汽车工业、航空航天工业的发展对轻合金的高速切削加工越来越重视，加工中心、工业机器人、CNC锻压机械、FMS及各类数控机床和自动化机械的进给驱动速度不断提高。以加工中心为例，工作台的移动速度在80年代仅为15～20m/min、加速度0.5g左右，90年代中前期为30～50m/min，加速度1g左右，到90年代后期已达60～80时min，加速度1.5g以上，并向更高速度推进。作为伺服进给驱动系统中的重要执行机构—滚珠丝杠副，因具有高效快速、节省能源、零间隙高刚度传动、跟随灵敏、不污染环境且对周边环境的适应性强等特点，始终占据直线运动应用领域的绝大部分市场。为适应高速切削加工的要求，在满足定位精度的同时，如何进一步提高进给速度和加（减）速度成为业内人士当前关注的焦点。

1 精密滚珠丝杠副实现高速化要解决的主要矛盾

　在精度、线速度、加（减）速度都要兼顾的情况下，需要解决以下问题。 滚珠丝杠副的最大工作转速不能超过产生共振的临界转速Nc。Nc与丝杠的材质、螺纹小径、两端支承方式、支承间距等因素有关。随着科学技术的发展，Nc值也在不断提高。 滚珠在螺纹滚道和返向装置中既通畅又可靠地循环滚动的安全转速，可用类似轴承的d0n值表示（d0为滚珠丝杠的名义直径，n为丝杠转速）。要实现高速化，必须通过改进滚珠螺母返向装置、提高制造精度、安装精度和支承刚度来提高d0n值。现在d0n值已由70000提高到150000。 要解决高速化带来的噪声、温升与热变形。据有关试验表明:当未采取减噪、减振措施时，滚珠丝杠转速每增加1000r/min，噪声增高4～5dB（A），滚珠螺母的温度升高5～6℃。以上三点说明:只用增加丝杠的转速来提高进给驱动速度是不明智的。 为了改善滚珠丝杠副的加（减）速度特性，提高对运动指令的快速跟踪能力，必须提高滚珠丝杠轴系的系统刚度和丝杠副的轴向刚度，减小起动和停止瞬间弹性变形。要解决滚珠丝杠副及周边元件在高速运行中的可靠性。

2 产品结构创新是实现高速化的基础

　　适度增大滚珠丝杠副的导程Pn和螺纹头数是实现高速化的最佳选择。我国早在1989年就完成了大导程滚珠丝杠副的“七•五”攻关，螺旋升角为f>9°～17°的大导程滚珠丝杠副已能批量生产。但是由于螺纹磨床传动链误差“基因”的遗传，导程越大，导程精度越难提高。因此，兼顾精度的需求，导程Pn的增大要适度，例如名义直径与导程的匹配d0×Pn以40mm×20mm，50mm×25mm，50mm×30mm等为宜，线速度均可达到60m/min以上。而采用双头螺纹是为了增加滚珠的有效承载圈数，从而提高丝杠副的刚度和承载能力，提高滚珠螺母在高速运行中的平稳性。虽然超大导程滚珠丝杠副（f>17°）可以获得更高的线速度，但它很难满足精度和加（减）速度的要求。
　　空心强冷。在高速运转时丝杠轴的热变形是加工误差的来源之一。同时为了提高系统刚性对丝杠轴预拉伸也会产生热量。解决发热问题的有效办法是将冷却液通入空心丝杠内部进行强制循环冷却。空心丝杠轴还有助于减小高速运转时的惯性，增加丝杠轴的扭曲刚度。北京机床研究所曾于1997年与成都工具研究所合作，完成大型空心滚珠丝杠的深孔加工，并从中摸索出合金钢精密深孔工艺的经验，可在高速滚珠丝杠生产中推广应用。