数控机床滚珠丝杠副怎么安装？

数控车床滚珠丝杆螺母副的安装方法~

【滚珠丝杆螺母副安装方法】
滚珠丝杆螺母副仅用于承受轴向负荷，径向力、弯矩会使滚珠丝杠螺母副附加表面接触应力等负荷，从而可能造成丝杠的永久性损坏。正确的安装是有效维护的前提。因此，滚珠丝杠

螺母副安装到机床时，应注意以下几点：
①丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点成一线。
②安装螺母时，尽量靠近支撑轴承。
③安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。
④滚珠丝杠安装到机床时，请不要把螺母从丝杠上卸下来。

如必须卸下来时要使用辅助套，否则装卸时滚珠有可能脱落。螺母装卸时应注意以下几点：
①辅助套外径应小于丝杠底径0.1-0.2mm。
②辅助套在使用中必须靠紧丝杠螺纹轴肩。
③卸装时，不可用力过大，以免螺母损坏。
④装入安装孔时要避免撞击和偏心。

机床的功能在很大程度上取决于进给传动体系的定性和定量装置。机械驱动组织是数控机床进给体系中方位操控的重要环节，对进给体系精度有直接的影响。进给驱动组织主要有滚珠丝杠驱动、齿轮齿条驱动、直线电机驱动和并联虚拟轴驱动几种型式，根据机床的运用范围及精度要求不同，可选用的进给驱动组织也会有很大的差异。由于滚珠丝杠具有传动效率高、定位精度高、运用寿命长、同步功能好、传递可逆性等长处，现在，数控机床运用最普遍、最广泛是“旋转电机＋滚珠丝杠”进给传动组织，该组织又分为丝杠滚动结构和丝母滚动结构。由于丝母滚动结构复杂，受移动工作台空间的限制，装置修理比较繁琐，数控机床进给体系中得到广泛运用的是“丝杠滚动结构”。滚珠丝杠副一般只能接受轴向力，较大的径向力和倾覆力矩可能形成丝杠的损坏，所以，滚珠丝杠的正确装置对其运用工作功能具有重要的决定作用。1、滚珠丝杠滚动的结构型式常见的滚珠丝杠滚动进给组织有伺服电机与滚珠丝杠直联和伺服电机经过齿轮（或同步带）减速与滚珠丝杠相连，即丝杠随电动机滚动，刀架工作台跟从丝母移动，从而将旋转运动转化为直线运动。其结构规划制作相对简略，可以减少启动力矩及滞后时刻。2、预拉伸滚珠丝杠的装置数控机床滚珠丝杠进给传动结构有轴承座、丝杠专用轴承、滚珠丝杠副、压盖、紧定精细螺母、工作台、伺服电机、联轴器、齿轮或带轮同步带等零件组成。其装置流程是：伺服进给电机轴承座→电机端轴承→丝杠副→后轴承座→压盖→工作台→滚珠螺母座→滚珠丝杠螺母→伺服进给电机。首要要将滚珠丝杠两头轴承座和轴承正确装置后，再将螺母座和工作台相连，最终紧固滚珠丝杠螺母法兰与螺母座的衔接螺钉。轴承支承座的装置之前的查看，当确定某两个轴承座为一组时，首要用专用研检具对轴承座进行查看其止口端面临孔的笔直度，不良时研刮解决，触摸率75％且均匀。用芯轴查看单个轴承座的等高度（芯轴要求等径），在轴承座端面根部及距端面100mm处，均不得超越0.005mm，可选用研刮、磨削等办法加工至要求。轴承支承座的装置，先将电机端轴承座装置固定，然后在装置另一端轴承支座，用芯轴和分组的过度套（等直径同公役尺度分3-4组）调整两轴承支承座轴承孔轴线侧母线，精度在0.005/100以内，丈量上母在0.005/100以内，调整侧母时应操控丝杠轴线至基准导轨的尺度；两轴承座对导轨的等距度上母和侧母均不得大于0.01mm，关于较长的导轨应先进行调平，上母和侧母可丈量两轴承座根部，防止挠度差错。然后顺次紧定轴承座螺钉，轴承座装置结束。轴承的清洗及填充光滑脂，轴承不要过早地清洗好等候装置，应在即将装置前，打开轴承包装，用洁净的火油或汽油作为清洗液，进行清洗；对制作厂家已经填充好光滑脂或带有密封圈的轴承，不需要清洗，可直接装置；已清洗好的轴承，在填充光滑脂和轴承装置过程中，不允许裸手触摸轴承，以防止附着在手上的汗迹形成轴承的锈蚀。