滾珠絲杠軸承座的裝配與分析

李朋

【摘要】隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國的工業(yè)向著高效率、高精度、勞動(dòng)力少的方向發(fā)展各種新型的機(jī)床在我國相繼出現(xiàn)，滾珠絲杠在使用過程中有著較高的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和使用的靈活性因此廣泛的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。

【關(guān)鍵詞】滾珠絲杠 軸承座 上母線 側(cè)母線 千分表 刮削 預(yù)拉伸 潤滑

滾珠絲杠是在螺杠與螺母之間安裝有鋼珠，因此摩擦力小、傳動(dòng)效力高，配上伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)。精度達(dá)到0.001mm除實(shí)現(xiàn)由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變直線運(yùn)動(dòng)外，也實(shí)現(xiàn)由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具有磨損小、壽命長可實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于高精度機(jī)床，數(shù)控機(jī)床，數(shù)控設(shè)備上。

滾珠絲杠的常見故障有：螺桿、螺母的滾道和滾珠表面磨損腐蝕、疲勞剝落等，表面疲勞是由于裝配不良、承受交變載荷、超載運(yùn)行、潤滑不良等原因引起的。長期使用后，滾珠絲杠的滾道和滾珠表面會(huì)出現(xiàn)接觸疲勞的麻點(diǎn)以至金屬表層的剝落，使?jié)L珠絲杠運(yùn)動(dòng)失效從而影響加工工件的精度和效率。

所以提高滾珠絲杠軸承座的裝配質(zhì)量至關(guān)重要，從而延長滾珠絲杠的使用壽命、減少振動(dòng)、提高加工精度。

今以榮德機(jī)械廠生產(chǎn)的一款晶體掏棒專用機(jī)床KDV-8D 為例，說明這臺(tái)專用機(jī)床滾珠絲杠軸承座的安裝步驟和注意事項(xiàng)。

KDV-8D是晶體掏棒專用機(jī)床，為脆硬類材料如硅晶體、陶瓷、寶石等高效取料專用機(jī)。這臺(tái)設(shè)備采用寬跨距導(dǎo)軌和床身一體鑄造而成，承載負(fù)荷平均，工作平穩(wěn)、溫升影響小、加工精度高。所有的導(dǎo)軌經(jīng)過特殊熱處理，硬化深度5-10mm以上，軌道硬度HRC55以上在經(jīng)過精密磨削。并采用C3級(jí)雙螺帽預(yù)壓之精密滾珠導(dǎo)螺桿，搭配兩端支撐座預(yù)拉設(shè)計(jì)保證傳動(dòng)精度，并配合耐磨的配合導(dǎo)軌，具有耐磨、摩擦系數(shù)低、移動(dòng)平穩(wěn)，適用于低速重載機(jī)型。加工晶棒的圓度為0.02mm/200mm.

KDV-8D機(jī)床由床身、立柱、工作臺(tái)、滑臺(tái)、主軸箱、主軸系統(tǒng)、氣動(dòng)液壓、伺服控制和傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。工作臺(tái)由X軸Y軸控制系統(tǒng)控制安裝在床身導(dǎo)軌上。立柱導(dǎo)軌由Z軸控制系統(tǒng)控制。絲杠的支撐采用一端固定而另一端施加預(yù)拉伸方式，以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度吸收絲杠發(fā)熱引起伸長造成的誤差。軸承座采用配刮技術(shù)，使精度直接進(jìn)入穩(wěn)定期。

安裝場地的選擇：工作場地要求潔凈、地基要堅(jiān)實(shí)、周圍無嚴(yán)重震源的干擾、室內(nèi)溫度盡可能變化小，工具主要有：刮刀、千分表、橋型板、水平儀、平尺、手電鉆、鉸刀，檢驗(yàn)棒等。這里選擇立柱導(dǎo)軌加以說明。首先將安放絲杠副的Z軸立柱，沿導(dǎo)軌水平安放在楔形墊鐵上，用橋型板和水平儀找正，使床身導(dǎo)軌自然成水平狀態(tài)，床身導(dǎo)軌直線度0.01mm，平行度0.01mm，無扭曲。根據(jù)加工圖紙要求找正安裝滾珠絲桿軸承座位置，配劃軸承座固定螺絲孔位置，根據(jù)所劃線配鉆、攻螺紋。

