機(jī)床滾珠絲杠的安裝與調(diào)整

韓鷹飛周 靖

（1.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430080；2.中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司，湖北 武漢 430073）

機(jī)床滾珠絲杠的安裝與調(diào)整

韓鷹飛1周 靖2

（1.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430080；2.中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司，湖北 武漢 430073）

重點(diǎn)對(duì)機(jī)床滾珠絲杠的安裝與調(diào)整進(jìn)行了系統(tǒng)分析與探究，保證了滾珠絲杠在選用上的正確性以及在安裝、調(diào)整上的合理性，使機(jī)床在一定的升溫范圍內(nèi)始終保持較高的進(jìn)給精度。

機(jī)床；滾珠絲杠；安裝；調(diào)整

滾珠絲杠是存在于螺母與絲杠之間的一種螺旋傳動(dòng)元件，是以滾珠為滾動(dòng)體的。作為一種高效率、高精度、高剛度以及節(jié)能省電的高科技傳動(dòng)元件，滾珠絲杠的應(yīng)用可以有效將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。正因?yàn)榫邆淞舜隧?xiàng)功能，滾珠絲杠在數(shù)控機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用，其為主機(jī)的高效化、高速化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而，隨著近年來我國(guó)數(shù)控機(jī)床工作精度要求的不斷提高，滾珠絲杠的高精度化更是成為了數(shù)控機(jī)床發(fā)展的必然趨勢(shì)，而主機(jī)的安裝精度無疑也就成為了裝配中的關(guān)鍵問題。因此，有必要對(duì)機(jī)床滾珠絲杠的安裝與調(diào)整工作引起足夠重視，以各種科學(xué)手段來保證滾珠絲杠安裝與調(diào)整的實(shí)效性。

一、機(jī)床滾珠絲杠安裝中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)

在機(jī)床滾珠絲杠的安裝過程中，以下幾個(gè)方面的內(nèi)容無疑為最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有保證了這些環(huán)節(jié)的實(shí)效性，滾珠絲杠的作用才能夠得到最大化體現(xiàn)。

1.垂直平面中電機(jī)座孔與直線導(dǎo)軌平行度的調(diào)整

如圖1所示，在1（床身）的電機(jī)座結(jié)合面上安裝10（電機(jī)座），并且不將固定螺栓擰緊，不準(zhǔn)在兩結(jié)合面間塞入0.02塞尺。與此同時(shí)，在電機(jī)座直線導(dǎo)軌的兩個(gè)滑塊正基準(zhǔn)面上應(yīng)該要具備2（電機(jī)座孔裝檢套）、8（檢棒）以及4（平尺），以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)面座的測(cè)量，并且將千分表的3（表座）放置于平尺上測(cè)量面。通過對(duì)千分表座的推動(dòng)，促使千分表的測(cè)頭與檢棒的表面接觸。這里需要注意的是，在第一測(cè)量最高點(diǎn)時(shí)，千分表的指針應(yīng)該調(diào)整為零，并且要推動(dòng)平尺、滑塊以及千分表工裝組合體到另外一個(gè)測(cè)量點(diǎn)、測(cè)檢棒第二點(diǎn)，保證兩點(diǎn)測(cè)量的數(shù)差值≤0.01。也就是說，機(jī)床直線導(dǎo)軌正基準(zhǔn)面和電機(jī)座孔自身的軸心線之間的平行度必須≤0.01，倘若沒有得到這樣的數(shù)值，那么即為不合格，此時(shí)就應(yīng)該對(duì)機(jī)床與電機(jī)的結(jié)合面進(jìn)行修刮，直到滿足要求為止。

圖1 絲杠安裝孔與直線導(dǎo)軌平行度的檢測(cè)與調(diào)整

2.滾珠絲杠與直線導(dǎo)軌平行度的調(diào)整

如圖2所示，嚴(yán)格依據(jù)螺栓擰緊力矩的標(biāo)準(zhǔn)要求（80%），通過對(duì)扭矩扳手的利用來擰緊電機(jī)座與軸承座螺栓，實(shí)現(xiàn)固定。在這其中，最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)即為垂直平面上滾珠絲杠與直線導(dǎo)軌平行度的調(diào)整。具體來說，首先要做的就是將滾珠絲杠的4（螺母）旋轉(zhuǎn)到電機(jī)座端，并且保證螺母法蘭端與滾珠絲杠的螺紋端面保持3～4個(gè)螺距。與此同時(shí)，在靠近電機(jī)座的直線導(dǎo)軌滑塊正基準(zhǔn)面上，將2（平尺）放置于此，并且將3（千分表）的表座放置于平尺上的基準(zhǔn)面上。千分表側(cè)頭不僅要靠近接觸到滾珠絲杠的螺母，并且要靠近螺母法蘭端面外圓表面上母線的最高點(diǎn)，以此來調(diào)整千分表座，使千分表在測(cè)量高點(diǎn)為零。之后，則應(yīng)該將4（滾珠絲杠螺母）旋轉(zhuǎn)到軸承座端，并且在這個(gè)過程中要始終保持滾珠絲杠螺紋端面與螺母端面的平齊。不僅要保證直線導(dǎo)軌滑塊與2（平尺）、3（千分表及表座）工裝組合體均靠近于軸承座，并且要推動(dòng)千分表座測(cè)量滾珠絲杠螺母靠近法蘭端面外圓表面上母線的最高點(diǎn)，保證兩高點(diǎn)平行度≤0.01。倘若沒有得到這樣的數(shù)值，那么即為不合格，此時(shí)就應(yīng)該對(duì)電機(jī)座或軸承座中高度大的一件與機(jī)床的結(jié)合面進(jìn)行修刮，直到滿足要求為止。

