江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司 （揚(yáng)州 225127） 欒伯才 孫 健 王志惠

滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動元件在精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床上得到廣泛運(yùn)用，在機(jī)械工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、航天航空、軍工產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用非常普遍。

滾珠絲杠副僅用于承受軸向負(fù)荷。徑向力、傾覆力矩會使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負(fù)荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。因此，滾珠絲杠副的正確安裝對滾珠絲杠的使用性能具有重要的決定作用。

1.滾珠絲杠安裝的基本要求

（1）螺母座軸線與導(dǎo)軌正、側(cè)面要保證平行，平行度?。?.02/1000）mm，精度要求較高的場所可取（0.01/1000）mm。

（2）滾珠絲杠的預(yù)拉伸量為熱效應(yīng)的伸長量，?。?.03～0.05）/1000mm。

（3）滾珠絲杠只能承受徑向力的作用，不能承受傾覆力矩的作用。

（4）滾珠絲杠兩端的軸承座軸心線必須與螺母座軸線在同一條軸線上。

（5）滾珠絲杠必須保持徹底的清潔并用防銹油保護(hù)，不可使用尖銳物撞擊螺紋表面，不可讓切屑等雜物進(jìn)入螺母內(nèi)。

2.傳統(tǒng)工藝方法的缺點(diǎn)

（1）傳統(tǒng)方法使用較多的是用校驗(yàn)心棒和定位套將兩端軸承座及中間螺母座聯(lián)接在一起，用百分表將心棒軸線與機(jī)床導(dǎo)軌校正平行的方法。這種方法用于行程較小的小型數(shù)控機(jī)床上較為方便、可靠。受多種內(nèi)外因素影響，造成心棒與定位套、定位套與兩端的軸承座孔及中間的螺母座孔之間產(chǎn)生了配合間隙，所以，安裝后的軸承孔和螺母座孔的同軸度誤差就相對較大。如心棒、定位套、螺母座等配套件之間采用的是間隙配合；定位套、螺母座存在尺寸、形狀和位置等制造誤差；棒、定位套的尺寸無法準(zhǔn)確測量及長期使用所產(chǎn)生的磨損等。同軸度誤差的存在勢必造成絲杠撓度、徑向偏載、絲杠軸系各配合節(jié)點(diǎn)的溫度、熱變形及傳動轉(zhuǎn)矩增大等一系列嚴(yán)重后果，最終使電動機(jī)和控制系統(tǒng)損壞，產(chǎn)品可靠性降低。同時(shí)，對于如數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、龍門銑等行程較大的數(shù)控機(jī)床，由于所需芯棒多在1500mm以上，加工、校調(diào)困難，精度很難保證。因此該方法無法采用。

（2）直接用絲杠調(diào)整：將絲杠螺母座與絲杠螺母聯(lián)接在一起，通過修配螺母座調(diào)整其水平位置，用百分表調(diào)校絲杠上母線、側(cè)母線與導(dǎo)軌的上表面和側(cè)面平行。在軸承座底面通過配磨調(diào)整墊的方式調(diào)整絲杠的傳動精度，即絲杠兩端能順利插入軸承孔，且絲杠能靈活轉(zhuǎn)動，或拉動螺母的拉力符合規(guī)定值。此種方法必須借用工裝調(diào)整絲杠水平后再分別測量上母線和側(cè)母線，多次測量易造成測量誤差，且調(diào)校絲杠水平較為繁鎖；不僅如此，軸承座與安裝面間距離也難以精確測量。所以在小批量或單件生產(chǎn)時(shí)較為適用，但對于大批量生產(chǎn)的場合則不太適用。

（3）用檢驗(yàn)心棒校正：用專用檢驗(yàn)心棒和百分表校調(diào)兩端軸承座，使其中心線在同一直線上，并與傳動導(dǎo)軌側(cè)面和上表面平行。換另一心棒，將其安裝到螺母座孔中，移動螺母座，如果心棒能順利插入兩端軸承座孔中，則其安裝合格，否則修磨螺母座。此種方法比較適用于較長距離的滾珠絲杠傳動的安裝，但安裝精度完全取決于專用心棒的制造精度和軸承座、螺母座的形位公差。因此加大了心棒的制造難度，同時(shí)安裝精度也難以保證。

采用心棒安裝的另一種方法用心棒分別與螺母座和軸承座在一端找正同軸，然后利用滑塊將螺母座移到另一端，再用心棒和軸承座找正的方法。由于需要兩段分別找正，加上檢棒和檢套的配合間隙，實(shí)際應(yīng)用效果也不理想。此方法適用于裝配精度要求不高且長距離間隔的地方安裝。

