1滾珠絲杠簡介
1.1
滾珠絲杠的特性
(1)與滑桿副相比，驅動力矩為1/3
滾珠絲杠的絲杠軸和絲杠螺母之間有許多滾動絲，因此可以獲得更高的運動效率。與以往的滑動絲杠副相比，驅動力達到1/3.可以達到相同的運動效果。所需功率為滾動絲杠副的1/3.這對省電也很有幫助。
(2)高精度軸承的保證
滾珠絲杠采用世界上最高水平的機械設備連續(xù)生產，特別是在
滾珠絲杠工廠環(huán)境下的磨削、裝配和檢驗過程。嚴格控制溫度和濕度，完善精細的管理保證精度。
(3)微進給是可能的
由于滾珠絲杠是利用滾珠運動的動力，起動力很小，不會出現(xiàn)滑動等爬行現(xiàn)象，保證了精密微進給的實現(xiàn)。
(4)無齒隙，剛性好
滾珠絲杠可以加壓，利用軸向間隙達到負值，從而獲得更高的剛度(當滾珠絲杠用于機械裝置時，由于滾珠的開裂力，可以提高絲杠的剛度)。
(5)高速進給軸承
滾珠絲杠由于運動效率高，發(fā)熱小，所以實現(xiàn)了高速進給(運動)。精度公差：c10.c7.c5.c3.c2.c1——數(shù)字越小，精度越高。
2
滾珠絲杠的故障與維修
由于傳統(tǒng)的滾珠絲杠系統(tǒng)在數(shù)控機床上，這種機構的實際運行最為頻繁，各部件經常產生機械磨損和潤滑不良，從而，經常出現(xiàn)定位精度下降、反向間隙過大、機械爬行、軸承磨損嚴重、噪聲過大等問題故障。當這些故障出現(xiàn)時，我們需要做出正確的診斷，以便及時維修設備。滾珠絲杠運動故障主要有兩種類型。具體原因如下。
2.1反向間隙大，定位精度差，加工件尺寸不穩(wěn)定
滾珠絲杠螺母副及其支承系統(tǒng)由于長期工作而產生的磨損間隙，將直接影響數(shù)控機床的旋轉精度和剛度。常見故障有：反向間隙大、定位精度不穩(wěn)定等，根據(jù)磨損的具體位置，故障原因分為以下幾類：
(1)滾珠絲杠支承軸承磨損或軸承預緊墊圈不合適。
(2)滾珠絲杠的雙螺母副產生間隙和滾珠磨損。
(3)滾珠絲杠單螺母副的磨損產生間隙。
(4)螺母法蘭與工作臺固定不牢，產生間隙。
2.2滾珠絲杠副運動不平穩(wěn)，噪音過大
這一失敗的主要原因如下：
(1)伺服電機驅動參數(shù)調整不當。
(2)螺帽潤滑不良。
2.3檢查和維護
滾珠絲杠副的故障是多方面的，沒有固定的故障模式。有些故障是漸進性故障，需要一個發(fā)展過程，并隨著使用時間的增加而變得越來越嚴重;有些是突發(fā)性故障，一般沒有明顯的征兆。這種斷層是由各種不利因素和外界共同作用造成的。因此，通過正確的檢測來確定真正的故障原因是快速、準確維修的前提。
2.4滾珠絲杠螺母副與支撐系統(tǒng)間隙的檢查與維護
當數(shù)控系統(tǒng)反向誤差大、定位精度不穩(wěn)定、象限內有刀痕時，應首先檢測絲杠系統(tǒng)的間隙。檢測方法是：將帶鋼球的百分表放在絲杠一端的中心孔內，測量絲杠的軸向運動，另一百分表測量工作臺的運動;前后轉動絲杠，觀察百分表上反映的數(shù)值，并根據(jù)值的變化確定故障位置。
(1)絲杠支承軸承間隙的檢測與修復。
如果測量絲杠的千分表指針在絲杠正向和反向旋轉時沒有擺動，則表示絲杠沒有串聯(lián)移動。百分表的最大和最小測量值之差是絲杠的軸向串距。此時需要檢查支承軸承的后蓋是否鎖緊，支承軸承是否磨損，預緊軸承墊圈是否合適。如果軸承沒有問題，則需要制作一個新的預緊墊圈。如果軸承沒有損壞，應更換軸承，制作預緊墊圈，然后擰緊后蓋。絲杠的軸向運動主要取決于支承軸承預緊墊圈的精度。絲杠安裝精度的最理想狀態(tài)是沒有正負間隙，支承軸承應有0.22mm左右的過盈量。
(2)滾珠絲杠副雙螺母間隙的檢測與維護
通過檢測，如果確定故障不是螺桿串運動引起的，就要考慮螺桿和螺母之間是否有間隙。這種情況的檢測方法與螺桿串運動的檢測方法相同。用百分表測量與螺母連接的工作臺，前后轉動螺釘，檢測螺釘與螺母之間的最大間隙，然后進行調整。
