NSK轴承成功开发机床用低摩擦滚珠丝杠“MT-Frix™”

发布日期：2021-11-07 访问次数：40

日本精工株式会社（以下简称NSK）通过运用独有的解析技术，精确分析滚珠丝杠内部钢球与沟槽的接触状态，对内部结构进行最优化设计，成功开发了低摩擦滚珠丝杠“MT-Frix™”*¹。新产品与以往产品尺寸相同，在同等刚性*²条件下可降低动摩擦力矩*³。由此大幅减少发热，在保持机床高定位精度的同时节能减排，相比以往可将因动摩擦力矩产生的CO₂排放量最大降低50%。

该产品将于2025年4月21日～4月26日在北京 “第十九届中国国际机床展览会（CIMT2025）”上展出。产品计划于2025年4月开始接受订单，预计到2027年，可实现5亿日元的年销售额。

通过运用NSK轴承独有的解析技术，对钢球与沟槽的接触状态分析，开发最优内部结构
采用最优内部结构，在保持与以往产品相同尺寸、同等刚性（抗形变能力）情况下，降低动摩擦力矩并大幅减少发热
与以往产品相比，在维持高定位精度的同时，因动摩擦力矩产生的CO₂排放量最大可降低50%

◎ 开发背景

滚珠丝杠安装在机床的直线驱动部位，负责加工工具和工件的定位。近年来，在机械加工高精度化和脱碳发展的背景下，对滚珠丝杠高定位精度和节能化的需求日益增长。

滚珠丝杠在驱动时因动摩擦力矩而发热，丝杠轴热膨胀会造成定位精度降低。为了防止这一情况，有的机床会采用强制冷却（通过附属装置冷却）的设计。不过，加装冷却装置又会带来能源的额外消耗。因此，要同时实现高精度和节能，就必须降低动摩擦力矩。

但是，在以往的技术中，刚性会随动摩擦力矩的降低而减弱，螺母更易发生形变，导致加工精度降低。因此，需要在维持刚性的同时，探寻降低动摩擦力矩的技术。

◎ 本次开发品的技术

运用NSK轴承独有的解析技术，分析钢球和沟槽的接触状态，开发出最优的内部结构

➤➤滚珠丝杠的尺寸不变，维持刚性的同时降低动摩擦力矩

◎ 开发品的优点

保持与以往产品尺寸相同，降低了动摩擦力矩和发热。

1) 降低动摩擦力矩：刚性与以往产品保持同等，动摩擦力矩最大降低50%⬇︎

2) 降低发热：通过降低动摩擦力矩，滚珠丝杠驱动时的发热量（温升值）与以往产品相比最大降低40%⬇︎

◎ 对机床的影响

1) 保持高定位精度：与以往产品相比，通过减少发热，轴的伸长量最大降低40%，从而减少定位精度下降。

2) 节能：相对于以往产品，动摩擦力矩产生的CO₂排放量最大减少50%‍。

	CO₂e 换算	能源消耗量
以往产品	766(kg-CO₂e)	1651(kWh)
MT-Frix™	383(kg-CO₂e)	826(kWh)
减排效果	△383(kg-CO₂e)	△825(kWh)

估算条件：

滚珠丝杠规格：轴径φ40mm、导程10mm、全长1400mm
使用时长：5年
平均转速：400min^-1
电力CO₂排放系数：0.4641kg-CO₂/kWh（使用时适用）

*1 “MT-Frix™”：词源是MT（Machine Tools（机床）的首字母）+Frix（源于Friction）。意思是“适用机床行业具有最佳摩擦特性的滚珠丝杠”。

*2 刚性：指抵抗外部载荷引起形变的能力。

*3 动摩擦力矩：滚珠丝杠旋转时由摩擦产生的力矩。

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