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滾珠絲杠副常見故障分析與排除

發布時間:2019/8/27
         滾珠絲杠副常見故障分析與排除
  滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件。它將電動機的旋轉運動轉化為直線運動。
  1.滾珠絲杠副的結構
  1)滾珠絲杠副的安裝
  數控卷板機床的進給系統要獲得較高的傳動剛度,除了加強滾珠絲杠螺母本身的剛度之外, 滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結構剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應具有足夠的剛度和精度。通常都適當加大和卷板機床結合部件的接觸面積,以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。新設計的卷板機床在工藝條件允許時常常把螺母座或支承座與卷板機床本體做成整體來增大剛度。
  滾珠絲杠副的安裝方式最常用的通常有以下幾種。
  (1)雙推一自由方式。如19(a)所示,絲杠一端固定,另一端自由。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力。這種支承方式用于行程小的短絲杠。
  (2)雙推一支承方式。如圖19(b)所示,絲杠一端固定,另一端支承。固定端同時承受軸向力和徑向力;支承端只承受徑向力,而且能作微量的軸向浮動,可以減少或避免因絲杠自重而出現的彎曲。同時絲杠熱變形時可以自由地向一端伸長。
  (3)雙推一雙推方向。如圖19(C)所示,絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時承受軸向力,這種支承方式可以對絲杠施加適當的預緊力,提高絲杠支承剛度,可以部分補償絲杠的熱變形。
  (4)兩端支承方式。如圖19(d)所示,絲杠兩端均為支承,這種支承方式簡單,但由于支承端只承受徑向力,絲杠熱變形后伸長,將影響加工精度,只適用于中等轉速,中等精度的場合。
  
  圖19滾珠絲杠副的安裝方式
  1-電動機;2-彈性聯軸器;3-軸承;4-滾珠絲杠;5-滾珠絲杠螺母
  2)軸向間隙的調整
  為了保證反向傳動精度和軸向剛度,必須消除軸向間隙。雙螺母滾珠絲杠副消除間隙的方法是:利用兩個螺母的相對軸向位移,使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺紋滾道的兩個相反的側面上。用這種方法預緊消除軸向間隙時,應注意預緊力不宜過大,預緊力過大會,使空載力矩增加,從而降低傳動效率,縮短使用壽命。此外,還要消除絲杠安裝部分和驅動部分的間隙。
  常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有以下幾種。
  (1)墊片調隙式。如圖20(a)所示,通過調整墊片的厚度使左、右螺母產生軸向位移,就可達到消除間隙和產生預緊力的作用。這種調整方式的特點是簡單、剛性好、裝卸方便、可靠,但調整困難,調整精度不高。
  (2)螺紋調隙式。如圖20(b)所示,用鍵限制螺母在螺母座內的轉動。調整時,擰動圓螺母將螺母沿軸向移動一定距離,在消除間隙之后用圓螺母將其鎖緊。這種調整方式的特點是簡單緊湊,調整方便,但調整精度較差,且易于松動。
  (3)齒差調隙式。如圖20(c)所示,螺母1和2的凸緣上各自有一個圓柱外齒輪,兩個齒輪的齒數相差一個齒,兩個內齒圈3和4與外齒輪齒數分別相同,并用預緊螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調整時先將內齒圈取下,根據間隙的大小調整兩個螺母1、2分別向相同的方向轉過一個或多個齒,使兩個螺母在軸向移近相應的距離達到調整間隙和預緊的目的。這種調整方式的特點是精確調整預緊量,調整方便、可靠,但結構復雜、尺寸較大,多用于高精度傳動。
  
  (c)圖20雙螺母滾珠絲杠副消除軸向間隙方式
  (a)墊片調隙法;(b)螺紋調隙式;(c)齒差調隙式(1,4一齒輪;2,3一單螺母)
  3)滾珠絲杠螺母副的潤滑
  潤滑劑可提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。潤滑油一般為全損耗系統用油,用潤滑油潤滑的滾珠絲杠副,可在每次卷板機床工作前加油一次,潤滑油經過殼體上的油孔注入螺母的空間內。潤滑脂可采用鋰基潤滑脂。潤滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內,每半年對滾珠絲杠上的潤滑脂更換一次,清洗絲杠上的舊潤滑脂,涂上新的潤滑脂。
  4)滾珠絲杠的防護
  滾珠絲杠螺母副和其他滾動摩擦的傳動元件一樣,應避免硬質灰塵和切屑污物進入,因此,必須有防護裝置。如滾珠絲杠螺母副在卷板機床上外露,則應采用封閉的防護罩,如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時將防護罩的一端連接在滾珠螺母的側面,另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲杠螺母副處于隱蔽的位置,則可采用密封圈防護,密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈是用耐油橡膠或尼龍制成的,其內孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀,接觸式密封圈的防塵效果好,但有接觸壓力,使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈,它用硬質塑料制成,其內孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反,并稍有間隙,這樣可避免摩擦力矩,但防塵效果差。工作中應避免碰擊防護裝置,防護裝置一有損壞要及時更換。
  5)支承軸承的定期檢查
  應定期檢查絲杠支承與床身韻連接是否有松動以及支承軸承是否損壞等。如有以上問題,要及時緊固松動部件并更換支承軸承。
  2.滾珠絲杠副常見故障分析與排除
  1)數控卷板機床滾珠絲杠副常見故障及其排除方法如表2所列。
  表2滾珠絲杠副常見故障及排除方法

