■白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （甘肅 730900） 高永祥

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滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，是把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為各進(jìn)給軸的直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠的性能和精度會(huì)很大程度地影響其所在數(shù)控機(jī)床的性能和精度。

1.滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)與原理

（1）結(jié)構(gòu)原理：滾珠絲杠螺母副（簡(jiǎn)稱滾珠絲杠）是以滾珠作為滾動(dòng)體的螺旋式傳動(dòng)元件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

工作原理：絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)，構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)即自轉(zhuǎn)，迫使螺母（或絲杠）作軸向移動(dòng)。

（2）滾珠絲杠螺母副的分類：根據(jù)滾珠在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否始終與絲杠接觸，可分為內(nèi)循環(huán)（見(jiàn)圖2）與外循環(huán)（形式參照?qǐng)D1）兩種。

滾珠在返回過(guò)程中與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠的回珠滾道布置在螺母內(nèi)部，其回珠滾道稱為返向器，以腰形槽嵌塊居多。如圖2所示。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)緊湊、定位可靠且剛性好，不易發(fā)生磨損和滾珠堵塞現(xiàn)象，但制造較復(fù)雜，成本高。

圖1 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)1.回珠管道 2.絲杠 3.滾珠 4.螺母

圖2 內(nèi)循環(huán)

滾珠在返回過(guò)程中與絲杠脫離接觸的循環(huán)方式稱為外循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠的滾珠通過(guò)布置在螺母外部的回珠管道返回到絲杠螺母滾道中。這種結(jié)構(gòu)是在螺母上沿軸向相隔數(shù)個(gè)半導(dǎo)程處，鉆兩個(gè)孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進(jìn)口與出口；再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孔。另外，在螺母內(nèi)的進(jìn)、出口處各裝一個(gè)擋珠器，并在螺母表面裝一個(gè)套筒，這樣就構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道。其制造簡(jiǎn)單，使用較廣泛。但對(duì)回珠管道的接縫要求高，通常很難做到平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，且噪聲大。

2.滾珠絲杠副的常見(jiàn)故障診斷與分析

常見(jiàn)故障與處理：滾珠絲杠副的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，其故障診斷及排除方法如附表所示。

3.常見(jiàn)故障維修實(shí)例

（1）某加工中心在使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)Z軸方向的加工尺寸不穩(wěn)定的問(wèn)題，誤差無(wú)規(guī)律，CNC及伺服無(wú)任何故障報(bào)警。

滾珠絲杠螺母副的常見(jiàn)故障及排除方法表

故障分析：由于該加工中心采用的是半閉環(huán)控制，機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)CNC未發(fā)生位置跟蹤誤差過(guò)大報(bào)警，表明CNC指令的位置和位置測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)位置相符，因此，故障與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)關(guān)，其原因應(yīng)在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)上。

故障處理：檢測(cè)本機(jī)的伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠是通過(guò)聯(lián)軸器直接聯(lián)接，根據(jù)故障現(xiàn)象分析，其故障原因可能是聯(lián)軸器聯(lián)接松動(dòng)，導(dǎo)致滾珠絲杠和伺服電動(dòng)機(jī)之間產(chǎn)生滑動(dòng)。檢查發(fā)現(xiàn)，該聯(lián)軸器的緊固螺釘松動(dòng)，緊固螺釘后故障消失。

（2）VMC850加工中心X軸在移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)明顯的機(jī)械抖動(dòng)和噪聲，但數(shù)控系統(tǒng)無(wú)報(bào)警。

故障分析：由于機(jī)床無(wú)報(bào)警信號(hào)，可以初步判斷故障為機(jī)械故障而非電氣及參數(shù)故障，可將滾珠絲杠與電動(dòng)機(jī)軸的聯(lián)軸器松開(kāi)，單獨(dú)檢查伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況。經(jīng)檢查，伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)，而手動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠，能明顯感覺(jué)到絲杠承受的負(fù)載大小不一，由此可斷定故障位置在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)上。

故障處理：檢查滾珠絲杠及支持軸承，發(fā)現(xiàn)支持軸承有破損，更換同型號(hào)的軸承后故障消失。

（3）某數(shù)控車(chē)床前期由于X軸運(yùn)動(dòng)噪聲過(guò)大而進(jìn)行修理，更換軸承后噪聲消失。在使用了一段時(shí)間后出現(xiàn)X軸跟蹤誤差過(guò)大的報(bào)警信號(hào)。

故障分析：由于出現(xiàn)X軸跟蹤誤差報(bào)警，故障位置可能在伺服系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)上，需要逐一檢查，才可確定故障原因?？蓪L珠絲杠與電動(dòng)機(jī)軸的聯(lián)軸器松開(kāi)，讓伺服電動(dòng)機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，檢查數(shù)控系統(tǒng)有無(wú)跟蹤誤差過(guò)大報(bào)警信號(hào)，經(jīng)檢查，數(shù)控系統(tǒng)無(wú)報(bào)警信號(hào)，可以確定伺服系統(tǒng)是完好的，故障位置在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)上。

故障處理：檢查滾珠螺母絲杠，發(fā)現(xiàn)螺母與小滑板緊固螺釘松動(dòng)，擰緊后重新運(yùn)行，故障消失。

4.結(jié)語(yǔ)

滾珠絲杠螺母副的運(yùn)動(dòng)主要是機(jī)械傳動(dòng)，各部件之間如潤(rùn)滑不良就會(huì)出現(xiàn)機(jī)械磨損，從而引起運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)、出現(xiàn)噪聲、加工精度低、定位精度低和反向誤差較大等故障現(xiàn)象。所以，機(jī)床的日常保養(yǎng)非常重要，要養(yǎng)成“隨時(shí)保養(yǎng)、隨時(shí)清理”的好習(xí)慣，可以減少故障的發(fā)生。