方法如圖2所示，調整墊片4的厚度，使左右螺母1、2產生軸向位移，從而消除滾珠絲杠螺母副的間隙，產生預緊力。
(3)單螺母副的檢查與維護
對于單螺母滾珠絲杠，絲杠和螺母副之間的間隙不能調整。
如果檢測到螺釘和螺母副之間的間隙，首先檢查螺釘和螺母的螺紋弧是否磨損。如果磨損嚴重，必須更換整套螺釘和螺母;如果磨損輕微，可以更換直徑較大的滾珠進行修理。修理時，應先檢測絲杠螺母副的最大間隙，換算成增大的球徑，再重新裝上相應的球。這種維修比較復雜，時間長，技術水平要求高。
（4）螺母法蘭盤與工作臺連接沒有固定好而產生的間隙
這個問題一般容易被人發(fā)現(xiàn)，因機床長期往復運動，，固定法蘭盤的螺釘松動產生間隙，在檢查絲杠螺母間隙時最好把該故障因素先排除，以免在維修時走彎路。
（5）滾珠絲杠螺母副運動不平穩(wěn)、噪音過大等故障的維修
滾珠絲杠螺母副不平穩(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驅動參數(shù)未調整好造成的。
2.5軸承、絲杠螺母副潤滑不良
機床在工作中如產生噪音和振動，在檢測機械傳動部分沒有問題后，首先，要考慮到潤滑不良的問題，因為很多機床經過多年的運轉，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、螺母正常運行數(shù)年之久。
2.6伺服電機驅動問題
有的機床在運動中產生振動和爬行，往往檢測機械部分均無問題，不管怎樣調整都不能消除振動和爬行。經仔細檢查，發(fā)現(xiàn)伺服電機驅動增益參數(shù)不適合實際運行狀況。調整增益數(shù)后，就可消除振動和爬行故障。
2.7滾珠絲杠副的修復
本文中所用牧野加工中心(機床型號MC1210-A60)采用的是雙螺母外循環(huán)滾珠絲杠。由于滾珠絲杠滾道是精度磨削加工成型，所以采用圓柱形油石對絲杠滾道內的局部疲勞點進行研磨處理，來消除疲勞點：將螺母拆開，仔細檢查每個鋼球，將表面有磨損的鋼球作廢，并用千分尺對所有的鋼球進行測量，將尺寸變化較大的鋼球作廢，按測量尺寸購買同型號的鋼球，保證這些鋼球的直徑誤差在0.01mm以內：修復回珠插管，將插管凹陷的部分進行修復，尤其是插管兩端的凹陷，會影響鋼珠循環(huán)滾動，必須平整流暢。將螺母、鋼球、絲杠滾道用煤油清理干凈。
裝配：剛開始裝配順利，裝配進行到最后時，每安裝一粒鋼球都需要反復慢慢旋轉螺母，并輕輕的按鋼球，才能消除鋼球之間的間隙。為了防止鋼球從另一端滾出，可先將滾道一端口堵上，邊旋轉邊裝配，裝備時要仔細并有耐心，越到最后安裝越困難，直到鋼球裝配完成。
針對部分小型的滾球絲杠副，如HASS立式加工中心滾珠絲杠副，也可以采用較為簡易的安裝方法：將鋼珠、螺母、絲杠用煤油清理干凈后，先用甘油將小鋼珠直接粘到絲杠螺母的滾道上，此時應注意：每一列循環(huán)滾道內都應沾滿鋼珠，而相鄰兩列之間的滾道內不允許有鋼珠。然后將插管也裝滿滾珠，并將插管口的滾珠用甘油粘住。將插管加入到絲杠螺母上然后慢慢旋轉螺母逐漸將螺母裝配到絲杠上。此方法主要針對鋼球較小的滾珠絲杠副的安裝，鋼珠過大的話則很難用粘到螺母內的滾道上。
2.8軸向間隙的消除
由于制造和安裝的誤差以及使用磨損，滾珠絲杠副總是存在誤差的。這些誤差對于滾珠絲杠副的傳動精度和剛度都有影響。因此，必須采取措施來消除軸向間隙和提高軸向剛度。
本文主要采取墊片調整方式：通過選用不同厚度的墊片在改變兩個螺母之間的軸向距離，以達到調整軸向間隙和預緊的目的。這種方式結構簡單，剛性好，可靠性也好，當滾珠絲杠副產生間隙時能夠及時更換調整墊片的厚度來消除軸向間隙。但精度調整比較困難，當滾道有磨損是不能隨時消除間隙和改變預緊程度，只適用于一般精度的滾珠絲杠副。
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