行星滚柱丝杠副服役性能取决于其螺纹牙齿形及行星齿轮的设计。
行星滚柱丝杠(PRSM)是一种可将旋转运动和直线运动相互转化的机械传动装置,具有螺纹传动和滚动螺旋传动的综合特征。行星滚柱丝杠中的 滚动体是含有螺纹的多个滚柱体。螺母或丝杠旋转运动通过滚柱的行星运动转换为直线运动。行星滚柱丝杠传动中特有的滚柱结构,使得滚柱与螺 母(或滚柱与丝杠)之间无相对轴向位移,滚柱能够在丝杠和螺母形成的封闭空间内反复循环运动,依靠滚动/滑动摩擦实现运动和动力的传递。 丝杠是线性关节中价值量占比最高的零部件。以特斯拉Optimus为代表,单个机器人丝杠数量:2*7=14个,目前Rollvis单个行星滚柱丝杠价格 较高,约2000元/个,单个机器人丝杠价值量为14*0.2=2.8万元。
精度是衡量行星滚柱丝杠的核心指标,丝杠、螺母和滚柱的螺距及同轴度误差 是影响丝杠精度关键因素。所有误差因素与行程误差均为正相关,其敏感性指 数从大到小依次为:丝杠螺距(2.8570)、滚柱螺距(1.0000)、螺母螺距 (1.0000)、丝杠螺纹同轴度(0.9800)、螺母螺纹同轴度(0.4750)、滚柱 螺纹同轴度(0.0585),滚柱同轴度敏感性指数小于0.1,可以忽略不计。丝杠、 螺母和滚柱的加工精度决定丝杠整体传动精度,从加工角度出发,这三个部件 是行星滚柱丝杠主要工艺壁垒所在。
行星滚柱丝杠副服役性能取决于其螺纹牙齿形及行星齿轮的设计。行星滚柱丝杠副的传动性能与丝杠-滚柱、滚柱-螺母间啮合点位置及轴向间 隙大小有关,而啮合点位置和轴向间隙大小取决于螺纹牙形。为加工出高精度、性能优越的行星滚柱丝杠副,需要根据啮合传动原理并考虑丝 杠副啮合特性来设计出合理的螺纹副及齿轮副结构参数。

行星滚柱丝杠核心壁垒二:螺纹加工工艺
外螺纹加工工艺主要为硬车、磨削、滚轧、旋铣,其中磨削精度高,滚扎效率高,硬车和硬旋铣较均衡。行星滚柱丝杠依靠零件间的螺纹啮合 实现传动功能,螺纹的加工精度将直接影响系统的传动精度、使用寿命、与平稳性,故优化螺纹的加工技术是提升PRS整体性能的关键。PRS螺 纹制造工艺方法主要为成型加工,例如目前应用于丝杠副螺纹制造技术主要有硬车、磨削、滚轧成型和旋风铣削技术。
内螺纹加工难度大,目前高精度内螺纹加工方式仍以磨削为主,磨削工艺效率低,精度高,对磨床设备要求高。未来看好内螺纹加工工艺看 好铣削,铣削加工效率较高,设备要求较低,但若加工深度较长效率会下降。
行星滚柱丝杠核心壁垒三:磨床等先进加工设备
我国在高档数控机床行业面临“卡脖子”的难题。数控磨床核心部件主要包括数控系统、主轴、丝杆、线轨等,目前国内各核心部件技术距离 国际水平存在一定差距,国内机床厂商为提高机床精度和稳定性,提高产品竞争力,核心部件以国际品牌为主,国产化率较低,对国际品牌部件 依存度较高,特别是高档数控机床配套的数控系统基本为发那科、西门子等境外厂商所垄断。
欧洲、日本是高端磨床主要产地,对中国采取出口限制措施。2023年4月DMG的每台机床都配备RMS(机床搬迁安保)装置,出售给中国的所有机 床都需要增加位置传感器,日本发那科高端五轴数控系统对华禁售。数控系统是螺纹磨床提高精度的关键,但目前高档数控机床配套的数控系统由发 那科、西门子等境外厂商所垄断。采用国外数控系统前提下,国产磨床加工精度已达P1及以上精度。 上海机床厂SK7420型数控丝杠磨床:可磨削P1级甚至更高精度的滚珠丝杠。适合于磨削三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹、圆弧滚珠丝杠以及其他 螺纹齿形的外螺纹,可实现P1级精度滚珠丝杠的磨削。统采用西门子840D控制系统,可控制六轴三联动。 汉江机床SK7405数控丝杠磨床:可磨削P2精度丝杠,采用西门子828D数控系统,实现三轴二联动,配置螺纹自动对刀装置,满足批量加工要求; 配置金刚滚轮修整器,实现砂轮自动成型修整。可采用多线或单线磨削技术,实现丝杠高效磨削同时可实现丝杠高精密磨削。