直线导轨和滚珠丝杠的发展趋势

直线导轨和滚珠丝杠的发展趋势

我国滚动功能部件行业生产不集中、产品品种单一、含金量偏低、尚无一个在国际上有影响力的知名品牌，已成为国产数控机床发展的瓶颈。因此，加快实现我国滚动功能部

件产业化很有必要。

滚动功能部件产品包括：滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、滚珠花键、滚珠导套、直线运

动部件、坐标工作台、自锁器等。它们以"滚动"为特征，具有高效省能、精密定位、精密

导向、对CNC指令反应快速以及传动的高速性、同步性、可逆性等功能，是数控机床和机电一体化产品不可替代的关键配套件，也是符合21世纪生态、环保理念的重要基础零部件。它们产品虽小，却集成了精密零部件制造的许多关键技术。由于它们的标准化、系列化、通用化程度很高，又有广阔的市场，十分有利于组织专业化大批量生产。

行业现状

目前我国滚动功能部件生产企业有50家（不含台湾省），研究院所、高校共3家，企

业附属研究机构3个。生产滚珠丝杠的企业有48家，年产值可达6.5亿元，生产滚动直线导轨的企业有6家（其中4家同时生产滚珠丝杠），年产值可达1.5亿元。在50家企业中，生产规模大、工艺装备较齐全、产量大、品种多的企业有6家，其余绝大部分企业规模小、产量不高、产品品种单一。

国产滚动功能部件在装备制造业中已应用于多个领域：上至"风云二号"卫星、导弹制导系统、太空舱空间传动装置、雷达装置、空港设备，下至各类数控机床、IT产业、冶金设备、铁道车辆、核电站、塑料机械、医疗器械等。

从全球范围看，我国滚动功能部件产业虽然是制造厂商最多的国家，但生产不集中、分

布不合理、总产量和产值不高，除少数重点骨干企业的部分产品达到或接近国外水平外，

多数企业只能生产中低档产品，且品种单一、含金量偏低，至今尚无一个在国际上有影响

力的知名品牌，尚无一家上市公司。

我国滚动功能部件产业与国外的主要差距是：专业生产水平不高；信息化管理滞后；产

业化进程缓慢；个性化服务跟不上。从产品总体水平看，我们处于发达国家名牌产品之下，发展中国家之上的中偏上水平，中低档产品与国外同类产品差距较小或基本持平，但生产

效率却远远低于国外。而高性能、高档次的产品（高速、高精度、特高精度、低噪音等）

与NSK、THK、Rexroth等知名企业有明显差距，成为制约国产高档数控机床发展的瓶颈。

国外发展趋势

国外滚动功能部件产业的总体水平和产品发展走势有以下特点：

生产规模大，信息化管理水平高，以大规模集约化制造的成本和速度，提供全方位满足用户个性化需要的众多系列产品。

滚珠丝杠、直线导轨的现状及技术动向

中国作为世界上最大的机床消费国，制造业已经发展成为一个支柱产业。由于汽车工业的发展，对机床的速度和效率都提出了新的更高的要求。据了解，目前中国机床的数控化率

发展很快。日本机床的数控化率从开始的40%提高到目前90%的水平，大约花了15年的

时间，从中国现在发展的速度来看，如要达到目前日本的水平，估计不需要花费这么多的

时间，提高数控机床功能零部件的性能和质量已经成为中国机床工业发展的当务之急。

为实现其高性能，中国生产的机床在驱动上使用高精度滚珠丝杠的比率有了很大的提高。目前机床采用的滚珠丝杠，有价格较低的国产的，也有精度较高的日本和欧洲等进口产品。使用进口产品往往是在那些对加工速度、精度、寿命及稳定性方面有较高要求的机床。

随着机床速度的提高，导轨的使用也由滑动向滚动转化。在中国，由于机床速度较低及制造成本上的原因，滑动导轨的使用还占大多数，但使用滚珠导轨和滚柱导轨的机床数量

在急速上升。由于滚动导轨具有高速、长寿命、可加预压、安装方便等方面的优点，随着

对机床性能及数控化要求的提高，滚动导轨使用比率的提高是必然的趋势。（1996年到2002年JIMT展会加工中心的移动速度左竖轴展出的台数，横轴机床移动速度）要提高

机床的生产效率，就要提高机床的速度。

从1996年到2002年在日本国际机床展上展出的加工中心的速度统计数据，Y轴是台数，X轴是快进速度。在日本，机床的进给速度每年都在刷新，明显呈高速化趋势。例如，速度为60m/min的机床，每年都在增加，这些机床都大量使用NSK的产品。在中国，已