清洗办法，将清洗用用具按照粗、精铣分隔进行清洗，器皿底部垫上金属网，防止轴承直触摸摸器皿底部沾染污物；粗铣时要尽量防止滚动轴承，用刷子等工具铲除附着在轴承表面上的污物之后再进行精洗；精洗时，将轴承悄悄的滚动进行清洗，精洗轴承的清洗液必须常常替换，保持清洁；如果是油光滑的轴承，在轴承的表面和内部涂上一层光滑油，尽量在轴承不旋转的状态下装置到位；如果是脂光滑，清洗后的轴承可用注射器进行填充光滑脂，填充应均匀。常用滚珠丝杠专角触摸轴承光滑脂填充量见表1（填充单位：CC）。丝杠轴承定向装置，轴承内外圈旁边面（或倒角）一般都标有径向跳动最大点的标识“0”，装置轴承时该标识“0”点应对准丝杠轴径径向跳动最低点；轴承装置时必须运用专用工具，合作表面涂上清洁的机油，未预紧状态下不允许滚动轴承。常用滚珠丝杠专用角触摸球轴承螺母紧固力矩见表2（N.M）。压盖的装置，压盖紧固量的丈量，用深度千分尺丈量轴承座端面到止口底部的深度尺度，在不少于三个点检测，取算术平均值核算深度尺度，轴承在未施加预紧力的情况下单个用外径千分尺（或微分尺）丈量外圈宽度尺度，轴承一组相加的和与止口深度的差作为轴承配制压盖的基本尺度，然后根据轴承大小确定紧固量，关于轴承制作商给定的轴承宽度尺度，不需要丈量，可直接核算，压盖的紧固量一般操控在0.02-0.04之间，压盖两头面的平行度不大于0.005压盖的预紧，将清洗干净的螺钉的螺纹表面涂上机油（或光滑脂），手动旋转到位，（不加预紧力）无阻尼现象，然后用1/2的预紧力按对角紧固一遍，在用100％的预紧力重复紧固一遍，最终按自己便于回忆的次序（逆时针或顺时针）顺次紧固一遍。3、滚珠丝杠的拉伸滚珠丝杠副的包装应在装置时打开，以防污物、异物和浮尘侵入丝杠，即使成装结束也要采取防护措施；当丝杠两头支承座大于800mm时，丝杠中间部位应加一支撑，调整至与丝杠两头的高度一致，再进行拉伸操作。首要把被拉端轴承按紧固力紧固到位，即把伺服电机端轴承座内的轴承装置好，消除轴承的游隙，拉伸端螺母轻紧到位。C＝α·Δ·LC为丝杠规划拉伸量，α为丝杠的线膨胀系数11.8×10-6/度，Δ为温度变化值2-3℃，L为丝杠的有用支撑长度mm。如丝杠的支撑长度L＝1138mm，取温度变化值Δ＝2℃，丝杠规划拉伸量C＝1138×2×11.8×10-6＝0.0268mm，实际装置装置时按0.02268对丝杠进行拉伸。在丝杠上母线和侧母线符合规划要求后，丝母座端面临丝母孔或基准导轨的笔直度不得大于0.005/100，将丝杠两头压上千分（或百分表），在拉伸端对螺母进行紧固，使L2的移动量减去L1的移动量的差，不大于要求的拉伸量C，即L2-L1——≤C；且L1的移动量不得大于0.01mm。4、优缺点比较滚珠丝杠螺母与螺母座径向尺度D是过渡合作，丝杠螺母法兰与螺母座紧固衔接，无论先正确装置好丝杠的两头轴承座，在衔接丝杠螺母与螺母座工作台；仍是先装置丝杠电机端轴承座和丝杠螺母与螺母座工作台，后装置丝杠另一端轴承座，装置调整难度大，同时装置精度也难以确保，滚珠丝杠两头与丝杠螺母座三点都存在着过定位现象。轻者影响机床加工零件的表面粗造度，重者影响机床的定位精度和方位的不确定性。滚珠丝杠螺母与螺母座径向尺度D是空隙合作，合作空隙一般为1-2mm，这样消除了丝杠两头与丝杠螺母座三点存在着过定位现象。首要正确装置丝杠两头轴承座组合件，对丝杠进行拉伸，紧固衔接螺母座与工作台，然后顺次用螺钉衔接滚珠丝杠螺母法兰和螺母座，该法兰沉孔与螺钉的空隙使调整丝杠螺母座尺度更简略，装置和调校方便，减少了装置差错。此办法省去了丝杠螺母座尺度的多次丈量和配磨，装置时刻也节约了1/3以上，适合于推广和大批量出产。5、滚珠丝杠成装后的查看滚珠丝杠装置结束后，手动对丝杠进行顺向和逆向滚动，均应顺畅，手感无反常；查看各光滑点光滑是否充分；用电机拖动丝杠时，应由低到高逐步进步，高速旋转时声响是否正常，两头轴承座有无发热现象；将所有装置精度做写实记录。我公司出产的数控车床、数控立、卧加工中心和数控龙门铣床等数控机床均选用预拉伸滚珠丝杠结构型式，该机床的定位精度和重复定位精度用激光丈量仪一次丈量都到达国家标准的要求之内，且加工零件尺度安稳。现在，该办法已都形成了我公司固定装置工艺，经过实践证明，进步公司的产品质量的安稳性和可靠性。

