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1） 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*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φ>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（φ>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。

2） 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?？招慕z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。

3） 在滾珠上做足文章。在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠的自旋速度、公轉(zhuǎn)速度、離心力、陀螺力矩都很大，滾珠相互間的撞擊、進(jìn)出反向機(jī)構(gòu)時(shí)的瞬間沖擊力也很大。解決這個(gè)問(wèn)題有四個(gè)辦法:①通過(guò)對(duì)滾珠鏈優(yōu)化計(jì)算，適當(dāng)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Si3N4氮化硅陶瓷球。Si3N4陶瓷與GCr15軸承鋼物理性能對(duì)比表

滾動(dòng)體材料 硬度HRC 密度g/cm2 彈性模量N/mm2 熱膨脹系數(shù)×10-6℃ 熱導(dǎo)率W/（m·K） GCr15 62～64 7.85 2.1×105 12.4 41.87～50.24 Si3N4 78 3.2 3.2×105 3.4 29.31

 

從上表可看出：Si3N4熱壓氮化硅陶瓷球具有硬度高、密度?。ú坏戒撉虻囊话耄椥阅Ａ看?、熱膨脹系數(shù)小、磨損慢和壽命高等特點(diǎn)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可大大減小滾珠的離心力（見下圖）和進(jìn)出反向機(jī)構(gòu)的沖擊力，由于滾動(dòng)體的旋滾比（V自旋/（V滾動(dòng)）減小，使自旋運(yùn)動(dòng)引起的滑移摩擦減少，從而降低絲杠副的噪聲和溫升，使d0·n值得到提高。我國(guó)洛陽(yáng)軸承研究所和山東工業(yè)陶瓷研究院等單位在“八•五”期間就開展了陶瓷球和混合軸承的研究，深圳南玻結(jié)構(gòu)陶瓷公司已能生產(chǎn)3級(jí)精度的陶瓷球。

4）改進(jìn)滾珠螺母結(jié)構(gòu)。包括三個(gè)方面:①改進(jìn)預(yù)加負(fù)荷的方式，對(duì)預(yù)緊力Fp實(shí)施動(dòng)態(tài)控制。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為保持滾珠絲杠副在全行程范圍內(nèi)剛度和精度不發(fā)生變化，必須使Fp不丟失，動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tp恒定。國(guó)外研制出一種可在工作過(guò)程中連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)緊力的裝置。該裝置包括調(diào)節(jié)器（壓電陶瓷）和傳感器，將其配置在雙螺母之間，當(dāng)預(yù)緊力Fp在工作中發(fā)生變化時(shí)（絲杠中徑的不一致性也會(huì)導(dǎo)致Fp變化），由傳感器發(fā)出信號(hào)，利用CNC 控制系統(tǒng)發(fā)出指令通過(guò)調(diào)節(jié)器的膨脹和壓縮對(duì)預(yù)緊力進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)償。國(guó)內(nèi)華東理工大學(xué)曾在1990年前研制出PVF2壓電薄膜預(yù)緊力傳感器，可對(duì)預(yù)緊力直接測(cè)量。②滾珠在進(jìn)出反向機(jī)構(gòu)時(shí)會(huì)重復(fù)產(chǎn)生布里涅耳（Brinell）效應(yīng)，即布氏撞擊耗損，在高速時(shí)這種重復(fù)撞擊尤為明顯，并伴有噪聲。因此應(yīng)針對(duì)高速的要求對(duì)循環(huán)反向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這方面的工作包括:內(nèi)循環(huán)反向結(jié)構(gòu)及回珠槽曲線參數(shù)的優(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(shí)“軟著陸”；外循環(huán)導(dǎo)珠管采用高強(qiáng)度厚壁合金材料、加大曲率半徑、對(duì)管壁和管舌實(shí)施強(qiáng)化處理；反向器和導(dǎo)珠管在滾珠螺母體上的坐標(biāo)位置優(yōu)化布局等。③其它減振減噪措施有：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(qiáng)度工程塑料并將導(dǎo)珠管外露部分全部復(fù)蓋；在絲杠軸行程端部配置緩沖減振器等。

5）對(duì)滾珠絲杠副實(shí)施雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。用一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠軸。另一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)以相反方向驅(qū)動(dòng)由軸承支撐的滾珠螺母，這樣在不增加絲杠轉(zhuǎn)速的情況下，工作臺(tái)的進(jìn)給速度幾乎可提高一倍。

6）當(dāng)絲杠行程很長(zhǎng)時(shí)，可將“絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)→螺母移動(dòng)”的絲杠驅(qū)動(dòng)方式改為“絲杠固定，螺母一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊移動(dòng)”的螺母驅(qū)動(dòng)方式。其好處在于消除了臨界轉(zhuǎn)速Nc的限制，避免了長(zhǎng)絲杠在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一系列令人煩腦的問(wèn)題。

7）采用PVD涂層改善滾珠絲杠副的摩擦特性。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，在螺紋滾道、滾珠反向通道、鋼球表面采用PVD涂層可使高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩降低10%左右，并明顯減少鋼球在非純滾動(dòng)的 “滑移”過(guò)程中對(duì)螺紋滾道的擦傷，降低溫升，提高運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，延長(zhǎng)使用壽命。當(dāng)采用導(dǎo)程PA=40mm時(shí)，移動(dòng)線速度可達(dá)120m/min。