圖2 滾珠絲杠與導(dǎo)軌的平行度檢測(cè)

二、機(jī)床滾珠絲杠安全與調(diào)整中的注意事項(xiàng)

圖3 滾珠絲桿

如圖3所示，在滾珠絲杠的安裝與調(diào)整中，為了讓滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)位置精度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我們就必須對(duì)滾珠絲桿的軸向竄動(dòng)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。具體來說：首先，伺服電機(jī)端軸承座內(nèi)的軸承的裝配十分關(guān)鍵，其在滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)中將起到重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)滾珠絲杠軸向竄動(dòng)量的有效控制，始終讓其保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（即0.015～0.02之間）。其次，應(yīng)該對(duì)另一端軸承座內(nèi)軸承的裝配工作引起足夠重視，始終要保證軸向竄動(dòng)量維持在0.01之內(nèi)。只有這樣，滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的精度與剛度才能夠得到充分保證。再次，滾珠絲杠軸的預(yù)拉伸同樣也是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其是進(jìn)一步提升滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)精度與剛度的有效手段。但是，由于絲杠軸的各個(gè)斷面是不同的，并且溫升值難以做到精確設(shè)定，因此相關(guān)研究文獻(xiàn)中提出預(yù)拉力僅僅只能作為一個(gè)參考量。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，進(jìn)行預(yù)拉伸的絲杠軸基本上都具有負(fù)值方向，保證機(jī)床工作臺(tái)定位精度曲線的走向接近標(biāo)準(zhǔn)水平即可。顯而易見，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，通過上述安裝與調(diào)整方法，滾珠絲杠的空載扭矩將明顯降低，伺服電機(jī)及伺服系統(tǒng)工作正常，并且機(jī)床連續(xù)運(yùn)行時(shí)間能夠達(dá)到72h以上，不僅有效保證了滾珠絲桿的安裝精度，也不受機(jī)床行程大小的限制。

三、結(jié)語

總之，在數(shù)控機(jī)床以及加工中心工作精度要求不斷提高的背景下，滾珠絲杠的高精度化儼然已經(jīng)成為了數(shù)控機(jī)床持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了進(jìn)一步提升機(jī)床連續(xù)工作的可靠性，應(yīng)不斷提升滾珠絲杠在機(jī)床上的安裝精度。只有這樣，滾珠絲杠在數(shù)控機(jī)床中的巨大作用才能得以最大化體現(xiàn)。

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（上接P61頁(yè)）得1/2.22×250=112.61kW·h，取直流環(huán)節(jié)的電壓為12×30=360V，即蓄電池組最小選擇為112.61 kW·h/（360×2）=156.4Ah。蓄電池容量選擇為180Ah蓄電池。

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

研制的JY5280TXJ900DZ電動(dòng)修井機(jī)工程樣機(jī)完成廠內(nèi)安裝、調(diào)試后，于2014年10月在大慶油田薩南實(shí)業(yè)公司井下作業(yè)分公司進(jìn)行修井作業(yè)礦場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)了南6-48井和南8-79井等30口井組，試驗(yàn)情況總結(jié)如下。

（1）綠色環(huán)保，噪聲低，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試噪聲40dB，滿足在生活區(qū)作業(yè)噪聲小于85dB的要求，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廢氣零排放。

（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明電源補(bǔ)償系統(tǒng)在工作過程中起到了穩(wěn)定電源電壓作用。實(shí)現(xiàn)了大功率電動(dòng)機(jī)在低容量變壓器下滿負(fù)荷工作功能，證明UPS電源補(bǔ)償系統(tǒng)此設(shè)計(jì)完全滿足修井機(jī)各種工況對(duì)其的設(shè)計(jì)要求。

（3）節(jié)能效果好，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，1口深1km的生產(chǎn)井，進(jìn)行小修作業(yè)時(shí)，柴油消耗量為235L左右。本型號(hào)修井機(jī)在相同作業(yè)工況下，耗電為398kW.h左右。經(jīng)計(jì)算可知，研制的電動(dòng)修進(jìn)機(jī)比常規(guī)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)修井機(jī)節(jié)能39%。

四、結(jié)語

（1）電源補(bǔ)償修井機(jī)完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。得到了用戶認(rèn)可。

（2）試驗(yàn)結(jié)果表面，JY5280TXJ900DZ電動(dòng)修井機(jī)具有節(jié)能環(huán)保、安全高效、自動(dòng)化程度高和操作方便等特點(diǎn)。

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