高精度數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的裝配與調(diào)整

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

高精度數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的裝配與調(diào)整

孫井泉，孫念明

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

在各種各樣的機(jī)械加工過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題，導(dǎo)致工藝產(chǎn)品的質(zhì)量受到一定影響。例如在機(jī)床中，滾珠絲杠屬于其中主要的驅(qū)動(dòng)部分,在整個(gè)機(jī)床結(jié)構(gòu)中具有非常重要的作用。而隨著高精度數(shù)控技術(shù)逐步應(yīng)用，要想實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高精度發(fā)展必須要求更高精度的滾珠絲杠裝配，對(duì)于滾珠絲杠來(lái)說(shuō)，影響滾珠絲杠裝配精度高低的關(guān)鍵在于滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)能否保持平行于機(jī)床的直線(xiàn)導(dǎo)軌基面。本文主要介紹數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠裝配當(dāng)前存在的問(wèn)題，同時(shí)分析了數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的裝配調(diào)整過(guò)程的步驟。

數(shù)控機(jī)床；滾珠絲杠；裝配與調(diào)整；工藝

制造業(yè)在我國(guó)有非常重要的地位。在整個(gè)產(chǎn)品制造加工的過(guò)程當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床的裝配是一個(gè)比較關(guān)鍵的基礎(chǔ)保證，裝配的好壞直接會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響，當(dāng)裝配出現(xiàn)偏差時(shí)，即使加工出的零件有一個(gè)高的精度，也不能保證產(chǎn)品的裝配合格。機(jī)床裝配工藝就是眾多影響因素之一，而且不同零件部分的裝配工藝會(huì)對(duì)機(jī)加工的質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。機(jī)械設(shè)備的裝配是整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，該階段工作完成的好與壞和速度，會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)該種機(jī)械產(chǎn)品的成本產(chǎn)生重要的影響。除此之外，人們?cè)趯?duì)設(shè)備裝配時(shí)，還會(huì)對(duì)在生產(chǎn)該機(jī)械產(chǎn)品時(shí)所用到的裝配工藝的好壞進(jìn)行評(píng)價(jià)，以糾正和解決機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、加工、制造過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題，大幅度提升產(chǎn)品質(zhì)量。伴隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床需求的不斷增加，其發(fā)展規(guī)模與日俱增，但也同時(shí)給個(gè)機(jī)床制造者提出了新的挑戰(zhàn)，既要使其所加工產(chǎn)品的精度得到保證，同時(shí)還得不斷地提高數(shù)控機(jī)床設(shè)備的裝配效率，最終形成自己獨(dú)有的核心競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)控機(jī)床是一種結(jié)構(gòu)精密并且裝配流程復(fù)雜費(fèi)時(shí)的機(jī)械設(shè)備，因此也就決定了數(shù)控機(jī)床的裝配周期相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)，其中往往會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)座、滾珠絲杠、導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的裝配影響整個(gè)數(shù)控機(jī)床的裝配效率。本文就機(jī)械滾珠絲杠的裝配工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

1 滾珠絲杠的基本概述

對(duì)于滾珠絲杠來(lái)說(shuō)，實(shí)際上就是一種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，一般都是把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，另外也有把直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)的滾珠絲杠都是實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)這一過(guò)程，從而進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)了將軸承由通常的滑動(dòng)動(dòng)作轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)的動(dòng)作。滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，一般主要有三部分組成結(jié)構(gòu)，其中有螺桿、螺母以及滾珠這三部分。在機(jī)床制造行業(yè)，滾珠螺絲的應(yīng)用促使了機(jī)床的進(jìn)一步的發(fā)展。