3.兩種新方法

針對以上情況并結(jié)合我公司實(shí)際情況，通過反復(fù)研究、試驗(yàn)，總結(jié)了下述兩種方法。

（1）將滾珠絲杠兩端的軸承和軸承座按圖樣要求正確安裝，如圖1所示。將螺母座與滾珠絲杠聯(lián)接，再將其與工作臺相聯(lián)接，工作臺與滑塊相聯(lián)。將螺母拉至傳動側(cè)一端，用專用工裝（塊規(guī)）測量出此端軸承座與軸承座安裝面的距離，如圖1所示的“t”。同理測量出另一端軸承座與安裝面的距離。配磨調(diào)整墊，將調(diào)整墊安裝到對應(yīng)位置。拉動工作臺到兩端，利用絲杠上的螺母、螺母座、工作臺和滑塊成一整體后對軸承座進(jìn)行定位。這樣就可以有效解決絲杠與基準(zhǔn)導(dǎo)軌的正、側(cè)向距離，保證傳動精度。最后，用拉力計(jì)測試?yán)Φ姆椒z驗(yàn)絲杠安裝的精度。

圖1

這種方法減少了各種中間的測量以及加工和裝配誤差，整個(gè)裝配過程中僅有一次測量誤差，有效地提高了裝配效率和精度，對于長滾珠絲杠的安裝顯得尤為方便。

（2）本公司滾珠絲杠上的圓螺母與工作臺中間的聯(lián)接采用的是直接聯(lián)接方式，即放棄圓螺母外圓周和端面的尺寸精度和位置精度，用板將二者直接相聯(lián)。根據(jù)此特點(diǎn)，我們通過多次試驗(yàn)，總結(jié)出了一種簡易安裝方法。

按圖樣和相關(guān)技術(shù)文件的要求安裝兩端軸承及軸承座。將螺母座安裝到滾珠絲杠上，預(yù)緊軸承座聯(lián)接螺釘（約2/3轉(zhuǎn)矩值）。用專用工裝測量并調(diào)校螺母座；用百分表測量導(dǎo)軌上母線和側(cè)母線平行度，誤差不大于0.01mm。如圖2所示，將此工裝安裝到滑塊上，在傳動端（電動機(jī)端）調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿的位置，將絲杠軸心線調(diào)整至兩導(dǎo)軌中間位置，鎖緊螺釘。將絲杠側(cè)母線與調(diào)節(jié)桿緊貼。調(diào)節(jié)百分表的位置，找出絲杠最高點(diǎn)（即上母線），記錄此時(shí)的讀數(shù)值。將工裝拉至另一端，用可調(diào)千斤頂將絲杠慢慢頂起，直到百分表讀數(shù)與所記錄值一致為止，測量軸承座到安裝面的距離（用塊規(guī)或?qū)Ｓ萌撸?，修磨軸承座下的調(diào)整墊并安裝，復(fù)查兩端讀數(shù)是否一致。如不一致，重新調(diào)節(jié)并配磨調(diào)整墊。裝上螺母座，緊固螺釘。用拉力計(jì)檢驗(yàn)拉力是否符合要求。

此種方法省去了絲杠水平位置的調(diào)整和多次測量，并減少了裝配誤差，安裝和調(diào)校非常方便。通過反復(fù)試驗(yàn)，采用此方法安裝后的絲杠傳動拉力是之前的一半左右，完全能滿足設(shè)計(jì)要求，所需裝配時(shí)間也節(jié)約了1/3以上，因此其適于大量生產(chǎn)場合。

圖2 絲杠安裝專用工裝

4.絲杠螺母副定位精度的調(diào)整

對于采用兩端固定的滾珠絲杠螺母副的傳動，由于熱脹冷縮，絲杠的傳動精度受到非常大的影響。因此，在安裝滾珠絲杠的過程中，必須嚴(yán)格控制滾珠絲杠的軸向竄動量，此項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)將直接影響滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的傳動位置精度。絲杠熱位移應(yīng)符合下列公式

式中，α為線膨脹系數(shù)，α=11×10-6l/℃；Δt為絲杠軸的溫升，一般取3～5℃；lu為螺紋有效長度（m）。

據(jù)公式計(jì)算，可以得到絲杠單位長度內(nèi)溫度每升高1℃，絲杠就伸長0.01mm。在NC機(jī)床常用的滾珠絲杠中一般給絲杠以相當(dāng)于溫度增加2～3℃的預(yù)拉力，即0.02～0.03mm。在安裝時(shí)，先將安裝伺服電動機(jī)端的軸承座內(nèi)的軸承裝配好，然后，再將另一端軸承座內(nèi)的軸承裝配好，通過圖3所示方法對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。如圖3a所示，在上母線和側(cè)母線符合設(shè)計(jì)要求后，將百分表的指針頂在絲杠非傳動端的頂端，旋轉(zhuǎn)螺紋，表針讀數(shù)增加2～3格后即可緊固緊定螺釘；如圖3b所示，用塞尺測量出墊片未裝前的間隙，在磨墊片時(shí)，在厚度上增加一個(gè)預(yù)拉伸量，將墊片裝入并緊定螺釘即可；如圖3c所示，與圖3a一樣，用百分表測量變化量即可；如圖3d所示，在軸肩與軸承之間預(yù)留一個(gè)預(yù)位伸量，通過旋緊螺母將絲杠預(yù)拉伸。