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滾珠絲杠副常見故障分析與排除

發(fā)布時(shí)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(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。它將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。
  1.滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)
  1)滾珠絲杠副的安裝
  數(shù)控卷板機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)剛度,除了加強(qiáng)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(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。通常都適當(dāng)加大和卷板機(jī)床結(jié)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(shè)計(jì)的卷板機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與卷板機(jī)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(shí)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(shí)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(dòng),可以減少或避免因絲杠自重而出現(xiàn)的彎曲。同時(shí)絲杠熱變形時(shí)可以自由地向一端伸長(zhǎng)。
  (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(shí)承受軸向力,這種支承方式可以對(duì)絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力,提高絲杠支承剛度,可以部分補(bǔ)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(jiǎn)單,但由于支承端只承受徑向力,絲杠熱變形后伸長(zhǎng),將影響加工精度,只適用于中等轉(zhuǎn)速,中等精度的場(chǎng)合。
  
  圖19滾珠絲杠副的安裝方式
  1-電動(dòng)機(jī);2-彈性聯(lián)軸器;3-軸承;4-滾珠絲杠;5-滾珠絲杠螺母
  2)軸向間隙的調(diào)整
  為了保證反向傳動(dòng)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(gè)螺母的相對(duì)軸向位移,使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺紋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí),應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大,預(yù)緊力過大會(huì),使空載力矩增加,從而降低傳動(dòng)效率,縮短使用壽命。此外,還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)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(diào)隙式。如圖20(a)所示,通過調(diào)整墊片的厚度使左、右螺母產(chǎn)生軸向位移,就可達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用。這種調(diào)整方式的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、剛性好、裝卸方便、可靠,但調(diào)整困難,調(diào)整精度不高。
  (2)螺紋調(diào)隙式。如圖20(b)所示,用鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí),擰動(dòng)圓螺母將螺母沿軸向移動(dòng)一定距離,在消除間隙之后用圓螺母將其鎖緊。這種調(diào)整方式的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單緊湊,調(diào)整方便,但調(diào)整精度較差,且易于松動(dòng)。
  (3)齒差調(diào)隙式。如圖20(c)所示,螺母1和2的凸緣上各自有一個(gè)圓柱外齒輪,兩個(gè)齒輪的齒數(shù)相差一個(gè)齒,兩個(gè)內(nèi)齒圈3和4與外齒輪齒數(shù)分別相同,并用預(yù)緊螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時(shí)先將內(nèi)齒圈取下,根據(jù)間隙的大小調(diào)整兩個(gè)螺母1、2分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個(gè)或多個(gè)齒,使兩個(gè)螺母在軸向移近相應(yīng)的距離達(dá)到調(diào)整間隙和預(yù)緊的目的。這種調(diào)整方式的特點(diǎn)是精確調(diào)整預(yù)緊量,調(diào)整方便、可靠,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大,多用于高精度傳動(dòng)。
  
  (c)圖20雙螺母滾珠絲杠副消除軸向間隙方式
  (a)墊片調(diào)隙法;(b)螺紋調(diào)隙式;(c)齒差調(diào)隙式(1,4一齒輪;2,3一單螺母)
  3)滾珠絲杠螺母副的潤(rùn)滑
  潤(rùn)滑劑可提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑可分為潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油,用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的滾珠絲杠副,可在每次卷板機(jī)床工作前加油一次,潤(rùn)滑油經(jīng)過殼體上的油孔注入螺母的空間內(nèi)。潤(rùn)滑脂可采用鋰基潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi),每半年對(duì)滾珠絲杠上的潤(rùn)滑脂更換一次,清洗絲杠上的舊潤(rùn)滑脂,涂上新的潤(rùn)滑脂。
  4)滾珠絲杠的防護(hù)
  滾珠絲杠螺母副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)元件一樣,應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵和切屑污物進(jìn)入,因此,必須有防護(hù)裝置。如滾珠絲杠螺母副在卷板機(jī)床上外露,則應(yīng)采用封閉的防護(hù)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(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)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(hù),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(nèi)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(zhì)塑料制成,其內(nèi)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(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置,防護(hù)裝置一有損壞要及時(shí)更換。
  5)支承軸承的定期檢查
  應(yīng)定期檢查絲杠支承與床身韻連接是否有松動(dòng)以及支承軸承是否損壞等。如有以上問題,要及時(shí)緊固松動(dòng)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(shù)控卷板機(jī)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(hào)

故障現(xiàn)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(dòng)機(jī)與絲杠聯(lián)軸器松動(dòng);

(4)絲杠潤(rùn)滑不良;

(5)滾珠絲杠螺母副滾珠有破損

(1)調(diào)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(lián)軸器鎖緊螺釘;

(4)改善潤(rùn)滑條件,使?jié)櫥土砍渥悖?/span>

(5)更換新滾珠

  2

滾珠絲杠

運(yùn)動(dòng)

不靈活

(1)軸向預(yù)加載荷太大;

(2)絲杠與導(dǎo)軌不平行;

(3)螺母軸線與導(dǎo)軌不平行;

