1滾珠絲杠簡(jiǎn)介
1.1
滾珠絲杠的特性
(1)與滑桿副相比，驅(qū)動(dòng)力矩為1/3
滾珠絲杠的絲杠軸和絲杠螺母之間有許多滾動(dòng)絲，因此可以獲得更高的運(yùn)動(dòng)效率。與以往的滑動(dòng)絲杠副相比，驅(qū)動(dòng)力達(dá)到1/3.可以達(dá)到相同的運(yùn)動(dòng)效果。所需功率為滾動(dòng)絲杠副的1/3.這對(duì)省電也很有幫助。
(2)高精度軸承的保證
滾珠絲杠采用世界上最高水平的機(jī)械設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)，特別是在
滾珠絲杠工廠環(huán)境下的磨削、裝配和檢驗(yàn)過(guò)程。嚴(yán)格控制溫度和濕度，完善精細(xì)的管理保證精度。
(3)微進(jìn)給是可能的
由于滾珠絲杠是利用滾珠運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，起動(dòng)力很小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)等爬行現(xiàn)象，保證了精密微進(jìn)給的實(shí)現(xiàn)。
(4)無(wú)齒隙，剛性好
滾珠絲杠可以加壓，利用軸向間隙達(dá)到負(fù)值，從而獲得更高的剛度(當(dāng)滾珠絲杠用于機(jī)械裝置時(shí)，由于滾珠的開(kāi)裂力，可以提高絲杠的剛度)。
(5)高速進(jìn)給軸承
滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高，發(fā)熱小，所以實(shí)現(xiàn)了高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。精度公差：c10.c7.c5.c3.c2.c1——數(shù)字越小，精度越高。
2
滾珠絲杠的故障與維修
由于傳統(tǒng)的滾珠絲杠系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上，這種機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行最為頻繁，各部件經(jīng)常產(chǎn)生機(jī)械磨損和潤(rùn)滑不良，從而，經(jīng)常出現(xiàn)定位精度下降、反向間隙過(guò)大、機(jī)械爬行、軸承磨損嚴(yán)重、噪聲過(guò)大等問(wèn)題故障。當(dāng)這些故障出現(xiàn)時(shí)，我們需要做出正確的診斷，以便及時(shí)維修設(shè)備。滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)故障主要有兩種類型。具體原因如下。
2.1反向間隙大，定位精度差，加工件尺寸不穩(wěn)定
滾珠絲杠螺母副及其支承系統(tǒng)由于長(zhǎng)期工作而產(chǎn)生的磨損間隙，將直接影響數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。常見(jiàn)故障有：反向間隙大、定位精度不穩(wěn)定等，根據(jù)磨損的具體位置，故障原因分為以下幾類：
(1)滾珠絲杠支承軸承磨損或軸承預(yù)緊墊圈不合適。
(2)滾珠絲杠的雙螺母副產(chǎn)生間隙和滾珠磨損。
(3)滾珠絲杠單螺母副的磨損產(chǎn)生間隙。
(4)螺母法蘭與工作臺(tái)固定不牢，產(chǎn)生間隙。
2.2滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，噪音過(guò)大
這一失敗的主要原因如下：
(1)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)調(diào)整不當(dāng)。
(2)螺帽潤(rùn)滑不良。
2.3檢查和維護(hù)
滾珠絲杠副的故障是多方面的，沒(méi)有固定的故障模式。有些故障是漸進(jìn)性故障，需要一個(gè)發(fā)展過(guò)程，并隨著使用時(shí)間的增加而變得越來(lái)越嚴(yán)重;有些是突發(fā)性故障，一般沒(méi)有明顯的征兆。這種斷層是由各種不利因素和外界共同作用造成的。因此，通過(guò)正確的檢測(cè)來(lái)確定真正的故障原因是快速、準(zhǔn)確維修的前提。
