■ 中国工业报记者 徐如玉
随着智能制造的兴起,滚珠丝杠副行业作为数控机床核心部件的重要性日益凸显。在高精度、高效率、长寿命和环保节能的市场需求驱动下,该行业迎来了前所未有的发展机遇。然而,其同时面临着技术突破、市场竞争和国际贸易环境变化等多重挑战。中国是全球制造业大国,滚珠丝杠副行业的发展不仅关系到国内高端装备制造业的竞争力,也影响着国家战略安全和经济发展。
日前,南京工艺装备制造股份有限公司 (以下简称 “南京工艺”)副总工程师冯宇在机械装备产学研用协同创新研讨会上表示,我国滚珠丝杠副行业的发展,与我国高端数控机床的性能提升密切相关。滚珠丝杠副传动是目前传动统机械中精度最高也是最常用的传动装置,其效率高,定位精度好,可以逆传动,使用寿命长,同步性好。在数控机床、钢铁冶金、交通、建材、医疗器械、航天、军工、橡塑等领域均有广泛的应用。
我国滚珠丝杆副行业经历了从起步阶段到现代化发展的演变过程。过去,该行业的设计制造主要依赖于逆向工程,即通过购买发达国家的产品进行测绘和仿制。如今,随着技术的进步和市场需求的提升,中国企业开始转向正向研发,即根据用户需求进行正向创新设计。南京工艺便是这一转变的典型代表。该公司是工信部制造业单项冠军示范企业,在滚珠丝杆副相关产品上连续11年销量国内排名居前。公司依托产学研合作,实现了从载荷仿真到结构设计的全流程正向研发。其在 “大型、高速、高精、替代进口”方面独具特色,为雷达、空中加油机、卫星、火箭、核电等提供配套,产品可靠性明显提升。
近年来,滚珠丝杆副行业持续发展,市场规模逐渐扩大,企业在产品创新、研发投入、质量管理等方面取得了显著进展,行业趋向智能化、数字化发展,提高了生产效率和产品性能。
“滚珠丝杠副的工作原理极为简单,即通过旋转运动实现直线运动。”冯宇说,它有五大特点:传动效率高、定位精度高、可以逆传动、使用寿命长以及同步性好。
滚珠丝杠副具备传导精度高、灵敏度好的特点,在需要同步传动的场合,用几套相同导程的滚珠丝杠副可获得良好的同步性能。作为精密机械中的核心转换元件,滚珠丝杠副的精妙之处在于将旋转动能无缝转化为线性位移。滚珠作为高效润滑剂,在精密丝杠和配套螺母之间灵活滚动,不仅实现了能量形式的高效转换,更显著提升了运动的精准度,同时大幅降低了因直接摩擦产生的能量损耗,整体提升了机械系统的运行效率与性能表现。
对智能控制系统而言,精度和稳定性至关重要。现代智能控制系统常常需要处理高精度的操作任务,例如在自动化生产线中进行精细的装配,或者在机器人系统中进行复杂的运动控制。在这些场景下,高精度滚珠丝杠副的作用就显得尤为关键。其优异的精度保证了设备能够按照设定的参数进行精确的运动,从而实现了智能控制系统的高效运作。
面对众多严苛应用环境,高精度滚珠丝杠副对细节的精雕细琢有效遏制了微小误差的滋生,确保了产品品质的恒定与卓越。搭载高精度滚珠丝杠副的智能控制系统能够在长期运行中保持卓越的稳定性能,显著降低了维护开销与停机时间,为生产流程的持续高效与成本优化提供了有力保障。
2009年以后,在 “高档数控机床与基础制造装备” 国家科技重大专项的支持与推动下,国内滚珠丝杠副行业的应用技术研发、试验条件、新产品得到了突飞猛进的发展,开始批量系列化生产,并进一步标准化,产品规格不断更新,质量和产量都有大幅度提高。
在科研方面,该行业对疲劳寿命、额定动静负荷的计算、反向器空间曲面数学模型CAD软件的研究等,都取得了显著的成果。特别在国家科技重大专项的支持下,取得了多项攻关成果。
近年来,滚珠丝杠副传动的应用范围大幅扩展到民用工业和国防工业各部门,相关业内企业如秦川机床、鼎智科技、南京工艺等创新成果显著。以南京工艺为例,自国家数控机床科技重大专项实施以来,该公司作为牵头及参与单位之一,承担了多项专项课题,通过重大专项的实施,加快了重点领域丝杠、导轨产品国产化的步伐。
目前,我国滚珠丝杠副行业在高精度、传动效率、轴向刚度等方面已经达到国际先进水平,并且在数控机床、航空航天、医疗设备等多个领域得到广泛应用。通过不断技术创新和市场拓展,该行业正为中国实现从制造大国向制造强国转变持续作出贡献。