題的有效辦法是將冷卻液通入空心絲杠內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)冷卻。空心絲杠軸還有助于減小高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的慣性，增加絲杠軸的扭曲剛度。北京機(jī)床研究所曾于1997年與成都工具研究所合作，完成大型空心滾珠絲杠的深孔加工，并從中摸索出合金鋼精密深孔工藝的經(jīng)驗(yàn)，可在高速滾珠絲杠生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。