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深究滚珠丝杠介绍以及在数控机床运用
深究滚珠丝杠介绍以及在数控机床运用 滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的 理想的产品。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成 直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承 从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杆被广泛应用于各 种数控机床和精密仪器。滚珠丝杆的特点：
1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 滚珠丝杆的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高 的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结 果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。
2、高精度轴承的保证 滚珠丝杆是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别 是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度湿度进行了严格的控制,由 于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
3、微进给可能 滚珠丝杆由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样 的爬行现象,能保证实现精确的微进给。
4、无侧隙、刚性高 滚珠丝杆可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的 刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥 力可使丝母部的刚性增强)。
5、高速进给轴承可能 滚珠丝杆由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。精度公 差:C10,C7,C5,C3,C2,C1--数字越小，精度越高。但在实际应用中，经常由于工作 人员对丝杠的性能不了解或保养不够等原因，造成丝杠副的故障或损坏，从而对机床进给运动造成各种影响：
（1）过载问题 滚珠丝杠副进给传动的润滑状态不良、轴向预加载荷太大、丝杠与导轨不 平行、螺母轴线与导轨不平行、丝杠弯曲变形时，都会引起过载报警。一般会在 CRT上显示伺服电动机过载、过热或过流的报警，或在电柜的进给驱动单元上， 用指示灯或数码管提示驱动单元过载、过流信息。
（2）窜动问题 窜动问题是滚珠丝杠副进给传动的润滑状态不良、丝杠支承轴承的压盖压 合情况不好、滚珠丝杠副滚珠有破损、丝杠支承轴承可能破裂、轴向预加载荷太 小，使进给传动链的传动间隙过大，引起丝杠传动时的轴向窜动。
（3）爬行问题 爬行问题一般发生在启动加速段或低速进给时，多因进给传动链的润滑状 态不良、外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服电动机和滚珠丝杠连 接用的联轴器，如连接松动或联轴器本身缺陷，如裂纹等，会造成滚珠丝杠转动 和伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。
对于丝杠引起故障如何进行处理呢，下面我们来对它进行一下分析和总结， 以确定我们的维修思路。滚珠丝杠副常见的故障会引起数控机床产生进给运动误 差，而进给运动误差表现在由滚珠丝杠副的工作状况上，反映为噪声过大、运动 不灵活。下面就这两种故障现象进行简要分析。
（1）故障现象1――滚珠丝杠副噪声过大 （2）故障现象2――滚珠丝杠运动不灵活 下面我们再来看两个实例：
1.一台VMC850（FANUC0M-D系统）加工中心，在工作中发现Y轴加工尺 寸老是不稳定，偶而还会出现409#报警。经检查发现Y轴丝杠锁紧螺母松动，打 紧后重新安装，试加工，不再出现409#报警，但加工尺寸还是不太稳定，再次检 查Y轴丝杠，没有发现什么问题，将其从机床上取下，用手转动螺母副，发现螺 母副间隙过大，明显看到有晃动现象。分析原因并再次检查丝杠润滑系统，发现润滑油管断裂，不能有效进行润滑，更换油管及丝杠，重新安装，故障排除。
2．一台VM85（FANUC0I）加工中心，X轴在工作中出现噪音大，经检查 发现轴承座密封损坏导致丝杠轴承锈蚀，需更换轴承，工作人员进更换，但更换 后试机，发现X轴运动到原点附近就出现过热报警并伴随有嗡嗡声音，检查参数 未发现什么问题，对刚才更换过程进重新检查，发现工作人员在更换轴承时，无 意将远端轴承座上下调换了方向，因为轴承座方向不同时它的高低不同，致使轴 承座与丝杠不同轴，螺母副远离该轴承座时丝杠尚能转动，当靠近这个位置时因 不同轴致使丝杠受力过大，从而产生报警。重新安装轴承座后，故障排除由上面 的分析及实例可以看出，丝杠的故障均由于维护保养不到位引起的，下面我们来 谈一下丝杠的保养及维护：
滚珠丝杠副的润滑 在使用滚珠丝杠副时，必须要有足够的润滑，如果润滑不够，将导致摩擦 和磨损的增加，造成故障或寿命缩短等。润滑不良可同时引起数控机床多种进给 运动的误差，因此，滚珠丝杠润滑是日常维护的主要内容。
使用润滑剂可提高滚珠丝杠耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润滑油和润 滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统用油一般情况下，用于滚动轴承的矿物油 都适用。特别是在高转速情况下，以油润滑比脂润滑佳，这时滚珠丝杠副的温升 较小。用润滑油润滑的滚珠丝杠副可在每次机床工作前加油一次。
润滑脂可采用锂基润滑脂。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空 间内，而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间内。每半年对滚珠丝杠上的 润滑脂更换一次，清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂，采用脂润滑的优点 可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需进行补充。也就是说，在多数情 况下，可以省去一套补充润滑的装置。补充润滑脂的限量为大约填入螺母内空间 容积的一半。可以使用所有高级滚动轴承润滑脂，但要注意润滑脂厂家的说明和 提示，定期检查丝杠支承与床身的连接是否松动，连接件是否损坏，以及丝杠支 承轴承的工作状态与润滑状态。
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物 进入，因此，必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭 的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。安装时，将 防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。如果滚珠丝杠副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。接 触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杠螺纹滚道相配的 形状；
接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。
非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杠螺纹滚 道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。工作中应避 免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。
安装及注意事项 滚珠丝杠副是精密的传动单元，安装滚珠丝杠副需要专门的技能和正确的 测量设施。一般情况下，滚珠丝杠副的直线性偏差用手是感觉不到的，而滚珠丝 杠径向力及偏心力则由外部导轨承担，为避免对滚珠丝杠副损坏，必须安装限位 装置。使用时需注意的事项如下：
1）请注意避免撞击、弯曲，应小心拿取。
2）应保证支撑座孔与螺母座孔同轴性，不允许在不同轴的情况下强行安 装。
3）请不要使滚珠丝杠副承受径向力，以免弯曲，部分滚珠过载，从而导 致传动不平稳，影响精度及使用寿命。
