南京工艺装备制造有限公司

1 级超精密滚动直线导轨副的研制

      南京工艺装备制造有限公司创建于1952 年,是我国规模最大的滚动功能部件研发制造基地。公司核心产品滚珠丝杠副、滚动导轨副，将滑动摩擦改变为滚动摩擦，具备高效、节能、绿色等优点，属于技术密集型、资本密集型、管理密集型产品，是智能制造核心零部件，同时也是数控机床、自动化、智能化伺服进给驱动系统中的重要执行单元和《中国制造2025》重点领域产品。广泛应用于高端机床制造业、人工智能、自动化、新能源、半导体、机器人、光伏新能源等行业，以及工业机器人、电动汽车、电动注塑机等多领域市场。

      公司始终走在先进技术前沿，以不断发现的眼光跟踪和掌握国际新技术，经过多年对产品技术研究和改进,掌握了滚动功能部件核心技术。公司主持和参与编制了5 项国家标准和11 项行业标准，获得专利授权45 项，其中9 项发明和36 项实用新型专利。公司以GB/T19580《卓越绩效准则》为管理标准，通过了ISO9001 质量管理体系、ISO14001 环境管理体系、OHSAS18001 职业健康安全管理体系以及ISO10012 测量管理体系AAA 级认证。

      一、背景情况

      随着现代制造技术的不断发展，市场对高精度高性能滚动直线导轨副的应用需求日益提高，然而目前市场上的高精度高性能滚动导轨副产品，特别是应用于高端数控机床的1 级超精密滚动直线导轨副仍以进口为主，不仅价格昂贵，产品交期也长。为满足市场需求，实现国产替代进口的目标，公司开展了1 级超精密滚动直线导轨副试制工作，并经过不懈努力，成功研制出相关产品并交付客户使用。

      二、技术措施
       1. 1级超精密滚动直线导轨副标准

      1 级超精密滚动直线导轨副准确度参数按照行业标准JB/T7175.4-2006《滚动直线导轨副第4 部分：验收技术条件》执行，主要产品性能指标按照企业规范《高速精密滚动直线导轨副性能试验规范》进行测试，主要准确度及产品性能指标如表1 所示。

       主要产品性能指标：GGB45 高速精密滚珠直线导轨副 ：速 度≥48m/min，噪 音≤78dB； GZB45 精密重载滚柱直线导轨副：速度≥ 24m/min，噪音≤78dB。
       2.  1级超精密滚动直线导轨副研制过程中解决的测量问题

      （1）导轨滚道磨削准确度的检测因导轨截形复杂，导轨两侧滚道准确度要求0.003mm，准确度要求高，是困扰公司的检测难题。通过本课题攻关，利用了成型磨削的加工特点，化繁为简，研究试制了新型便携式导轨滚道准确度检测仪（见图1），实现了同时对导轨滚道截形的高效检测，可一次完成导轨滚道中心距、高度尺寸及滚道高度尺寸一致性等导轨滚道截形参数指标的测量。

      便携式导轨滚道准确度检测仪通过专用夹紧装置施加适当的夹紧力，保证测量球头与导轨滚道面紧密贴合，处于稳定的压紧状态。同时通过标准件对测量装置校准，消除误差，完成快速高效的滚道截形参数检测。

      通过以上检测仪的引入，提高了公司在高精度滚动直线导轨副加工中的检测能力，为成功研制并批量生产 1 级超精密滚动直线导轨副奠定了基础。

      （2）滑块滚道磨削准确度的检测因滑块截形复杂，内部结构紧凑，滑块两侧滚道准确度要求为0.003mm，准确度要求高，也一直是困扰公司的检测难题。公司技术及品管检测技术人员经分析论证，采用滑块滚道高效测量仪（见图2）解决了滑块滚道高精度检测的问题。滑块滚道高效测量仪采用对比检测的原理，通过测量待测滑块与标准滑块的各测量点的差值，综合标准滑块的坐标计算出待测滑块滚道实际截形，可迅速完成滑块滚道的测量，测量准确度可达1μm 且测量重复性稳定，整个测量仪操作简单，测量效率高，大大优于传统的手工测量方式。同时，检测仪还具备数据分析功能，通过对检测数据进行分析，可帮助工艺人员及时微量调整加工机床参数，有效保证了滑块滚道截型磨削准确度。

      （3）1 级超精密滚动直线导轨副总成准确度的检测1 级超精密滚动直线导轨副总成准确度在公司6 米高精度大理石检测平台检测，6 米高精度大理石平面度达0.006mm，为1 级超精密滚动直线导轨副检测提供了保障。

      （4）1 级超精密滚动直线导轨副预紧拖动力及产品性能检测滚动直线导轨副高速性能试验仪可对1 级超精密滚动直线导轨副进行产品预紧拖动力及性能检测，装夹操作简单，采用力传感器测量导轨副的预紧拖动力，可自动实时完成对被测滚动直线导轨副预紧拖动力全长范围内正反向拖动力的测量，测量准确度高，重复性好，可量化显示力测量曲线，并将数据存储入数据库。该检测仪预紧拖动力的测量满足《滚动直线导轨副预紧拖动力动态测量与评价方法》要求。同时该检测仪具备导轨副高速跑合及噪声测量功能，可测量规定速度下被测滚动直线导轨副的噪声值，配套声级计符合GB/T3875-2010 要求。

图1  便携式导轨滚道准确度检测仪

图2  滑块滚道高效测量仪

      三、具体成效
       1.  1级超精密滚动直线导轨副研制结论本次1 级超精密滚动直线导轨副研制，产品经国家机床质量监督检验中心检测，研制产品均满足1 级超精密滚动直线导轨副准确度指标及产品性能指标。
       2.  1级超精密滚动直线导轨副配套使用情况1 级超精密滚动直线导轨副作为精密数控机床的主导轨，已经为青海一机XH2310 数控龙门加工中心、济南二机床集团XHV2720×80 定梁龙门移动式数控卧式加工中心、宝鸡秦发高精度数控磨齿机、四川普什宁江机床精密卧式加工中心、沈阳机床精密卧式镗铣床、1 米/1.5 米/3.5 米高精度光栅测长机等中高档数控机床及检测仪器等高精尖场合提供批量滚动供货，实现国产替代进口，为高精尖数控机床设备提供了国产化配套。
       四、感受体会
       公司通过技术创新和先进计量检测技术以及高准确度试验设备，成功研制了1 级超精密滚动直线导轨副，提高了公司产品竞争力。同时为国内多家大型企业提供配套，实现了国产代替进口，为高精尖数控机床设备提供了国产化配套，助力中国制造2025。后期公司将以测量管理体系为基础，借助相关计量主管部门的平台和力量，引进更加先进的计量设备，提高企业产品质量，为实现制造强国梦贡献自己的力量。