軸承座的安裝，將兩軸承座底面均勻涂上一層紅丹粉，用螺釘固定在立柱道軌間的軸承位上，將兩標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)棒裝入軸承座孔中。在導(dǎo)軌上放一標(biāo)準(zhǔn)平尺，將量程為0～0.1mm、示值為0.001mm的千分表固定在平尺上（這里選擇杠桿式千分表），測頭測量方向一定垂直測量表面（否則測量有誤差），先測量固定端軸承座檢驗(yàn)棒的上母線近端和遠(yuǎn)端，再測量支承端軸承座檢驗(yàn)棒的上母線近端和遠(yuǎn)端，根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算兩軸承座的高度差，選擇低的一端先進(jìn)行安裝，拆去螺釘 ，將軸承座和底面研磨，根據(jù)顯點(diǎn)和上母線的高度差計(jì)算刮削量，反復(fù)測量、刮削直到檢驗(yàn)棒上母線等高度達(dá)到0.005mm，側(cè)母線直線度為0.005mm，接觸率為75%，點(diǎn)數(shù)12點(diǎn)/25mm2合格。同樣方法安裝支承座上母線直線度為0.005mm，側(cè)母線直線度為0.005mm，接觸率為75%，點(diǎn)數(shù)12點(diǎn)/25mm2，并且與第一根檢驗(yàn)棒上母線直線度為0.005mm、側(cè)母線直線度為0.005mm為合格。為了消除檢驗(yàn)棒的安裝誤差，可以將檢驗(yàn)棒旋轉(zhuǎn)180°°測量取平均值。

將刮研好的軸承座，全面清潔后安裝，逐一將固定螺絲涂抹厭專用萬能膠按對(duì)角線逐步緊固，同時(shí)復(fù)查精度合格而螺釘全部緊固。這時(shí)可配鉆、鉸定位銷孔，用標(biāo)準(zhǔn)銷試裝，深度達(dá)80%，用壓縮空氣吹除干凈后，將圓錐銷用銅棒打人，稍露或平即可。

寶石晶體的特點(diǎn)是，硬度大硬度為9，易碎。晶體內(nèi)部由于生長的原因，常有各種缺陷如氣泡、裂紋、鑲嵌，應(yīng)力等多方面的原因。掏棒切割要求高、磨削阻力大、直徑越大、越深，阻力越大，冷卻，排屑困難。2012年1月，1#、2#機(jī)多次發(fā)生在掏2〞晶棒的過程中，出現(xiàn)晶棒卡在刀筒中、刀齒折斷、崩斷的現(xiàn)象。后經(jīng)檢查，排除機(jī)床程序設(shè)定不當(dāng)，即引槽切削速度，進(jìn)給量，引槽深度不夠的操作原因外。主要原因主軸系統(tǒng)工作一段時(shí)間，松動(dòng)，間隙變大。主要是安裝精度不高，配合間隙調(diào)整不良。所以提高滾珠絲杠軸承座裝配質(zhì)量，可以提高滾珠絲杠副的使用壽命，減少振動(dòng)，延長磨損周期，提高加工精度至關(guān)重要。

2015年3月，3#機(jī)在掏4〞、6〞晶棒時(shí)多次出現(xiàn)Z軸過載，發(fā)熱停機(jī)，掏6〞晶棒時(shí)還出現(xiàn)將晶棒掏裂的事故。主要原因是滾珠絲杠的預(yù)拉伸調(diào)整不當(dāng)，絲杠的冷卻潤滑不良，造成絲杠發(fā)熱，剛度不良，絲杠工作異常而出現(xiàn)問題。所以滾珠絲杠的預(yù)拉伸是非常必要的，為了提高滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的剛度和精度，給絲杠實(shí)施預(yù)拉伸是非常有效的，但由于絲杠軸的各斷面不同而溫升值不易精確設(shè)定。根據(jù)以上情況才采取螺桿中空油冷機(jī)，定時(shí)循環(huán)冷卻，冷卻潤滑效果良好，多次試驗(yàn)表明絲杠溫升在5°達(dá)到平衡。因此按照溫升5°設(shè)計(jì)絲杠的預(yù)拉伸量，使用效果良好。

通過上面的安裝步驟要求，顯著提高安裝效率和滾珠絲杠軸承座裝配質(zhì)量，采取可靠的潤滑，和預(yù)拉伸工藝，機(jī)床的空載轉(zhuǎn)矩明顯降低，空載電流也顯著降低，伺服系統(tǒng)工作正常，未出現(xiàn)伺服過載報(bào)警，機(jī)床能連續(xù)運(yùn)行，加工精度良好。所以提高滾珠絲杠軸承座裝配質(zhì)量，可以提高滾珠絲杠副的使用壽命，減少振動(dòng)，延長磨損周期，提高加工精度至關(guān)重要。