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轴承知识

机床滚珠丝杆安装方法的改进

发布时间:2017-10-13
徐孝锋
(金华市技师学院,浙江金华 321000)
  摘 要:数控机床的进给体系是由伺服电动机经过联轴器与滚珠丝杠直接相连,然后由滚珠丝杠螺母副驱动工作台运动。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,它是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,将轴承从滚动动作变成滑动动作,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点,被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。由于CJK6140数控机床与其他型号机床的滚珠丝杆的安装有一些不同点以及作者在安装中的一些体会,所以文章将叙述下该数控机床的滚珠丝杆的安装。
  关键词:滚珠丝杆;消除间隙;安装;处理
  作者在金华汤溪齿轮机床有限公司实践了一段时间。在工作中,质检员在检验数控机床的精度时,常测量出工件的尺寸不达标,产生这类原因大部分是发生在拖板在运行时的反向误差较大等问题上,导致拖板有一瞬间的停顿,从而影响了被加工零件的精度;还有一些情况是在数控机床运行过程中,测量丝杆跳动过大。关于这类问题的原因,常常与安装滚珠丝杆时出现了间隙或者滚珠丝杆出现了磨损的情况下发生的,因为滚珠丝杆没有安装到位或者在安装过程中被敲毛,那轴向窜动或者跳动就会过大。现在谈谈作者在安装型号为CJK6140数控机床的滚珠丝杆的过程中的一些体会。
  滚珠丝杆的结构大部分人都知道,传统分为内循环结构和外循环结构两种,也是最常用的结构。滚珠丝杆是用来将旋转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为旋转运动的执行元件,具有传动效率高,定位准确等。
  在数控机床上主要有两根丝杆来作传动作用。一根通常叫做小丝杆,主要是控制刀架下面的小拖板的传动,即数控机床上的径向传动(X轴);另一根通常叫做大丝杆,主要是控制大拖板的传动,即数控机床上的轴向传动(Z轴)。大小丝杆的安装方法大致相同,下面谈点本人安装小丝杆时的体会。
  1 CJK6140滚珠丝杆的安装
  在数控车床的装配过程中,滚珠丝杆影响精度的主要体现在安装方法不可取或者安装错误以及没有安装到位等。比如大拖板轴承孔较深或者较浅,前面工序的工件精度不合格或者滚珠丝杆本身的问题。
  1.1滚珠丝杆一般采用的方法
  对于滚珠丝杆的安装,为了保证轴向刚度高,机床性能好,我们一般采用“双推-双推式”的方法。这种方法适用高刚度、高传动、高精度的丝杆传动系统。
  “双推-双推式”的方法很简单,就是在联接电动机轴套的一端安装上止推轴承,在另一端,安装上深沟球组合轴承。
  我们在安装大部分数控机床时,通常先把止推轴承用特制的轴套慢慢敲击进丝杆,敲击到轴承与丝杆配合区域的顶端。安装好止推轴承后,把丝杆放入大拖板内,再来安装另一端的深沟球组合轴承。安装深沟球组合轴承时,首先放入组合垫片,再按深沟球组合轴承的组合,按顺序把深沟球组合轴承敲击进至丝杆轴上,直到组合垫片触碰到大拖板丝杆孔底部为止。两端轴承都安装好后,在把滚珠丝杆连同轴承一同敲击进大拖板上的定位孔内。
  安装CJK6140的数控机床的滚珠丝杆,首先要把滚珠丝杆放进大拖板内,然后用木头或者铝块垫在电动机轴套端的丝杆轴以及大拖板间,选择木头或者铝块是为了不让丝杆轴起毛刺。安装时,首先要安装深沟球组合轴承,止推轴承要连同滚珠丝杆一同安装到位,这样才能保证同轴度以及不会敲歪轴承,保证丝杆的精度。
  1.2安装轴承时的注意事项
  (1)控制力度要适中。因为轴承和滚珠丝杆间是过渡配合,所以敲击的力度要适中。(2)在同一直线敲击轴承。为了保证同轴度,要尽量在同一直线上敲击轴承。(3)轴承与滚珠丝杆轴尽量同心,这样容易安装,而且不容易损坏丝杆或者敲坏轴承。前面的安装完成后,下一步就要检测滚珠丝杆的精度,以便达到滚珠丝杆的安装精度,而这一步工序简单来说,就是消除间隙。
  2 滚珠丝杆的间隙消除
