在高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)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(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究兩個課題。

　　高速龍門五軸加工中心產(chǎn)品主要用于航空制造業(yè)復(fù)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(shù)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(huán)結(jié)構(gòu)以及如何驅(qū)動可實現(xiàn)高速度，采用多大滾珠可實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(shù)難點，南京工藝利用產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新模式，成功開發(fā)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(fā)方面：采用以螺母旋轉(zhuǎn)為主驅(qū)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(xiàn)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(huán)返向結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)用動力學理論及CAE仿真技術(shù)，對循環(huán)返向結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計;搭建構(gòu)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(guān)鍵工藝上，研究磨削顫振與燒傷現(xiàn)象的識別方法，并通過對機床動態(tài)特性的測量與分析，找出機床動態(tài)特性對滾珠絲杠磨削質(zhì)量的影響規(guī)律，減少與消除磨削顫振與燒傷現(xiàn)象的磨削工藝方法，保證滾珠絲杠的表面質(zhì)量。建立大導程內(nèi)螺紋干涉磨的數(shù)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(yōu)化設(shè)計，提高以滾柱為滾動體的滾動導軌副的動靜負載，實現(xiàn)超高剛性。

　　為滿足導軌副的高速運轉(zhuǎn)及低噪音，設(shè)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?jié)L動體能夠保證流暢穩(wěn)定的滾動，加之改善循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件，使得導軌副在高速運行時噪音及發(fā)熱量大為降低，實現(xiàn)了導軌副的高速、高精運動。

　　與此同時，為驗證上述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)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(tài)條件下精度、噪聲、溫升、加速度等性能測試規(guī)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(jù)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(lián)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(shù)控機床專項產(chǎn)品的實施和發(fā)展。