2.4滾珠絲杠螺母副與支撐系統(tǒng)間隙的檢查與維護(hù)
當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)反向誤差大、定位精度不穩(wěn)定、象限內(nèi)有刀痕時(shí)，應(yīng)首先檢測(cè)絲杠系統(tǒng)的間隙。檢測(cè)方法是：將帶鋼球的百分表放在絲杠一端的中心孔內(nèi)，測(cè)量絲杠的軸向運(yùn)動(dòng)，另一百分表測(cè)量工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng);前后轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，觀察百分表上反映的數(shù)值，并根據(jù)值的變化確定故障位置。
(1)絲杠支承軸承間隙的檢測(cè)與修復(fù)。
如果測(cè)量絲杠的千分表指針在絲杠正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有擺動(dòng)，則表示絲杠沒(méi)有串聯(lián)移動(dòng)。百分表的最大和最小測(cè)量值之差是絲杠的軸向串距。此時(shí)需要檢查支承軸承的后蓋是否鎖緊，支承軸承是否磨損，預(yù)緊軸承墊圈是否合適。如果軸承沒(méi)有問(wèn)題，則需要制作一個(gè)新的預(yù)緊墊圈。如果軸承沒(méi)有損壞，應(yīng)更換軸承，制作預(yù)緊墊圈，然后擰緊后蓋。絲杠的軸向運(yùn)動(dòng)主要取決于支承軸承預(yù)緊墊圈的精度。絲杠安裝精度的最理想狀態(tài)是沒(méi)有正負(fù)間隙，支承軸承應(yīng)有0.22mm左右的過(guò)盈量。
(2)滾珠絲杠副雙螺母間隙的檢測(cè)與維護(hù)
通過(guò)檢測(cè)，如果確定故障不是螺桿串運(yùn)動(dòng)引起的，就要考慮螺桿和螺母之間是否有間隙。這種情況的檢測(cè)方法與螺桿串運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)方法相同。用百分表測(cè)量與螺母連接的工作臺(tái)，前后轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘，檢測(cè)螺釘與螺母之間的最大間隙，然后進(jìn)行調(diào)整。
方法如圖2所示，調(diào)整墊片4的厚度，使左右螺母1、2產(chǎn)生軸向位移，從而消除滾珠絲杠螺母副的間隙，產(chǎn)生預(yù)緊力。
(3)單螺母副的檢查與維護(hù)
對(duì)于單螺母滾珠絲杠，絲杠和螺母副之間的間隙不能調(diào)整。
如果檢測(cè)到螺釘和螺母副之間的間隙，首先檢查螺釘和螺母的螺紋弧是否磨損。如果磨損嚴(yán)重，必須更換整套螺釘和螺母;如果磨損輕微，可以更換直徑較大的滾珠進(jìn)行修理。修理時(shí)，應(yīng)先檢測(cè)絲杠螺母副的最大間隙，換算成增大的球徑，再重新裝上相應(yīng)的球。這種維修比較復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)水平要求高。
（4）螺母法蘭盤與工作臺(tái)連接沒(méi)有固定好而產(chǎn)生的間隙
這個(gè)問(wèn)題一般容易被人發(fā)現(xiàn)，因機(jī)床長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，，固定法蘭盤的螺釘松動(dòng)產(chǎn)生間隙，在檢查絲杠螺母間隙時(shí)最好把該故障因素先排除，以免在維修時(shí)走彎路。
（5）滾珠絲杠螺母副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)、噪音過(guò)大等故障的維修
滾珠絲杠螺母副不平穩(wěn)和噪音過(guò)大，大部分是由于潤(rùn)滑不良造成的，但有時(shí)也可能因伺服電驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好造成的。
2.5軸承、絲杠螺母副潤(rùn)滑不良
