滚珠丝杠在数控机床中的几种状态形式, 滚珠丝杠副作为数控机床的进给传动链,其装配形式和精度决定了数控机床的定位精度,也影响着进给轴插补运行的平稳性。滚珠丝杠副安装形式及受力,数控机床进给轴常见的丝杠支撑有如下几种形式:
1、一端固定——一端自由
丝杠一端固定,另一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力,这种支承方式用于行程小的短丝杠或者用于全闭环的机床,因为这种结构的机械定位精度是最不可靠的,特别是对于长径比大的丝杠(滚珠丝杠相对细长),热变性是很明显的,1.5m长的丝杠在冷、热的不同环境下变化0.05~0.10mm是很正常的。但是由于他的结构简单,安装调试方便,许多高精度机床仍然采用这种结构,但是必须加装光栅,采用全闭环反馈。
2、一端固定——另一端支承
丝杠一端固定,另一端支承。固定端同时承受轴向力和径向力;支承端只承受径向力,而且能作微量的轴向浮动,可以减少或避免因丝杠自重而出现的弯曲,同时丝杠热变形可以自由的向一端伸长。这种结构使用最广泛,目前国内中小型数控车床、立式加工中心等均采用这种结构。
3、两端固定
丝杠两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力,这种支承方式,可以对丝杠施加适当的预紧力,提高丝杠支承刚度,可以部分补偿丝杠的热变形。
滚珠丝杠常用支承方式
根据滚珠丝杠副工作时的受力状况,丝杠支承常以止推轴承和向心球轴承组合,其支承方式有以下几种:
1)双推一自由式在一端装止推轴承,另一端悬空。因其一端是自由状态,故承载能力小,轴向刚度低。
2)双推一简支式一端装止推轴承,另一端装向心球轴承,轴向刚度不太高;使用时应注意减少丝杠热变形的影响,安装时应注意使热源和丝杠工作时的常用段远离装止推轴承的一端,以避免推力轴承因丝杠热伸长而产生间隙。
3)单推一单推式止推轴承分别装在滚珠丝杆的两端并施加预紧。可以提高滚珠丝杠的轴向刚度;预拉伸安装时,预紧力较大,因此丝杠工作时只承受拉力。但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感,同时轴承寿命比双推—双推式低。
4)双推一双推式两端装止推轴承及向心球轴承的组合,为使丝杠具有大的刚度,它的两端可用双重支承,即止推轴承和向心球轴承,并施加顶紧力。该方式适合于高刚度,高速度.高精度的精密丝杠传动系统。但这种结构方式可使丝杠的热变形转化为止推轴承的预紧力,因此设计时要求提高止推轴承的承载能力和支架刚度。
值更换新的钢球,配做新的螺母。这样修出来的丝杠应完好如新。
滚珠丝杆副常见故障对数控机床进给运动的影响:
(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。