数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。通常都适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚度。
为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。国内目前主要采用两种组合方式。一种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用，其结构虽简单，但轴向刚度不足。另一种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用，其轴向刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的结构尺寸。近年来国内外的轴承生产厂家已生产出一种滚珠丝杠专用轴承，这是一种能够承受很大轴向力的特殊向心推力球轴承，与一般的向心推力球轴承相比，接触角增大到60。，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高了2倍以上，而且使用极为方便，产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内外环的厚度，装配时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力。
滚珠丝杠副是由滚珠、丝杠、螺母等组成的机械元件，是将回转运动直接转化为直线运动或将直线运动转化为回转运动的理想产品，是对传统丝杠的进一步发展。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性，广泛应用于工业设备、精密仪器、精密数控机床等机械设备中。滚珠丝杠副作为机床直接驱动执行元件，极大的推动了机床行业的数控化发展。
滚珠丝杠副主要是用来实现数控机床移动部件的进给和准确精确定位，滚珠丝杠副的精度将直接影响数控机床各坐标轴的定位精度。滚珠丝杠副的选用总体应依据机床的载荷和定位精度而定。正确的安装时有效维护的前提。因此，滚珠丝杠螺母副安装到机床时，应注意以下几点：
①丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母必须三点成一线。
②安装螺母时，尽量靠近支撑轴承。
③安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。
④滚珠丝杠安装到机床时，请不要把螺母从丝杠上卸下来。
如必须卸下来时要使用辅助套，否则卸载时滚珠有可能脱落。螺母卸载时应注意以下几点：
①辅助套外径应小于丝杠底径0.1-0.2mm。
②辅助套在使用中必须靠紧丝杠螺纹轴肩。
③卸装时，不可用力过大，以免螺母损坏。
④装入安装孔时要避免撞击和偏心。
数控机床在进给过程中产生精度误差的主要原因有导轨本身的精度和进给系统的刚性。这些可以通过产品的设计和加工得到解决。而对于滚珠丝杠副，虽然在设计选用中考虑到温升产生的位移变化，导程值预先置为负值并经过精密加工达到较高的精度，但机床在使用过程中滚珠丝杠副的温升与丝杠副的转速及周围环境温度变化密切相关，即温升不是一个固定不变的数值，丝杠因温升产生不确定的热变形而无法满足高精度的定位要求，从而影响机床的进给精度。所以在丝杠的安装上必须考虑采用预拉伸安装方式，通过对滚珠丝杠进行一个固定值预拉伸量，使导程叨叨理想值，同时丝杠内部产生了一定的拉应力，这样在机床的使用过程中，丝杠因温度升高产生的热应力会与预拉伸产生的拉应力相互抵消，丝杠不产生热伸长。从而使得滚珠丝杠副在一定的温升范围内有很好的精度保持性。