 (4)絲杠彎曲變形

(1)調(diào)整軸向間隙和預(yù)加載荷;

(2)調(diào)整絲杠支座位置,使絲杠與導(dǎo)軌平行;

(3)調(diào)整螺母座的位置;

(4)校直絲杠

  3

絲杠螺母潤(rùn)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(dǎo)軌的潤(rùn)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(yùn)動(dòng)不平穩(wěn);

(4)伺服電動(dòng)機(jī)未調(diào)整好,增益過大

(1)加潤(rùn)滑油,排除潤(rùn)滑故障;

(2)更換或修理絲杠;

(3)更換損壞軸承;

(4)調(diào)整伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

  5

反向誤差大,加工精度不穩(wěn)定

 (1)絲杠軸聯(lián)軸器錐套松動(dòng);

 (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(yù)緊力過緊或過松;

 (5)滾珠絲杠螺母端面與結(jié)合面不垂直,結(jié)合過松;

 (6)絲杠支座軸承預(yù)緊力過緊或過松;

 (7)滾珠絲杠制造誤差大或軸向竄動(dòng);

 (8)潤(rùn)滑油不足或沒有;

 (9)其他機(jī)械干涉

1)重新緊固并用百分表反復(fù)測(cè)試;

(2)重新調(diào)整或修研,用0.04 mm塞尺塞不入為合格;

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

(4)調(diào)整預(yù)緊力,檢查軸向竄動(dòng)值,使其誤差不大于0.015 nlnl;

(5)修理、調(diào)整或加墊處理;

(6)修理調(diào)整;

(7)用控制系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償功能消除間隙,用儀器測(cè)量并調(diào)整絲杠竄動(dòng);

(8)調(diào)節(jié)至各導(dǎo)軌面均有潤(rùn)滑油;

(9)排隊(duì)干涉部位

 6

 滾珠絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)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(yù)緊力過大;

(3)絲杠研損;

(4)伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接不同軸;

(5)無潤(rùn)滑油;

(6)超程開關(guān)失靈造成機(jī)械故障;

(7)伺服電動(dòng)機(jī)過熱報(bào)警

(1)重新調(diào)整或修研壓板,使壓板0.04 lnill塞尺塞不人為合格;

(2)修復(fù)或更換絲杠并精心調(diào)整;

(3)更換;

(4)調(diào)整同軸度并緊固連接座;

(5)調(diào)整潤(rùn)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(shí)例
  (1)跟蹤誤差過大報(bào)警的故障維修。
  故障現(xiàn)象:XK713加工過程中x軸出現(xiàn)跟蹤誤差過大報(bào)警。
  分析及處理過程:該卷板機(jī)床采用閉環(huán)控制系統(tǒng),伺服電動(dòng)機(jī)與絲杠采用直聯(lián)的連接方式。在檢查系統(tǒng)控制參數(shù)無誤后,拆下電動(dòng)機(jī)防護(hù)罩,在電動(dòng)機(jī)伺服帶電的情況下,用手?jǐn)Q動(dòng)絲杠,發(fā)現(xiàn)絲杠與電動(dòng)機(jī)有相對(duì)位移,可以判斷是由于電動(dòng)機(jī)與絲杠連接的脹緊套松動(dòng)所致,緊定緊固螺釘后,故障消除。
  (2)機(jī)械抖動(dòng)的故障維修。
  故障現(xiàn)象:CK6136車床在Z向移動(dòng)時(shí)有明顯的機(jī)械抖動(dòng)。
  分析及處理過程:該卷板機(jī)床在z向移動(dòng)時(shí),明顯感受到機(jī)械抖動(dòng),在檢查系統(tǒng)參數(shù)無誤后,將Z軸電動(dòng)機(jī)卸下,單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠,振動(dòng)手感明顯。拆下z軸絲杠防護(hù)罩,發(fā)現(xiàn)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(jī)械抖動(dòng)。拆下滾珠絲杠副,打開絲杠螺母,發(fā)現(xiàn)螺母反向器內(nèi)也有很多小鐵屑及臟物,造成鋼球運(yùn)轉(zhuǎn)流動(dòng)不暢,時(shí)有阻滯現(xiàn)象。用汽油認(rèn)真清洗,清除雜物,重新安裝,調(diào)整好間隙,故障排除。
  (3)位置偏差過大的故障維修。
  故障現(xiàn)象:某臥工加工中心出現(xiàn)ALM421報(bào)警,即y軸移動(dòng)中的位置偏差量大于設(shè)定值而報(bào)警。
  分析及處理過程:該加工中心使用FANUC 0M數(shù)控系統(tǒng),采用閉環(huán)控制。伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接連接。根據(jù)該卷板機(jī)床控制原理及卷板機(jī)床傳動(dòng)連接方式,初步判斷出現(xiàn) ALM421報(bào)警的原因是y軸聯(lián)軸器不良。
對(duì)Y軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器中的脹緊套與絲杠連接松動(dòng),緊定y軸傳動(dòng)系統(tǒng)中所有的緊定螺釘后,故障消除。
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