現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的各直線軸多采用滾珠絲杠副傳動(dòng)，滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度直接影響到數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行精度和加工 質(zhì)量。滾珠絲杠的相關(guān)故障會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)定位精度下降、反向間隙過(guò)大、機(jī)械爬行、噪音過(guò)大、剛性不足等故障現(xiàn)象，影響機(jī)床的正常使用。所以及時(shí)排除因滾珠絲杠所產(chǎn)生的故障，是保證數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行及加工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)�！ �
2 滾珠絲杠的性能、結(jié)構(gòu)與原理
1）滾珠絲杠的性能：
滾珠絲杠的性能要求十分嚴(yán)格，主要有傳動(dòng)可靠性高，不易磨損，可長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行；還須傳動(dòng)靈敏，運(yùn)行精度高，不易產(chǎn)生爬行；傳動(dòng)效率很高，運(yùn)行平穩(wěn)，一般為η=0.92-0.96；在施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無(wú)空行程；缺點(diǎn)是不能自鎖，垂直安裝時(shí)需有平衡裝置�！ �
2）滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)
a）按滾珠絲杠的傳動(dòng)形式可分為絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)和螺母轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)。
絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)是指：絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母固定在工作臺(tái)上。絲杠旋轉(zhuǎn)推動(dòng)推動(dòng)螺母，螺母帶動(dòng)工作臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。我們一般常見(jiàn)的都是這種類(lèi)型安裝方式。
螺母轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)是指：絲杠被固定，螺母通過(guò)軸承固定在工作臺(tái)上，伺服電機(jī)帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母沿絲杠做軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。這種傳動(dòng)方式一般用于絲杠較長(zhǎng)的機(jī)床上，防止絲杠因剛性不足而產(chǎn)生震動(dòng)和變形。
b）按滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)可分為：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種方式。
外循環(huán)方式的滾珠絲杠螺母由絲杠、滾珠、回珠管和螺母組成。與內(nèi)循環(huán)方式的主要區(qū)別在于螺母螺旋槽的兩端用回珠管連接起來(lái)，使?jié)L珠能夠從一端重新回到另一端，構(gòu)成一個(gè)閉合的循環(huán)回路。
內(nèi)循環(huán)方式的滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)關(guān)鍵是在螺母的側(cè)孔中裝有圓柱凸輪式反向器，反向器上銑有S形回珠槽，將相鄰兩螺紋滾道連接起來(lái)。滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過(guò)絲杠牙頂進(jìn)入相鄰滾道，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。 3）滾珠絲杠的工作原理
這里我們只簡(jiǎn)述外循環(huán)滾珠絲杠的工作原理，內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠的工作原理與其類(lèi)似。 如圖1所示，外循環(huán)滾珠絲杠由絲杠1、滾珠2、回珠管3和螺母4組成。在絲杠1和螺母4上各加工有圓弧形螺旋槽，將它們套裝起來(lái)便形成了螺旋形滾道，在滾道內(nèi)裝滿(mǎn)滾珠2。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，絲杠的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)滾珠推動(dòng)螺母軸向移動(dòng)，同時(shí)滾珠沿螺旋形滾道滾動(dòng)，使絲杠和螺母之間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L珠與絲杠、螺母之間的滾動(dòng)摩擦。滾珠通過(guò)回珠管從一端重新回到另一端。 3 滾珠絲杠主要故障及原因 因滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床各機(jī)構(gòu)中實(shí)際運(yùn)行最為頻繁，各零部件經(jīng)常產(chǎn)生機(jī)械磨損和潤(rùn)滑不良，因而常常出現(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、噪音過(guò)大等故障。當(dāng)這些故障出現(xiàn)時(shí)就要我們對(duì)此做出正確的診斷，才能及時(shí)修復(fù)設(shè)備。
滾珠絲杠在運(yùn)行中產(chǎn)生的故障現(xiàn)象主要可以分為2類(lèi)，其具體原因如下： 1）反向間隙大，定位精度差，加工零件尺寸不穩(wěn)定。
滾珠絲杠螺母副及其支撐系統(tǒng)由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生的磨損間隙，將直接影響數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度和剛性。一般故障現(xiàn)象有反向間隙大、定位精度不穩(wěn)定等問(wèn)題。根據(jù)磨損具體產(chǎn)生的位置，故障原因可細(xì)分為以下幾類(lèi)：
a）滾珠絲杠支撐軸承磨損或軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈配的不合適。