开始生产速度为60m/min的加工中心，由此，对高速滚珠丝杠和直线导轨的需求也会有

快速的增加。

NSK从1916年开始开发制造轴承，已经具有90年生产轴承和45年生产滚珠丝杠的历史。最近几年，NSK还开发出了高速静音滚珠丝杠，高负荷滚子直线导轨，这将对中国发

展高性能机床提供有力的支持。轴承制造技术是NSK的强项，以此滚动技术为基础，不断

开发生产滚珠丝杠、直线导轨、主轴单元以及几乎使用于机床各个部分的所有滚动部件。

在上个世纪80年代，在日本国内机床业数控化的进程中，NSK的精密轴承和精密滚珠丝

杠担当了一个非常重要的角色。

在CCMT2006上NSK将展出一些先进的产品。

在几年前，日本国内就开始生产速度超过100m/min的机床。为满足其高速的需求，NSK开发了DN值达22万（DN=轴径ｘ转数），静音、且带有新的润滑结构、新循环方

式的BSS系列高速滚珠丝杠。

机床的高速化，高加减速度的要求，使得滚珠丝杠的负载不断增加。为了满足高速的要求,一般来讲可选用大的导程滚珠丝杠，但是，选用大导程的滚珠丝杠会引起负荷能力不足、刚性不足的问题。NSK所开发的新BSS系列高速滚珠丝杠具有低噪音，低震动的特征。由

于采用了新的循环方式，其DN值也就是轴径和转数的乘积可达到22万，比现有的产品

提高1倍。而且，噪音可降低5到7个分贝。另外，由于不带钢球循环管，与现有同类产

品相比较，螺母的外径可以减小15%～30%。根据需要，还可加上高防尘密封盖及免维护

的自动润滑元件K1。并有中导程和大导程许多规格，其产品得到了日本许多大型机床厂家

的好评。

RA系列

20多年来，NSK主要致力于开发直线球导轨。

在刚性方面，由于采用了FEN解析技术进行优化设计，使得其内部变形达到最小，对

于滑块来讲，其开口部的变形就小，从而确保了其达到最优化的刚性。

最近几年，中国的汽车行业发展势头迅猛。到2010年，中国国内的汽车年产量预计可达1000万台之多。汽车行业的发展又带动了其他行业的发展，其中注塑机的需求亦大幅度得到增长。注塑机的需求，不但在汽车行业，在中国作为支柱产业的IT、半导体行业亦有大量的需求，并且对其产品提出了高精度、高性能、高效率的要求。注塑机专用丝杠――HTF系列就是应这种需求发展起来的。

目前，在中国国内生产的注塑机基本上是液压式的。最近几年，电动式注塑机在日本得到了急速的发展。电动式注塑机与液压式注塑机在结构上的主要区别在于驱动方式，电动式注塑机不是以液压来驱动而是以伺服电机、滚珠丝杠来驱动的。到目前为止，在日本国内，电动式注塑机已占到注塑机总量的75%。根据本公司的调查资料，电动式对于液压式的比率在逐年增加，电动式注塑机最大已做到了1000t。

液压式注塑机向电动式注塑机转化，主要需要进行改造的部分是注塑部分和合模部分，其它还包括注塑嘴定位部、脱模部。其中注塑和合模部分要求很高的负荷承受能力，特别是注塑部分的滚珠丝杠，需把粘度较高的塑性材料以高速射出，并加以保持，以20～150mm的行程，以100～250mm/sec的比较慢的速度，在高负荷的状态下，反复运动。所以对于注塑部分的滚珠丝杠，要求能在小行程下运动并具有良好的承受高负荷的能力是滚珠丝杠在设计上必须注意的。

由于注塑机的电动化，就对滚珠丝杠的承载能力提出了要求，为满电动式注塑机的高负荷要求，NSK开发了处于世界领先水平的注塑机专用丝杠――HTF系列滚珠丝杠，目前在日本的电动式注塑机的市场占有率达80%。HTF系列大负荷滚珠丝杠的外形。

机床业与其他行业一样，必须关注环保的问题，因此，在润滑油的使用、废油处理等方面有一定的限制。为此，NSK开发了可长期免维护的自动润滑元件K1，可使用在轴承、滚珠丝杠和直线导轨上，并承诺可运行5年或1万km免维护。

NSK在世界各地设有4所技术研究中心（日本、美国、欧洲、中国），技术研究中心担负着产品开发研究所需的评价试验、寿命试验和产品品质的验证等的任务，具有世界一流的技术力量。技术研究中心对产品开发的研究成果，对生产的指导和产品品质的管理起到了很大的作用，使得NSK的产品得到了客户的充分信赖。

NSK以持有世界第一的滚珠丝杠市场占有率而自豪，轴承的市场占有率在日本国内为第一，世界为第三，直线导轨的市场占有率为世界第三。滚珠丝杠在速度、精度等的主要技术参数上，在行业中处于最高水平，走在世界机床及产业水平的前端。