序號

故障現象

故障原因分析

排除方法

 1

 滾珠絲杠副噪聲

(1)絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好;

(2)絲杠支承軸承可能破損;

(3)電動機與絲杠聯軸器松動;

(4)絲杠潤滑不良;

(5)滾珠絲杠螺母副滾珠有破損

(1)調整軸承壓蓋,使其壓緊軸承端面;

(2)如軸承破損,更換新軸承;

(3)擰緊聯軸器鎖緊螺釘;

(4)改善潤滑條件,使潤滑油量充足;

(5)更換新滾珠

  2

滾珠絲杠

運動

不靈活

(1)軸向預加載荷太大;

(2)絲杠與導軌不平行;

(3)螺母軸線與導軌不平行;

 (4)絲杠彎曲變形

(1)調整軸向間隙和預加載荷;

(2)調整絲杠支座位置,使絲杠與導軌平行;

(3)調整螺母座的位置;

(4)校直絲杠

  3

絲杠螺母潤滑不良

 (1)分油器是否分油;

(2)油管是否堵塞

(1)檢查定量分油器;

(2)清除污物使油管暢通

 4

 加工件粗糙度高

(1)導軌的潤滑油不足,致使溜板爬行;

(2)滾珠絲杠有局部拉毛或研損;

(3)絲杠軸承損壞,運動不平穩;

(4)伺服電動機未調整好,增益過大

(1)加潤滑油,排除潤滑故障;

(2)更換或修理絲杠;

(3)更換損壞軸承;

(4)調整伺服電動機控制系統

  5

反向誤差大,加工精度不穩定

 (1)絲杠軸聯軸器錐套松動;

 (2)絲杠軸滑板配合壓板過緊或過松;

 (3)絲杠軸滑板配合楔鐵過緊或過松;

 (4)滾珠絲杠預緊力過緊或過松;

 (5)滾珠絲杠螺母端面與結合面不垂直,結合過松;

 (6)絲杠支座軸承預緊力過緊或過松;

 (7)滾珠絲杠制造誤差大或軸向竄動;

 (8)潤滑油不足或沒有;

 (9)其他機械干涉

1)重新緊固并用百分表反復測試;

(2)重新調整或修研,用0.04 mm塞尺塞不入為合格;

(3)重新調整或修研,使接觸率達70%以上,用0.03 mm塞尺塞不入為合格;

(4)調整預緊力,檢查軸向竄動值,使其誤差不大于0.015 nlnl;

(5)修理、調整或加墊處理;

(6)修理調整;

(7)用控制系統自動補償功能消除間隙,用儀器測量并調整絲杠竄動;

(8)調節至各導軌面均有潤滑油;

(9)排隊干涉部位

 6

 滾珠絲杠在運轉中轉矩過大

(1)二滑板配合壓板過緊或研損;

(2)滾珠絲杠螺母反向器損壞,滾珠絲杠卡死或軸端螺母預緊力過大;

(3)絲杠研損;

(4)伺服電動機與滾珠絲杠連接不同軸;

(5)無潤滑油;

(6)超程開關失靈造成機械故障;

(7)伺服電動機過熱報警

(1)重新調整或修研壓板,使壓板0.04 lnill塞尺塞不人為合格;

(2)修復或更換絲杠并精心調整;

(3)更換;

(4)調整同軸度并緊固連接座;

(5)調整潤滑油路;

(6)檢查故障并排除;

(7)檢查故障并排除

  2)滾珠絲杠副故障維修實例
  (1)跟蹤誤差過大報警的故障維修。
  故障現象:XK713加工過程中x軸出現跟蹤誤差過大報警。
  分析及處理過程:該卷板機床采用閉環控制系統,伺服電動機與絲杠采用直聯的連接方式。在檢查系統控制參數無誤后,拆下電動機防護罩,在電動機伺服帶電的情況下,用手擰動絲杠,發現絲杠與電動機有相對位移,可以判斷是由于電動機與絲杠連接的脹緊套松動所致,緊定緊固螺釘后,故障消除。
  (2)機械抖動的故障維修。
  故障現象:CK6136車床在Z向移動時有明顯的機械抖動。
  分析及處理過程:該卷板機床在z向移動時,明顯感受到機械抖動,在檢查系統參數無誤后,將Z軸電動機卸下,單獨轉動電動機,電動機運行平穩。用扳手轉動絲杠,振動手感明顯。拆下z軸絲杠防護罩,發現絲杠上有很多小鐵屑及臟物,初步判斷為絲杠故障引起的機械抖動。拆下滾珠絲杠副,打開絲杠螺母,發現螺母反向器內也有很多小鐵屑及臟物,造成鋼球運轉流動不暢,時有阻滯現象。用汽油認真清洗,清除雜物,重新安裝,調整好間隙,故障排除。
  (3)位置偏差過大的故障維修。
  故障現象:某臥工加工中心出現ALM421報警,即y軸移動中的位置偏差量大于設定值而報警。
  分析及處理過程:該加工中心使用FANUC 0M數控系統,采用閉環控制。伺服電動機和滾珠絲杠通過聯軸器直接連接。根據該卷板機床控制原理及卷板機床傳動連接方式,初步判斷出現 ALM421報警的原因是y軸聯軸器不良。
對Y軸傳動系統進行檢查,發現聯軸器中的脹緊套與絲杠連接松動,緊定y軸傳動系統中所有的緊定螺釘后,故障消除。
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