NSK 驱动机床自动化

　　NSK 作为滚珠丝杠，直线导轨，精密轴承等驱动功能部件厂家的领头羊，一直在挑战机床的高速极限。我们采取多项最新技术，在实现超高速的同时，还实现了机床的超高刚度及超高精度。

　　1. 加工技术实现高精度大导程

　　要实现超高速驱动，必须考虑导程和转速的平衡。NSK 采用对电机要求较低的转速3000min-1 和大导程80mm（轴径φ50mm）的滚珠丝杠实现了240m/min．　　

　　滚珠丝杠因为有导程角度存在，加工时砂轮倾斜角大，螺母长时沟槽加工困难，NSK 近几年不断创新加工技术，大导程的螺母加工长度有很大提高，从而实现高负荷容量。　　

　　虽然采用了大导程，因近年来伺服电机的编码器分辨率大大提高，可选用相对高分辨率的编码器解决最小驱动长度。举例：导程80mm，选用100 万分割 / rev 分辨率的编码器，驱动长度最小可设定至0.08μm。

　　2. 丝杠高速旋转技术　　

　　丝杠自身形成有钢球无限循环的路径，钢球公转速度增加，钢球在循环路径内重复冲击力也增加。对路径内各个部件形成损伤。丝杆旋转速度极限是丝杆轴径d [mm] 和转速n[min-1] 的乘积d·n 值来决定。

　　3. 高加减速　　

　　要实现机床的高效率，驱动还必须是高加减速。为了保证高加减速时所需的大扭矩，在驱动滚珠丝杠两端配置马达采用双驱动模式。另外还要考虑到驱动系统各个部位的轻量化和减少旋转部位的转动惯量也很重要。通过这些方案可以实现最高快移速度240m/min，加速度5G 的驱动系统。可比市场主流高速机种（60m/min 1.5G）的效率提高3 倍。

　　4. 丝杠的长寿命技术

　　输送速度，加减速增大，必将伴随着轴向载荷增加。为保证高负荷容量和高刚度，必须增加负载钢球数。一般说来大导程会降低单位长度的有效圈数从而在钢球数上处于不利位置。图为4 头丝杆的透视图。螺母内大约有600 个钢球，实现长寿命和高刚度。

　　5. 驱动系统精度提高（对丝杠进行强行冷却）　　

　　因为丝杠高速旋转，滚动摩擦引起的温升增大，丝杠轴温升会大大降低定位精度。要抑制丝杠温升有，① 抑制发热，② 增加散热（强行冷却）等方法。

　　① 抑制发热的方法（减少摩擦力矩及转数）　　

　　通常预紧力为最大载荷的1/3 左右，增加预紧力可以增加螺母刚度，但预紧力过大会使寿命变短，系统发热量太大。所以最大载荷和要求刚度必须明确，这样才能保证选用最佳预紧量。另外，要求最快速度定下来后，转速是跟导程成反比。增大导程在减少支撑轴承发热方面也是非常有效的。还有，润滑方式也很重要，润滑剂的粘度及搅拌抗力形成的摩擦也是发热源，选用时也要注意。

　　② 增加散热的方法　　

　　丝杠散热一般由丝杠表面向周围环境（空气），向丝杠轴两端，向螺母座的3 种方式。如果加上强行冷却，散热效果会数十倍增加，是最有效的抑制温升的手段。

　　6. 驱动系统的高刚度技术（滚珠丝杠的支撑构造）　　

　　滚珠丝杠驱动系统的刚度关系到固有频率会影响到伺服系统的性能。产生的空转等也会直接影响到加工品质。丝杠驱动系统的轴向刚度由螺母刚度（钢球跟沟槽间的弹性变量）· 丝杠轴· 支撑轴承等决定。一般说来轴的刚度是最弱的，而轴的支撑方式不同刚度变化也很大。　　

　　采用固定- 固定的支撑方式可让刚度最大化，对实现高精度最为有利。但是不能吸收因温升引起的轴向伸长量。那时候也虽然可采用两端的轴承对丝杠轴预拉伸，这种固定- 半固定的安装方法在预拉伸力的有效范围内是可以达到跟固定- 固定的支撑方式一样的刚度，但温度上升或载荷过大，预拉升力失去效用时就会造成刚度和精度低下。所以要实现高刚度的驱动系统还是必须用前述方法有效地减少丝杠温升。   

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