滚珠丝杠安装与使用过程中的注意点

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．７，２０１３　滚珠丝杠安装与使用过程中的注意点　薛岗　（Ｎ／通凌云数控机床有限公司，江苏南通２２６００３）　摘要：分析了引起滚珠丝杠副的安装不当、无自锁特性、润滑不良等三方面的原因，提出了故障的维修方法，并提出了　滚珠丝杠副的维修与保养应该注意的问题，这些问题的解决有助于提高滚珠丝杆的传动精度，从而提高机床的运动精　度和加工品质。　关键词：滚珠丝杠；传动；维修　中图分类号：ＴＨ１３１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）０７—００４０－０２　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　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一条直线上，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，　其在使用过程中出现的运动不灵活，定位精度下降，　滚珠螺母内的滚珠应经破损脱落。最终更换全套滚　　机械爬行，噪音过大，刚性不足等故障现象进行相应　珠丝杠副后，问题得以解决。３案例分析　的解决对策，及时排斥因滚珠丝杠所产生的故障。以　１．下我们就本厂这几年以来近百次数控机床调试与维　滚珠丝杠副由于滚珠螺母内的滚珠与丝杠间基　修过程中，因滚珠丝杠所产生的故障以实际案例的　本无间隙，对于螺母座与定位前后轴承座的安装精　形式来与大家一起讨论交流。　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，对这一项我厂装配精度要求平行度　０２，１　０００　ｍｍ，全长０．１０／ｒｉｍ以内。前后定位轴承　１　因滚珠丝杠副的安装不当造成丝杠与螺　０．座要等高，中心高尺寸公差控制在－４－０．０　２ｍｍ以内，　母的损坏　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±　１．１故障现象　０２　ｍｉｌｌ以内。在这一案例中，加工人员未按图纸要　某数控龙门铣床，工作台进给采用　８Ｏ　Ｘ　１０　ｍｍ　０．的单螺母内循环形式的滚珠丝杠副，长度为４　２００　ｍｍ。　求的中心高对轴承座进行镗孔加工，检验员也未及　造成　用户使用一个月左右反应在工件切削过程中，工作　时检验，导致装配工采用不合格零件进行装配，　台有抖动爬行现象。经厂技术部门诊断，故障原因　不小损失。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　２　因滚珠丝杆副的无自锁特性无足够的克　星齿轮减速器，从而导致工作台在低速工进切削过　服措施造成的机床故障　程中伺服电机处于过低转速状态下，扭矩太小，无法　１故障现象　带动工作台正常进给切削，从而引起切削过程中的　２．工作台的抖动爬行现象。　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　１．２解决方案　Ｘ　１０　ｍｌｎ的单螺母内循环形　经过分析，我们提出了相对的解决方案：购买安　向滚珠丝杠副采用　５０　装伺服电机专用的行星齿轮减速器，以保证工作台　式，长度１　６００　ｍｉｌｌ。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一），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　《装备制造技术））２０１３年第７期　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　与维护。对于这一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　查看油箱是否少于一半的油，应及时补充，每６个月　清洁更换一次。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　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模块，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，以保证万无一失。　方案实行结果：问题得以解决，用户较为满意。　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　一般采用链条拖拽重物形式和气缸反作用等方式。　在这一案例中，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％负载的一般规定，从而　导致滚珠丝杠副出现刹不住车的状况，应该说这也　是这一案例中设计方面的一点缺陷。　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，使用一年以后，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，进一步检查床身导轨与滚珠丝杠表面缺油状况　严重，从而确定这是一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　班下班前交由设备维修部门与下一班操作工；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　的一些领悟与感想，希望得到大家的批评与指正。　参考文献：　［１］崔永波．数控机床故障诊断与维修【Ｍ］．北京：机械工业出版　社，２０１２．　［２］邓三鹏．数控机床故障诊断与维修【Ｍ】．北京：国防工业出版　社。２００９．　【３王钢．数控机床调试、使用与维护［３］Ｍ］．北京：化学工业出版　社，２ｏ０６‘　（下转第５６页）　４】　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．７，２０１３　４】刘婷．浅析飞航装备研制经济可承受性技术【Ｊ】．战术导弹　佳可靠性时，降低可靠性指标会导致系统效能的下　【技术，２０１１（１）：７—１１．　降，此时要确定最终的可靠性指标还需在性能、费用　【５］Ｓｅａｒ　Ｒ．Ａ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｍａｎａｉｎｇ　ｇｔｈｅ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｒｅｌｉｂｉａｌｉｙ【ｔＣ】．Ｐｒｏｅ．ｏｆ　和进度之间进行综合权衡。　Ａｎｎｕ￣Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　Ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９９１．　４　结束语　［６］Ｃｒｉｔｅｒｉａ　ｏｒｆ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｗｅａｐｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｖａｉｌｂｉａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｏｓｔｓ，ｔａｓｋ［Ｍ］．Ｌｏｇｉｓｔｉｃ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９７４．　［７】邵云峰，张则敏，宋加虎．导弹武器系统的可靠性对其全寿　虽然提高可靠性水平可实现降低费用的同时提　命费用的影响［Ｊ］．电子产品可靠性与环境试验，２００８（５）：　７３－７７．　高效能，但从效费分析的角度，寿命周期费用最低并　８】徐安德．武器系统全寿命周期费用的控制和管理的研究［Ｊ］．　不等于寿命周期费用最优。本文仅仅是从经济性角　【导弹与航天运载技术，２００２（６）：５６—６１．　