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滾珠絲杠簡介及其在數(shù)控機床上的使用

發(fā)布時間:2014-07-11 10:26

    [摘 要] 滾珠絲杠以其傳動效率高、精度好,精度保持性強等特點廣泛應用于數(shù)控機床,但是常常由于使用、維修、維護不當?shù)仍,造成無法滿足加工精度要求,本文根據(jù)滾珠絲杠副的特點,及歷年來對數(shù)控機床的維修,通過對滾珠絲杠損壞原因的分析,并結(jié)合具體維修案例,闡述了滾珠絲杠在數(shù)控機床上的使用,及其如何延長滾珠絲杠的使用壽命。

  [關(guān)鍵詞] 功能部件 數(shù)控機床 滾動導軌副 滾珠絲杠副 數(shù)控系統(tǒng)

  
  滾珠絲桿是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動,或?qū)⒅本運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動,這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展,這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力,滾珠絲桿被廣泛應用于各種數(shù)控機床和精密儀器。

  一、滾珠絲桿的特點

  
  1、與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3
  滾珠絲桿的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達到1/3以下,即達到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。
  
  2、高精度軸承的保證
  滾珠絲桿是用日本制造的世界最高水平的機械設備連貫生產(chǎn)出來的,特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度•濕度進行了嚴格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。
  
  3、微進給可能
  滾珠絲桿由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進給。
  
  4、無側(cè)隙、剛性高
  滾珠絲桿可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達到負值,進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實際用于機械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。
  
  5、高速進給軸承可能
  滾珠絲桿由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。
  精度公差:C10,C7,C5,C3,C2,C1--數(shù)字越小,精度越高。

  但在實際應用中,經(jīng)常由于工作人員對絲杠的性能不了解或保養(yǎng)不夠等原因,造成絲杠副的故障或損壞,從而對機床進給運動造成各種影響:
  (1)過載問題
  滾珠絲杠副進給傳動的潤滑狀態(tài)不良、軸向預加載荷太大、絲杠與導軌不平行、螺母軸線與導軌不平行、絲杠彎曲變形時,都會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電動機過載、過熱或過流的報警,或在電柜的進給驅(qū)動單元上,用指示燈或數(shù)碼管提示驅(qū)動單元過載、過流信息。
  (2)竄動問題
  竄動問題是滾珠絲杠副進給傳動的潤滑狀態(tài)不良、絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好、滾珠絲杠副滾珠有破損、絲杠支承軸承可能破裂、軸向預加載荷太小,使進給傳動鏈的傳動間隙過大,引起絲杠傳動時的軸向竄動。
  (3)爬行問題
  爬行問題一般發(fā)生在啟動加速段或低速進給時,多因進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是,伺服電動機和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器,如連接松動或聯(lián)軸器本身缺陷,如裂紋等,會造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動和伺服電動機的轉(zhuǎn)動不同步,從而使進給運動忽快忽慢,產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
  對于絲杠引起故障如何進行處理呢,下面我們來對它進行一下分析和總結(jié),以確定我們的維修思路。滾珠絲杠副常見的故障會引起數(shù)控機床產(chǎn)生進給運動誤差,而進給運動誤差表現(xiàn)在由滾珠絲杠副的工作狀況上,反映為噪聲過大、運動不靈活。下面就這兩種故障現(xiàn)象進行簡要分析。
 。1)故障現(xiàn)象1——滾珠絲杠副噪聲過大(見表3-1)
 。2)故障現(xiàn)象2——滾珠絲杠運動不靈活(見表3-2)
  下面我們再來看兩個實例:
  
  1.一臺VMC850(FANUC 0M-D系統(tǒng))加工中心,在工作中發(fā)現(xiàn)Y軸加工尺寸老是不穩(wěn)定,偶而還會出現(xiàn)409#報警。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)Y軸絲杠鎖緊螺母松動,打緊后重新安裝,試加工,不再出現(xiàn)409#報警,但加工尺寸還是不太穩(wěn)定,再次檢查Y軸絲杠,沒有發(fā)現(xiàn)什么問題,將其從機床上取下,用手轉(zhuǎn)動螺母副,發(fā)現(xiàn)螺母副間隙過大,明顯看到有晃動現(xiàn)象。分析原因并再次檢查絲杠潤滑系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)潤滑油管斷裂,不能有效進行潤滑,更換油管及絲杠,重新安裝,故障排除。
  
