滚珠丝杠安装与使用过程中的注意点

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在数控铣床中，滚珠丝杠是进给传动的主要部件，滚珠丝杠的传动精度直接影响到机床的运行精度和加工品质。由于滚珠丝杠运动具有效率高、发热小等诸多特点，因此在设计过程中，工程师多利用其将伺服电动机的旋转运动转变为直线运动，用较小的扭矩转变为较大的推力。

使用滚珠丝杠有若干优良特性的同时，也要对其在使用过程中出现的运动不灵活，定位精度下降，机械爬行，噪音过大，刚性不足等故障现象进行相应的解决对策，及时排斥因滚珠丝杠所产生的故障。以下我们就本厂这几年以来近百次数控机床调试与维修过程中，因滚珠丝杠所产生的故障以实际案例的形式来与大家-起讨论交流。

1 因滚珠丝杠副的安装不当造成丝杠与螺母的损坏1.1故障现象某数控龙门铣床，工作台进给采用 8O X 10 mm的单螺母内循环形式的滚珠丝杠副，长度为4 200 mm。

用户使用-个月左右反应在工件切削过程中，工作台有抖动爬行现象。经厂技术部门诊断，故障原因为：因伺服电机与工作台滚珠丝杠采用的是利用同步带轮经同步皮带传动，伺服电机输出端未安装行星齿轮减速器，从而导致工作台在低速工进切削过程中伺服电机处于过低转速状态下，扭矩太小，无法带动工作台正厨给切削，从而引起切削过程中的工作台的抖动爬行现象。

1.2解决方案经过分析，我们提出了相对的解决方案：购买安装伺服电机专用的行星齿轮减速器，以保证工作台在低速工进运行时，伺服电机仍能保持较高转速，具有足够高的扭矩值，带动工作台进给切削。

方案实行结果：工作台抖动爬行现象有所缓解，但问题任然存在。后经检查发现螺母座中心轴线与前后定位轴承座中心轴线不在-条直线上，后轴承座中心轴线高出6 mm。当拆卸检查后发现滚珠丝杠已经严重弯曲，轨道表面已经磨损咬掉，无法修复，滚珠螺母内的滚珠应经破损脱落。最终更换全套滚珠丝杠副后，问题得以解决。

1.3案例分析滚珠丝杠副由于滚珠螺母内的滚珠与丝杠间基本无间隙，对于螺母座与定位前后轴承座的安装精度都有着很高的精度要求，螺母座的轴线与工作台导轨要平行，对这-项我厂装配精度要求平行度0.02，1 000 mm，全长 0.10/rim以内。前后定位轴承座要等高，中心高尺寸公差控制在-4-0.0 2mm以内，轴承座的中心高与螺母座的中心高之和应为他们在床身与工作台上安装面间距，其允差范围控制在 ±0.02 mil以内。在这-案例中，加工人员未按图纸要求的中心高对轴承座进行镗孔加工，检验员也未及时检验，导致装配工采用不合格零件进行装配，造成不小损失。

2 因滚珠丝杆副的无自锁特性无足够的克服措施造成的机床故障2.1故障现象某端面铣床，工作台横向进给与铣头拖板垂直移动均采用内循环形式的滚珠丝杠副传动，垂直方向滚珠丝杠副采用 50 X 10 mln的单螺母内循环形式，长度 1 600 mil。用户使用半年时间后反应，铣头收稿 日期 ：2013-04-09作者简介：薛 岗(198O-)，男，江苏南通人，工程师，本科，研究方向：数控机床的设计与研究。

40拖板在向下运行过程中到达极限位置，限位撞块接触到电器限位开关后，不能立刻停止，在铣头与拖板的自重力带动下，由于惯性仍然向下运行，导致拖板与立柱下方带动丝杆传动的蜗轮蜗杆减速箱相碰撞。因滚珠丝杠与减速箱相连接，只能以轴线为中心作旋转运动，轴向无运动，碰撞后滚珠丝杠轴端与减速箱连接部分断裂，减速箱箱体出现裂纹，轴承盖板破裂，蜗轮蜗杆磨损无法顺利啮合。

