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，其要求傳動可靠性高，不易磨損，可長期無故障運(yùn)行，還須傳動靈敏，運(yùn)行精度高，不易產(chǎn)生爬行。同時，傳動效率要高，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，在反向時無空行程。但是，其缺點(diǎn)是不能自鎖，垂直安裝時需有平衡裝置。按滾珠絲杠的傳動形式可分為絲杠轉(zhuǎn)動傳動和螺母轉(zhuǎn)動傳動。絲杠轉(zhuǎn)動是指：絲杠轉(zhuǎn)動，螺母固定在工作臺上。絲杠旋轉(zhuǎn)推動螺母，螺母帶動工作臺做往復(fù)運(yùn)動。一般我們常見的都是這種類型的安裝方式。螺母傳動是指：絲杠被固定，螺母通過軸承固定在工作臺上，伺服電機(jī)帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母沿絲杠做軸向運(yùn)動，進(jìn)而帶動工作臺運(yùn)動。這種傳動方式一般用于絲杠較長的機(jī)床上，防止絲杠因剛性不足而產(chǎn)生震動和變形。
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，使?jié)L珠能夠從一端重新回到另一端，構(gòu)成一個閉合的循環(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。滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過滾珠絲杠牙頂進(jìn)人相鄰滾道，實現(xiàn)循環(huán)。
因滾珠絲杠傳動系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床各機(jī)構(gòu)中實際運(yùn)行最為頻繁，各零部件經(jīng)常產(chǎn)生機(jī)械磨損和潤滑不良，因而，常常出現(xiàn)定位精度下降，反向間隙過大機(jī)械爬行，軸承磨損嚴(yán)重，噪音過大等故障。當(dāng)這些故障出現(xiàn)時就要我們對此做出正確的診斷，才能及時修復(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)由于長時間運(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之間沒有固定牢產(chǎn)生間隙。
滾珠絲杠所產(chǎn)生故障是多種多樣的，沒有固定的模式。有的故障是漸發(fā)性故障，要有一個發(fā)展的過程，隨著使用時間的增加越來越嚴(yán)重；有的是突發(fā)性故障，一般沒有明顯的征兆，這種故障是各種不利因素及外界共同作用而產(chǎn)生的。所以通過正確的檢測來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)定過象限出現(xiàn)刀痕時，首先要檢測絲杠系統(tǒng)有沒有間隙。檢測的方法是：用百分表配合鋼球放在絲杠的一端中心孔中，測量絲杠的軸向竄動，另一塊百分表測量工作臺移動；正反轉(zhuǎn)動絲杠，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。
如測量絲杠的百分表在絲杠正反向轉(zhuǎn)動時指針沒有擺動，說明絲杠沒有竄動；如百分表指針擺動，說明絲杠有竄動現(xiàn)象，該百分表最大與最小測量值之差就是絲杠的軸向竄動的距離。這時，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。如果軸承沒有問題，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)是沒有正反間隙，支撐軸承還要有0.02 m左右的過盈。
對于單螺母滾珠絲杠，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修復(fù)。在修復(fù)時,首先要檢測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,所需時間長，要求技術(shù)水平高。
螺母法蘭盤與工作臺連接沒有固定好而產(chǎn)生的間隙，這個問題一般容易被人忽視，因機(jī)床長期往復(fù)運(yùn)動，固定法拉盤的螺釘松動產(chǎn)生間隙，在檢查絲杠螺母間隙時最好把該故障因素先排除，以免在修理時走彎路。滾珠絲杠副運(yùn)動不平穩(wěn)音過大等故障的維修，滾珠絲杠螺母副運(yùn)動不平穩(wěn)和噪音過大，大部分是由于潤滑不良造成的，但有時也可能因伺服電機(jī)驅(qū)動參數(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，在檢測機(jī)械傳動部分沒有問題后，首先，要考慮到潤滑不良的問題，因為很多機(jī)床經(jīng)過多年的運(yùn)轉(zhuǎn)，絲杠螺母自動潤滑系統(tǒng)往往堵塞不能自動潤滑。這時,可以在軸承螺母中加入耐高溫、耐高速的潤滑脂就可以解決問題，潤滑脂能保證軸承、螺母正常運(yùn)行數(shù)年之久。有的機(jī)床在運(yùn)動中產(chǎn)生振動和爬行，往往檢測機(jī)械部分均無問題，不管怎樣調(diào)整都不能消除振動和爬行。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)驅(qū)動增益參數(shù)不適合實際運(yùn)行狀況。調(diào)整增益參數(shù)后，就可消除振動和爬行故障。
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