  2.一臺VM85(FANUC 0I)加工中心,X軸在工作中出現(xiàn)噪音大,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)軸承座密封損壞導致絲杠軸承銹蝕,需更換軸承,工作人員進更換,但更換后試機,發(fā)現(xiàn)X軸運動到原點附近就出現(xiàn)過熱報警并伴隨有嗡嗡聲音,檢查參數(shù)未發(fā)現(xiàn)什么問題,對剛才更換過程進重新檢查,發(fā)現(xiàn)工作人員在更換軸承時,無意將遠端軸承座上下調(diào)換了方向,因為軸承座方向不同時它的高低不同,致使軸承座與絲杠不同軸,螺母副遠離該軸承座時絲杠尚能轉(zhuǎn)動,當靠近這個位置時因不同軸致使絲杠受力過大,從而產(chǎn)生報警。重新安裝軸承座后,故障排除
  由上面的分析及實例可以看出,絲杠的故障均由于維護保養(yǎng)不到位引起的,下面我們來談一下絲杠的保養(yǎng)及維護:
  滾珠絲杠副的潤滑
  在使用滾珠絲杠副時,必須要有足夠的潤滑,如果潤滑不夠,將導致摩擦和磨損的增加,造成故障或壽命縮短等。潤滑不良可同時引起數(shù)控機床多種進給運動的誤差,因此,滾珠絲杠潤滑是日常維護的主要內(nèi)容。
  使用潤滑劑可提高滾珠絲杠耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。
  潤滑油 一般為全損耗系統(tǒng)用油 一般情況下,用于滾動軸承的礦物油都適用。
  特別是在高轉(zhuǎn)速情況下,以油潤滑比脂潤滑佳,這時滾珠絲杠副的溫升較小。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠副可在每次機床工作前加油一次。
  潤滑脂 可采用鋰基潤滑脂。潤滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi),而潤滑油則經(jīng)過殼體上的油孔注入螺母的空間內(nèi)。每半年對滾珠絲杠上的潤滑脂更換一次,清洗絲杠上的舊潤滑脂,涂上新的潤滑脂, 采用脂潤滑的優(yōu)點可以使?jié)L珠絲杠傳動系統(tǒng)在一段很長時間后才需進行補充。也就是說,在多數(shù)情況下,可以省去一套補充潤滑的裝置。補充潤滑脂的限量為大約填入螺母內(nèi)空間容積的一半?梢允褂盟懈呒墲L動軸承潤滑脂,但要注意潤滑脂廠家的說明和提示
  
  2. 絲杠支承軸承的定期檢查
  定期檢查絲杠支承與床身的連接是否松動,連接件是否損壞,以及絲杠支承軸承的工作狀態(tài)與潤滑狀態(tài)。
  
  3. 滾珠絲杠副的防護
  滾珠絲杠副和其他滾動摩擦的傳動器件一樣,應避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進入,因此,必須裝有防護裝置。如果滾珠絲杠副在機床上外露,則應采用封閉的防護罩,如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時,將防護罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面,另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲杠副處于隱蔽的位置,則可采用密封圈防護,密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成,其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀;接觸式密封圈的防塵效果好,但由于存在接觸壓力,使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈,它采用硬質(zhì)塑料制成,其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反,并稍有間隙,這樣可避免摩擦力矩,但防塵效果差。工作中應避免碰擊防護裝置,防護裝置一有損壞應及時更換。

  安裝及注意事項

  滾珠絲杠副是精密的傳動單元,安裝滾珠絲杠副需要專門的技能和正確的測量設施。一般情況下,滾珠絲杠副的直線性偏差用手是感覺不到的,而滾珠絲杠徑向力及偏心力則由外部導軌承擔,為避免對滾珠絲杠副損壞,必須安裝限位裝置。使用時需注意的事項如下:
  1)請注意避免撞擊、彎曲,應小心拿取。
  2)應保證支撐座孔與螺母座孔同軸性,不允許在不同軸的情況下強行安裝。
  3)請不要使?jié)L珠絲杠副承受徑向力,以免彎曲,部分滾珠過載,從而導 致傳 動不平穩(wěn),影響精度及使用壽命。



本文編號:1199

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