產品結構創(chuàng)新是實現(xiàn)高度化的基礎

        1.適度增大滾珠絲杠副導程和螺紋頭數是實現(xiàn)高速化最佳選擇

        目前我國螺旋升角為入＝9°~17°大導程滾珠絲杠副已能批量生產。但是由于螺紋磨床傳動鏈誤差“基因”遺傳，導程越大，導程精度越難提高。因此兼顧精度需求，導程P的增大要適度，例如名義直徑與導程的匹配d.xP,以40mmx20mm,50mmx25mm,50mmx30mm等為宜，線速度均可達到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，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行中的平穩(wěn)性。雖然超大導程滾珠絲杠副（λ>17°)可以獲得更高線速度，但很難滿足精度和加（減）速度要求。

        2.優(yōu)化滾珠結構、材質及排列方式

        在高速運動時，滾珠的自旋速度、公轉速度、離心力、陀螺力矩都很大，滾珠相互間的撞擊、進出反向機構時的瞬間沖擊力也很大。解決這個問題有四個辦法：①通過對滾珠鏈優(yōu)化計算，適當減小滾珠直徑；②采用空心鋼球；③將滾珠鏈中的滾珠按一大一小間隔排列；④采用Si,N,氮化硅陶瓷球。Si,N,陶瓷與GCr15軸承鋼物理性能對可看出：Si,N,熱壓氮化硅陶瓷球具有硬度高、密度?。ú坏戒撉虻囊话耄?、彈性模量大、熱膨脹系數小、磨損慢和壽命高等特點，在高速運轉時可大大減小滾珠的離心力和進出反向機構的沖擊力，由于滾動體的旋滾比（vn/v動）減小，使自旋運動引起的滑移摩減少，從而降低絲杠副的噪聲和溫升，使Dn值得到提高。

        3.改進滾珠螺母結構

        包括三個方面：①改進預加負荷方式，對預緊力F.實施動態(tài)控制。在高速運轉時為保持滾珠絲杠副在全行程范圍內剛度和精度不發(fā)生變化，必須使F.不丟失，動態(tài)預緊轉矩T.恒定。國外研制出一種可在工作過程中連續(xù)自動調節(jié)預緊力裝置。該裝置包括調節(jié)器（壓電陶瓷）和傳感器，將其配置在雙螺母之間，當預緊力F.在工作中發(fā)生變化時（絲杠中徑的不一致性也會導致F.變化），由傳感器發(fā)出信號，利用CNC控制系統(tǒng)發(fā)出指令通過調節(jié)器的膨脹和壓縮對預緊力進行適時補償。國內南京理工大學曾在1990年前研制出PVF2壓電薄膜預緊力傳感器，可對預緊力直接測量。②滾珠在進出反向機構時會重復產生布里涅耳（Brinell)效應，即布氏撞擊耗損，在高速時這種重復撞擊尤為明顯并伴有噪聲。應針對高速的要求對循環(huán)反向機構進行優(yōu)化設計，包括內循環(huán)反向結構及回珠槽曲線參數優(yōu)化；采用高含油、高密度纖維減摩材料使?jié)L珠在循環(huán)時“軟著陸”；外循環(huán)導珠管采用高強度厚壁優(yōu)質合金材料、加大曲率半徑、對管壁和管舌實施強化處理。③其他減震減噪措施：在滾珠螺母體周邊配置防噪聲套管；外插管的固定采用高強度工程塑料將導珠管外漏部分全部覆蓋，在絲杠軸行程端部配置緩沖減震器。