機(jī)床在工作中如產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，在檢測(cè)機(jī)械傳動(dòng)部分沒(méi)有問(wèn)題后，首先，要考慮到潤(rùn)滑不良的問(wèn)題，因?yàn)楹芏鄼C(jī)床經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)轉(zhuǎn)，絲杠螺母自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)往往堵塞，不能自動(dòng)潤(rùn)滑。這時(shí)，可以在軸承、螺母中加入耐高溫、耐高速的潤(rùn)滑脂就可以解決問(wèn)題，潤(rùn)滑脂能保證軸承、螺母正常運(yùn)行數(shù)年之久。
2.6伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題
有的機(jī)床在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)和爬行，往往檢測(cè)機(jī)械部分均無(wú)問(wèn)題，不管怎樣調(diào)整都不能消除振動(dòng)和爬行。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)增益參數(shù)不適合實(shí)際運(yùn)行狀況。調(diào)整增益數(shù)后，就可消除振動(dòng)和爬行故障。
2.7滾珠絲杠副的修復(fù)
本文中所用牧野加工中心(機(jī)床型號(hào)MC1210-A60)采用的是雙螺母外循環(huán)滾珠絲杠。由于滾珠絲杠滾道是精度磨削加工成型，所以采用圓柱形油石對(duì)絲杠滾道內(nèi)的局部疲勞點(diǎn)進(jìn)行研磨處理，來(lái)消除疲勞點(diǎn)：將螺母拆開(kāi)，仔細(xì)檢查每個(gè)鋼球，將表面有磨損的鋼球作廢，并用千分尺對(duì)所有的鋼球進(jìn)行測(cè)量，將尺寸變化較大的鋼球作廢，按測(cè)量尺寸購(gòu)買同型號(hào)的鋼球，保證這些鋼球的直徑誤差在0.01mm以內(nèi)：修復(fù)回珠插管，將插管凹陷的部分進(jìn)行修復(fù)，尤其是插管兩端的凹陷，會(huì)影響鋼珠循環(huán)滾動(dòng)，必須平整流暢。將螺母、鋼球、絲杠滾道用煤油清理干凈。
裝配：剛開(kāi)始裝配順利，裝配進(jìn)行到最后時(shí)，每安裝一粒鋼球都需要反復(fù)慢慢旋轉(zhuǎn)螺母，并輕輕的按鋼球，才能消除鋼球之間的間隙。為了防止鋼球從另一端滾出，可先將滾道一端口堵上，邊旋轉(zhuǎn)邊裝配，裝備時(shí)要仔細(xì)并有耐心，越到最后安裝越困難，直到鋼球裝配完成。
針對(duì)部分小型的滾球絲杠副，如HASS立式加工中心滾珠絲杠副，也可以采用較為簡(jiǎn)易的安裝方法：將鋼珠、螺母、絲杠用煤油清理干凈后，先用甘油將小鋼珠直接粘到絲杠螺母的滾道上，此時(shí)應(yīng)注意：每一列循環(huán)滾道內(nèi)都應(yīng)沾滿鋼珠，而相鄰兩列之間的滾道內(nèi)不允許有鋼珠。然后將插管也裝滿滾珠，并將插管口的滾珠用甘油粘住。將插管加入到絲杠螺母上然后慢慢旋轉(zhuǎn)螺母逐漸將螺母裝配到絲杠上。此方法主要針對(duì)鋼球較小的滾珠絲杠副的安裝，鋼珠過(guò)大的話則很難用粘到螺母內(nèi)的滾道上。
2.8軸向間隙的消除
由于制造和安裝的誤差以及使用磨損，滾珠絲杠副總是存在誤差的。這些誤差對(duì)于滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度都有影響。因此，必須采取措施來(lái)消除軸向間隙和提高軸向剛度。
本文主要采取墊片調(diào)整方式：通過(guò)選用不同厚度的墊片在改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離，以達(dá)到調(diào)整軸向間隙和預(yù)緊的目的。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，可靠性也好，當(dāng)滾珠絲杠副產(chǎn)生間隙時(shí)能夠及時(shí)更換調(diào)整墊片的厚度來(lái)消除軸向間隙。但精度調(diào)整比較困難，當(dāng)滾道有磨損是不能隨時(shí)消除間隙和改變預(yù)緊程度，只適用于一般精度的滾珠絲杠副。
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