目前，由于數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來(lái)越迅速，例如很多航空航天領(lǐng)域的工件對(duì)于數(shù)控加工中心的工作精度的要求就非常高。對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)，滾珠絲杠屬于其中的控制直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在機(jī)械加工行業(yè)中。因此，對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)，滾珠絲杠的質(zhì)量直接能夠影響其運(yùn)動(dòng)過(guò)程的精度。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于滾珠絲杠而言，其安裝的方式有雙推—自由模式、雙推—支撐模式、雙推—雙推模式。影響滾珠絲杠的關(guān)鍵因素就是裝配精度這一方面，尤其是滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)軸心線(xiàn)，這一軸心線(xiàn)起必須要平行于機(jī)床的主基直線(xiàn)導(dǎo)軌，而如果出現(xiàn)一定的不平衡，則一般都是裝配質(zhì)量方面出現(xiàn)了問(wèn)題，例如電機(jī)座一般是用來(lái)支撐滾珠絲杠，那么其位置能否與軸承座配合就關(guān)系到機(jī)床運(yùn)動(dòng)的精度。另外一方面就是滾珠絲杠螺母軸心線(xiàn)能否保證同軸于電機(jī)座的孔也能夠直接影響了機(jī)床運(yùn)動(dòng)的過(guò)程?？偟膩?lái)說(shuō)，滾珠絲杠就是一種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)用在精密機(jī)械方面，具有較高的精度、較好的可逆性以及較高的工作效率等特點(diǎn)。其工作特點(diǎn)主要分為兩種類(lèi)型，分別是常用的外循環(huán)以及內(nèi)循環(huán)方式。

2 滾珠絲杠裝配存在的問(wèn)題

一般由于部分機(jī)床的工裝工具比較破舊，同時(shí)有的機(jī)床的自動(dòng)化程度比較低，一般可能會(huì)使得滾珠絲杠的裝配需要面對(duì)更多的比較復(fù)雜的問(wèn)題。其主要包括以下幾點(diǎn)：裝配的具體吊裝過(guò)程存在一定的問(wèn)題一般數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠及和其配合連接的其他設(shè)備的搬運(yùn)以及調(diào)整過(guò)程，一般都有車(chē)間內(nèi)起重設(shè)備，例如，橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)、平衡吊、懸臂吊等。然而一些重量小的工件主要還是需要人工的搬運(yùn)來(lái)完成裝配，由于人工搬運(yùn)過(guò)程避免不了誤差的存在，從而導(dǎo)致裝配問(wèn)題；另外還有滾珠絲杠裝配工藝自動(dòng)化程度不合理；滾珠絲杠裝配缺乏合理的工裝工具。

2.1 缺乏合理的滾珠絲杠裝配工裝工具

一般在裝配過(guò)程中，很多情況，其他零件需要和滾珠絲杠采用過(guò)盈配合或者采用加熱與冷凍的方法，除此之外，更為麻煩的還需要使用專(zhuān)業(yè)的工業(yè)加熱箱和冷柜，我們可以得出滾珠絲杠的壓裝工藝可以很大程度的提高裝配效率，但需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的壓裝機(jī)液壓油缸驅(qū)動(dòng)機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)壓裝。在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行裝配時(shí)，所需要的裝配相關(guān)的工具和裝配工藝，對(duì)數(shù)控機(jī)床的裝配來(lái)說(shuō)有著關(guān)鍵性的作用。盡管可以通過(guò)連接緊固進(jìn)行裝配，但是滾珠絲杠裝配的部分螺栓直徑較大，而且一些關(guān)鍵部位的螺紋連接對(duì)擰緊力矩有著較高的要求，因此導(dǎo)致工裝及滾珠絲杠的裝配和連接等，必須靠擰緊工具進(jìn)行裝配。然而，目前常見(jiàn)的是采用普通的氣動(dòng)扳手，導(dǎo)致不能有效的控制力矩，從而導(dǎo)致后期螺栓可能發(fā)生松動(dòng)。一般為了做到滾珠絲杠螺栓的擰緊力矩，一些企業(yè)先會(huì)選擇普通的擰緊工具緊固后再使用扭力扳手進(jìn)行校準(zhǔn)，但是扭力扳手較笨重。所以說(shuō)，只有先進(jìn)的工裝工具和裝備工藝才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)滾珠絲杠裝配效率和精度的提高，即便有的先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床在裝配的過(guò)程中，也可能存在缺乏滾珠絲杠裝配中常用的工裝工具。

2.2 滾珠絲杠裝配工藝自動(dòng)化程度不合理

與其他機(jī)械產(chǎn)品的裝配相比較滾珠絲杠的裝配過(guò)程簡(jiǎn)單的多，其裝配自動(dòng)化程度也比汽車(chē)裝配要落后得多。雖然滾珠絲杠的裝配工藝有了一定的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的裝配，例如滾珠絲杠的裝配工藝水平整體仍然不高，主要可以從一下幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)：一是，流轉(zhuǎn)自動(dòng)化程度低。絕大多數(shù)部裝還是固定式裝配，然后通過(guò)車(chē)間起重機(jī)或叉車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。二是，裝配作業(yè)基本都是人工作業(yè)。國(guó)內(nèi)滾珠絲杠裝配目前還不存在自動(dòng)化裝配，所有工件的搬運(yùn)及安裝都是人工操作或借助車(chē)間起重設(shè)備完成的。