b）滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙、滾珠磨損。
c）滾珠絲杠單螺母副由于磨損產(chǎn)生間隙。
d）螺母法蘭盤(pán)與工作臺(tái)之間沒(méi)有固定牢，產(chǎn)生間隙。
2）滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，噪音過(guò)大。
這種故障現(xiàn)象主要因一些人為原因產(chǎn)生，具體如下：
a）伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好。
b）絲杠絲母潤(rùn)滑不良�！ �4 檢測(cè)與維修 滾珠絲杠所產(chǎn)生故障是多種多樣的，沒(méi)有固定的模式。有的故障是漸發(fā)性故障，要有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，隨著使用時(shí)間的增加越來(lái)越嚴(yán)重；有時(shí)是突發(fā)性故障，一般沒(méi)有明顯的征兆，而突然發(fā)生，這種故障是各種不利因素及外界共同作用而產(chǎn)生的。所以通過(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�！ �1）滾珠絲杠螺母副及支撐系統(tǒng)間隙的檢測(cè)與修理
當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)反向誤差大、定位精度不穩(wěn)定、過(guò)象限出現(xiàn)刀痕時(shí)，首先要檢測(cè)絲杠系統(tǒng)有沒(méi)有間隙。檢測(cè)的方法有:用百分表配合鋼球放在絲杠的一端中心孔中，測(cè)量絲杠的軸向竄動(dòng)，另一塊百分表測(cè)量工作臺(tái)移動(dòng)。正反轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，觀察兩塊百分表上反映的數(shù)值，根據(jù)數(shù)值不同的變化確認(rèn)故障部位。
a）絲杠支撐軸承間隙的檢測(cè)與修理
如測(cè)量絲杠的百分表在絲杠正反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指針沒(méi)有擺動(dòng)，說(shuō)明絲杠沒(méi)有竄動(dòng)。如百分表指針擺動(dòng)，說(shuō)明絲杠有竄動(dòng)現(xiàn)象。該百分表最大與最小測(cè)量值之差就是絲杠的軸向竄動(dòng)的距離。這時(shí)，我們就要檢查支撐軸承的背帽是否鎖緊、支撐軸承是否已磨損失效、預(yù)加負(fù)荷軸承墊圈是否合適。如果軸承沒(méi)有問(wèn)題，只要重新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈就可以了。如果軸承損壞，需要把軸承更換掉，重新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈，再把背帽背緊。絲杠軸向竄動(dòng)大小主要在于支撐軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈的精度。絲杠安裝精度最理想的狀態(tài)是沒(méi)有正反間隙，支撐軸承還要有0.02mm左右的過(guò)盈。
b）滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙的檢測(cè)與維修
通過(guò)檢測(cè)，如果確認(rèn)故障不是由于絲杠竄動(dòng)引起的。那就要考慮是否是絲杠螺母副之間產(chǎn)生了間隙，這種情況的檢測(cè)方法基本與檢測(cè)絲杠竄動(dòng)相同。用百分表測(cè)量與螺母相連的工作臺(tái)上，正反向轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，檢測(cè)出絲杠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，使左右兩螺母1、2產(chǎn)生軸向位移，從而消除滾珠絲杠螺母副間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。因絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)不同，所以調(diào)整方法也不同，這里不一一列舉。
c）單螺母副的檢測(cè)與維修
對(duì)于單螺母滾珠絲杠，絲杠螺母副之間的間隙是不能調(diào)整的。如檢測(cè)出絲杠螺母副存在間隙。首先檢查絲杠和螺母的螺紋圓弧是否已經(jīng)磨損，如磨損嚴(yán)重，必須更換全套絲杠螺母。
如檢查磨損輕微，就可以更換更大直徑的滾珠來(lái)修復(fù)。首先檢測(cè)出絲杠螺母副的最大間隙，換算成滾珠直徑的增加，然后選配合適的滾珠重新裝配。這樣的維修是比較復(fù)雜，所需時(shí)間長(zhǎng)，要求技術(shù)水平高。
d）螺母法蘭盤(pán)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)題一般容易被人忽視，因機(jī)床長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定法拉盤(pán)的螺釘松動(dòng)產(chǎn)生間隙，在檢查絲杠螺母間隙時(shí)最高把該故障因素先排除，以免在修理時(shí)走彎路。
e）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。
滾珠絲杠螺母副運(yùn)動(dòng)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)也可能因伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好造成的�！ �2）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，很多機(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�？梢栽谳S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。 3）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)整增益參數(shù)后，就可消除振動(dòng)和爬行。 5 結(jié)束語(yǔ) 滾珠絲杠螺母副相關(guān)故障出現(xiàn)時(shí)，一般較難精確定位和維修。經(jīng)過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)維修實(shí)踐，以上是對(duì)滾珠絲杠螺母副修理的一些淺顯的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望大家在今后的數(shù)控設(shè)備維修中可以借鑒。 |