度出发，通过改善可靠性设计来降低寿命周期费用，　９】耿俊豹，陈小虎，牛明田．ＲＭＳ与设备研制费用相关性分析　尤其对大量生产且不过分追求高性能的装备更具适　［［ｃ］．中国设备管理协会寿命周期费用委员会第十次学术会　应性。另外，可靠性指标的制定是一个在性能、费用　议，２０１２：３０２—３０５．　和进度之间进行综合权衡的过程，这都有待于以后　［１０］李昕，郑春胜，隋殿本．全寿命费用管理应用研究［Ｊ】．航天　做进一步深入研究。　控制，２００９，２７（５）：９８—１０５．　【１１］汤怀宇，王强．大型装备ＬＣＣ管理的再研究叨．装备制造　参考文献：　技术，２０１０（６）：１２３—１２４．　［１】黎放，费奇，王威．武器装备可靠性费用研究阴．系统工　程与电子技术，２００５，２７（７）：１２５３—１２５５．　［２］ＡｂｅＵ　Ｊｏｈｎ　Ｂ．Ｔｈｅ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｉｌ－　ｉｔｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｆ－１６ＡｋＢ　ａｉｒｃｒ　【１　．Ｔｈｅ　ＲＡＮＤ　Ｃｏｒｐｏｒａ—　ｔｉｏｎ．１９８８．　【１２］刘晓东．装备寿命周期费用分析与控制【Ｍ］．北京：国防工　业出版社，２００８．　［１３】史秀建，金家善，吴弈亮．寿命周期费用与可靠性关系模　型分析研究［Ｊ］．武汉理工大学学报：交通科学与工程版，　２００４，２８￣）：５８９－５９２．　【３］Ｋａｒｅｎ　Ｗ　Ｔｙｓｏｎ．Ｗｅａｐｏｎ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｏｇｉｓｔｉｃ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｃｏｓｔｓ　ｉｎ　ａ　ｃｏｍｂａｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｒ］．１９９０．　［１４］Ｊｏｓｅｐｈ　Ｍ　Ｊｕｒｎ．质量管理手册［ａＭ］．质量控制手册编译组　译．上海：科学技术文献出版社，１９７９．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ　Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｔｏ　ＬＣＣ　ｏｆ　Ｗｅａｐｏｎ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ＭＡ　Ｘｕｅ－ｊｕｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｈｕａｉ－ｑｉａｎｇ　（Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖ．ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｗｏｒｋ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｒｅｌｉｂｉａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ＬＣＣ．Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｅｃｏｎｏｍｙ．ａ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ“ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｒａｔｅ　ｏｆ　Ｒｅｌｉｂｉａｌｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ　Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｔｏ　ＬＣＣ”ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｍｏｎｓｒａｔｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｔａｇｅ　ｂｙ　ｈｅｔ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｒａｃｋｅｄ　ｂｙ　ｃｏｓｔ．Ｂｙ　ｄｅｆｉｎｉｎｇ　ｎｄ　ｓｏｌａｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｉｎ　ｔｗｏ　ｃａｓｅｓ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｂａｌａｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｒｅｌｉｂｉａｌｉｔｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ＬＣＣ　ｔａｒｇｅｔ　ｗａｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ｓｃａｌｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｒａｔｉｏ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；Ｌｉｒｅ　Ｃｙｃｌｅ　Ｃｏｓｔ（ＬＣＣ）；ｉｎｄｅｘ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ；ｂｅｎｅｆｉｔ　（上接第４１页）　Ｎｏｔｅ　ｌｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ＸＵＥ　Ｇａｎｇ　（Ｎａｎｔｏｎｇ　Ｌｉｎｇｙｕｎ　ＣＮＣ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｔｏｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２２６００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｃａｕｓｔｅｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｂａｌｔｌ　ｓｃｒｅｗ　ｏｆ　ｈｅ　ｉｔｍｐｒｏｐｅｒ　ｉｎｓｔｌａｌａｔｉｏｎ，ｎｏ　ｓｅｌｆ－ｌｏｃｋｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｏｏｒ　ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ａｓｐｅｃｔｓ，ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｒｅｐａｉｒ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｆａｕｌｔ，ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｒｅｐａｉｒ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｂａｌｌ—ｓｃｒｅｗ　ｐａｉｒｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｐａｙ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｃａｎ　ｈｅｌｐ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｂａｌｌ　ｓｃｒｅｗ，ｔｈｅｒｅｂｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂａｌｌ　ｓｃｒｅｗ；ｄｒｉｖｅ；ｒｅｐａｉｒ　５６