  滚珠丝杆出现间隙的原因有很多,比如滚珠丝杆的本身间隙过大,轴承孔过深,孔盖顶不到轴承,反向误差过大。
  安装好滚珠丝杆后,调整滚珠丝杆的间隙分两种,第一种是滚珠丝杆本身的调整,第二种则是整根滚珠丝杆的位移调整。首先介绍滚珠丝杆的本身的调整,调整的方法有双螺母螺纹预紧调整法和双螺母齿差预紧调整法。
  2.1滚珠丝杆的本身调整
  (1)双螺母螺纹调隙。利用两个锁紧和固定螺母调整预紧力的结构。两个工作螺母以平键与外套相联,其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹,即带凸缘丝杆螺母。当两个锁紧和固定螺母转动时,正是由于平键限制了工作螺母的转动,才使得带外螺纹的工作螺母能相对于锁紧螺母轴向运动。间隙调整好后,用固定螺母固定住锁紧螺母使滚珠丝杆的间隙处于最小值。这种方法的预紧比较可靠,调整起来比较方便,但是这种方法的缺点就是不容易控制精度,比较难调整到理想的合格精度。有些滚珠丝杆会出现锁紧和固定螺母固定住滚珠丝杆后,滚珠丝杆的精度没有达到精度要求,但是误差相差不大。这种情况就需要使用双螺母齿差预紧调整法。(2)双螺母齿差预紧调整法。在两个工作螺母的凸缘上分别切出齿数为Z1、Z2的齿轮,且Z1、Z2相差一个齿,两个齿轮分别与两端相应的内齿圈相啮合,内齿圈紧固在螺母座上。设其中的一个螺母Z1转过一个齿时,丝杆的轴向移动量为S1,则有S1=T/Z1如果两个齿轮同方向各转过一个齿,则丝杆的轴向位移为△S=S1-S2=T/Z1-T/Z2=T/Z1Z2例如螺母Z1=99,螺母Z2=100时,△S≈1μm。这类方法适合精度调隙,调整精度比较高,属于微调方法。
  这两种方法在厂里安装滚珠丝杆时常常用到,个人感觉比较容易操作,首先使用双螺母螺纹调隙法调到大致位置,再使用双螺母齿差预紧调整法微调,一般情况下,滚珠丝杆都能调到合格精度。
  2.2整根滚珠丝杆的位移调整
  调整整根滚珠丝杆的位移不是很常见,因为大拖板的孔深尺寸合格的话,这种情况一般不会出现,但不排除这种现象,因为厂家为了节省成本或者赶工,很少会让大拖板这种大件报废。如果需要调整整根滚珠丝杆的位移,就要从轴承的间隙方面入手。如果要让整根丝杆反向运行时没有误差,就要使轴承顶到大拖板定位孔的孔底,因为安装时已经安装进了深沟球组合轴承,所以加厚里面的轴承垫片的方法是不可行了,只有把整个深沟球组合轴承顶到定位孔底部,从而带动整个滚珠丝杆,滚珠丝杆才不会出现反向位移间隙过大的情况,作者觉得以下两种方法比较简便。
  (1)第一种方法是在深沟球组合轴承与孔盖上伸入孔中的一端之间加入垫片,把深沟球组合轴承顶入孔底,以达到减小间隙。这种方法有一个缺点,就是孔不能太深,因为孔盖的尺寸是固定的。(2)第二种方法是在第一种方法达不到要求情况下使用,因为在孔盖中,还有一个滚珠丝杆轴套,这个滚珠丝杆套起到的是固定作用,这个起到固定作用的滚珠丝杆套也可以作为“垫片”的作用。作为固定元件也可以调整整根丝杆的间隙,如果定位孔太深,那么可以使用多加一个滚珠丝杆轴套,再按照调整滚珠丝杆本身的那两类调整法去调整间隙。这种方法虽然调整快捷方便,但是机床在多次操作不当导致撞车后或者使用年久后,很容易失去精度。
  滚珠丝杆是整台机床的重要安装环节,如果安装不合格,那就要将拖板上的所有零部件都拆卸掉重新装备。上述方法在个人安装滚珠丝杆过程中,感觉方法比较简便,试车后如果精度不合格也容易调整,减少了不必要的返工,不但提高了滚珠丝杆的安装精度,同时也提高了滚珠丝杆的安装效率以及精度调整的效率。
  文章主要是简述了如何安装滚珠丝杆以及如何消除间隙的问题,保证滚珠丝杆的精度,提高整台数控机床的质量。所提及的方法不一定是最好的,也许还有很多更好的方法等待我去探索实践。力争在今后的工作和不断学习中,更进一步提高自己的业务能力和水平。
  参考文献
  [1]伍利群,杨益梅.滚珠丝杆螺母副的调节安装和防护[J].机械研究与应用,2006(06).
  [2]周志红,文怀兴,杨东生.滚珠丝杆安装方式的研究[C].中国科学院上海冶金研究所,2000.
  [3]高等学校实验室工作研究会网[EB/DL].2010-01-27.
来源:《科技创新与应用》2016年34期

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