2.2解决方案厂技术部门诊断后提出解决方案：更换蜗轮蜗杆减速箱与垂直方向的滚珠丝杠副，电气工程师在电气控制单元增加断电保护拈，在限位撞块接触到电器限位开关后，控制升降的电动机能够同时断电，电机输出轴停止转动 ，无滞后现象 ；同时采用更为先进，行程更小，灵敏度更高的电气限位开关，提高机床在使用过程中的安全性能；电气限位开关安装位置适当提上，与减速箱之间作出缓冲空间的处理，以保证万无-失。

2.3案例分析滚珠丝杠副性能要求十分严格，传动可靠性高，不易磨损，运行精度高，在施加预紧力后，可消除轴向间隙，在反向时无空行程。但同时，滚珠丝杠副无自锁能力，在垂直安装时需要有平衡装置，平衡装置- 般采用链条拖拽重物形式和气缸反作用等方式。

在这-案例中，铣头和拖板的总质量之和为600 kg，而采用的配重块却只有 200 kg不到，不符合机床厂家平衡块重量等于 85～90%负载的-般规定，从而导致滚珠丝杠副出现刹不住车的状况，应该说这也是这-案例中设计方面的-点缺陷。

3 因滚珠丝杠副的润滑不良造成的机床故障3.1 故障现象某重型动梁型龙门机床 ，使用-年以后 ，机床在工作中出现噪音增大，并伴随工作台切削运动时出现台面振动现象，厂维修人员到用户方检测后发现机械传动没有问题。工作台防护罩拆除后，检查安装在床身内部油池上的齿轮润滑泵工作良好，但油池里的润滑油已经与铁粉与灰屑混合成黑色泥浆状，再检查床身导轨上的润滑出油孑L已堵塞基本不出油，进-步检查床身导轨与滚珠丝杠表面缺油状况严重，从而确定这是-起因导轨与滚珠丝杠副润滑不良引发的故障。

3.2解决方案叫来该机床的操作工与用户方的设备负责人，经过沟通后知道 ，该企业未按规定对设备进行点检《装备制造技术)2013年第7期与维护。对于这-项我厂在机床的出厂技术文件里明确规定：床身上的导轨面与工作台滚珠丝杠副的润滑由设在床身前面的齿轮润滑油泵供油。需经常查看油箱是否少于-半的油，应及时补充，每6个月清洁更换-次。为了润滑系统的有效正常的工作，必须保持供油池的油量和调整供油系统正常压力。通过教育，用户方认识到自身在机床使用过程中设备的保养与维护方面存在很大的疏忽与遗漏，并提出改进方案，由当班的机床操作工负责每日的设备运行状况的检查工作，并填写设备运行情况交接单每班下班前交由设备维修部门与下-班操作工；设备维修部门为每台机床建立专门的设备点检与保养情况档案，按时对设备进行保养与维护工作。

在我厂维修人员的指导下，用户方维修工与机床操作工清除掉油池里的污油，利用吸尘器清理掉床身内部油泥污垢，利用压缩空气疏通导轨上的出油孔 ，保证油路畅通 ，清洗滚珠丝杠表面，更换负责滚珠螺母内部润滑的高压油管，最后给油池里注入中国石油昆仑牌 32#抗磨液压油，润滑油泵开启后，床身导轨出油孔出油顺畅，滚珠丝杠副得到充分润滑。工作台开启进行切削，噪音现象与工作台面振动现象消除，问题得以解决。

3.3案例分析很多机床经过多年的运转，导轨与丝杠螺母自动润滑系统往往堵塞，不能自动润滑。这就要求在机床使用过程中滚珠丝杠副应避免铁粉、灰尘、切屑等进人。在机床上外露的滚珠丝杠副，应采用防护罩封闭，如采用在导轨上安装压缩风琴罩，滚珠丝杠外圈安装螺旋可伸缩套管等。在本案例中，工作台滚珠丝杠副处于床身内部的隐蔽位置，采用了安装工作台防护罩的形式对导轨和滚珠丝杠副给予保护，便于安装与维护，目前绝大多数机床厂家都采用的是这种方法。

4 结束语数控机床滚珠丝杠副在使用过程中所产生的故障是多种多样的，如何少走弯路，排除干扰，又快又好地针对故障做出诊断与维修，应该引起大家的重视。

这里我也是根据实际工作中的少许经验谈了谈自己的-些领悟与感想，希望得到大家的批评与指正。