滾珠絲杠的故障原因及維護(hù)方法
滾珠絲杠的故障原因及維護(hù)方法
滾珠絲杠的性能要求十分嚴(yán)格，其要求傳動(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。同時(shí)，傳動(dòng)效率要高，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，在反向時(shí)無(wú)空行程。但是，其缺點(diǎn)是不能自鎖，垂直安裝時(shí)需有平衡裝置。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)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)螺母，螺母帶動(dòng)工作臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。一般我們常見(jiàn)的都是這種類型的安裝方式。螺母?jìng)鲃?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。
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)滾珠絲杠牙頂進(jìn)人相鄰滾道，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
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。
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。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: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；滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙,滾珠磨損；滾珠絲杠單螺母副由于磨損產(chǎn)生間隙；螺母法蘭盤與工作臺(tái)之間沒(méi)有固定牢產(chǎn)生間隙。
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；有的是突發(fā)性故障，一般沒(méi)有明顯的征兆，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。
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)的方法是：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。
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0.02 m左右的過(guò)盈。
對(duì)于單螺母滾珠絲杠，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)。在修復(fù)時(shí),首先要檢測(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。
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)題一般容易被人忽視，因機(jī)床長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定法拉盤的螺釘松動(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，以免在修理時(shí)走彎路。滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)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。
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。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)和爬行故障。
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