3 滾珠絲杠的裝配與調(diào)整的主要環(huán)節(jié)

一般在機(jī)床的裝配過(guò)程中要注意將滾珠絲杠的結(jié)合面的位置，確定好位置之后再安裝好滾珠絲杠的位置，另外要注意的是不要完全的擰死固定螺栓，兩個(gè)結(jié)合面之間的縫隙不能過(guò)大，可以通過(guò)0.02mm的塞尺進(jìn)行檢查，也就是不能塞入塞尺。

對(duì)于滾珠絲杠所涉及到孔裝檢套、檢棒等部件要注意測(cè)量，通過(guò)一定的平尺來(lái)對(duì)電機(jī)座的位置進(jìn)行確認(rèn)，保證其處于滾珠絲杠直線(xiàn)導(dǎo)軌的兩個(gè)滑塊的正基準(zhǔn)面上，然后通過(guò)平尺來(lái)對(duì)用來(lái)安放千分表表座進(jìn)行一定的測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)就是推動(dòng)千分表的座，使其移動(dòng)到能夠使得千分表測(cè)頭接觸到檢棒上表面這一位置，然后注意把第一測(cè)量最高點(diǎn)的千分表的指針進(jìn)行歸零處理。推動(dòng)這一組合體，也就是由滑塊、平尺以及千分表這三個(gè)工裝形成的組合體進(jìn)行移動(dòng)，直到移動(dòng)到另一個(gè)測(cè)量的位置，測(cè)檢棒的第二點(diǎn)，如果這兩個(gè)位置的測(cè)量數(shù)差值≤0.01mm，就可以看作通過(guò)。此處要注意的是測(cè)量點(diǎn)要選擇靠近滾珠絲杠的內(nèi)部位置，然后把測(cè)量最高點(diǎn)的千分表指針進(jìn)行調(diào)零處理，推動(dòng)滑塊、平尺以及千分表組合體靠近軸承座，測(cè)量位于軸承座外部位置的檢棒最遠(yuǎn)點(diǎn)，注意這一過(guò)程的兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的距離與要與滾珠絲杠以及軸承座之間保持相等的距離。把軸承座安裝在機(jī)床主體的軸承座結(jié)合面上，注意別把螺栓擰死固定，同樣這兩個(gè)結(jié)合面之間也不能塞入0.02mm的塞尺。注意檢測(cè)軸承座孔的裝檢套、檢棒這兩部分，把滑塊靠近軸承座，同時(shí)把由平尺、千分表等工裝形成的組合體也靠近軸承座。按照檢驗(yàn)滾珠絲杠自身軸心線(xiàn)與機(jī)床直線(xiàn)導(dǎo)軌正基準(zhǔn)面的平行度的方法和操作環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行軸承座孔自身軸心線(xiàn)與機(jī)床直線(xiàn)導(dǎo)軌正基面的平行度的檢查，使其平行度保證≤0.01mm。如果出現(xiàn)尺寸誤差過(guò)大，那么就可能出現(xiàn)刮壁的現(xiàn)象，就需要對(duì)軸承座與機(jī)床的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理，直至符合尺寸的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

目前階段我國(guó)的機(jī)械工業(yè)正逐步的朝著高效、高質(zhì)以及高精度的方向發(fā)展。在機(jī)械加工這個(gè)行業(yè)，不管發(fā)展水平高低與否都不能離開(kāi)數(shù)控機(jī)床技術(shù)，而對(duì)于數(shù)控機(jī)床技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的有效使用性能就必須做好零部件的裝配問(wèn)題，尤其是滾珠絲杠的裝配。機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和零件加工工藝當(dāng)中存在的質(zhì)量問(wèn)題，可以憑借數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的裝配來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到改進(jìn)。所以說(shuō)，在某種程度上，數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠裝配過(guò)程可以被作為可以加工制造出裝配精度較高產(chǎn)品的基石。

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