滚珠丝杠副安装方式通常有以下几种。
(1)双推——自由方式，丝杠一端固定，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。
(2)双推——支承方式，丝杠一端固定，另一端支承。固定端轴承同时承受轴向力和径向力；支承端轴承只承受径向力，而且能作微量的轴向浮动，可以避免或减少丝杠因自重而出现的弯曲。同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长。
(3)双推——双推方式，丝杠两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力和径向力，这种支承方式，可以对丝杠施加适当的预拉力，提高丝杠支承刚度，可以部分补偿丝杠的热变形。
(4)采用丝杠固定、螺母旋转的传动方式，此时，螺母一边转动、一边沿固定的丝杠作轴向移动：由于丝杠不动，可避免受临界转速的限制，避免了细长滚珠丝杠高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小、运动灵活，可实现的转速高。此种方式可以对丝杠施加较大的预拉力，提高丝杠支承刚度，补偿丝杠的热变形。
机床滚珠丝杠副常用的安装方式：
滚珠丝杠副常用的安装方式通常有以下几种：双推-自由方式；双推-支承方式；双推-双推方式。
大型卧式加工中心，是具有高性能、高刚性和高精度的机电一体化的高效加工设备，是加工各类高精度传动箱体零件及其他大型模具的理想加工设备。它的三个坐标方向均采用伺服电机带动滚动丝杠传动，三个坐标方向，即X、Y、Z的工作行程较大。由于滚珠丝杠副的结构特点，使主机上三个方向的滚珠丝杠副的安装变得特别关键。
用旧方法安装滚珠丝杠副存在缺陷：
1、按照传统的工艺方法，安装滚珠丝杠副一直沿用芯棒和定位套将两端支承轴承座及中间丝母座连接在一起校正、用百分表将芯棒轴线与机床导轨找正平行并令芯棒传动自如轻快的方法。这种安装方法在三个坐标方向行程较小的小型数控机床和加工中心上应用较方便。由于芯棒与定位套、定位套与两端支承的轴承孔以及中间的丝母座孔存在着配合间隙，往往使安装后的支承轴承孔和丝母座孔的同轴度误差较大，造成丝杠绕度增大、径向偏置载荷增加、引起丝杠轴系各环节的温度升高、热变形变大和传动扭矩增大等一系列严重后果，导致伺服电机超载、过热，伺服系统报警，影响机床的正常运行。另外，两端轴承孔与中间丝母座孔的实际差值无法准确测量，从而影响进一步的精确调整。对于三个坐标方向行程较大的数控机床和加工中心，由于所需芯棒多在1500mm以上，加工困难，不易保证精度，因此无法采用芯棒与定位套配合的找正方法进行滚珠丝杠副的安装。
在生产某型卧式加工中心时，由于机床的三个坐标行程较大，采用传统工艺方法安装的过程中，由于两端轴承孔与中间丝母座孔同轴度超差，造成滚珠丝杠径向和偏置载荷增加，经常出现伺服电机超载、过热，伺服系统报警等现象，使机床无法连续运行，同时严重影响滚珠丝杠副的使用寿命和传动精度，缩短了主机的维修周期。
2、利用其他装配方法，如采用移动滑鞍，缩短丝母座与轴承座的距离，将丝母座与两端轴承座分别找正的方法，由于需要两段分别找正，加上检棒和检套的配合间隙，实际应用效果也不理想，同样存在上述问题。
首先，采用整体式专用芯棒将丝母座孔校正，使其与基准导轨的正、侧向平行度在0.01/1000以内；把丝母座固定后，采用专业测量夹具实际测量出丝母座孔距基准导轨的正、侧向距离；然后，同样采用整体式专用检棒将轴承孔与基准导轨的正、侧向平行度找正在0.01/1000以内，采用专用测量夹具实际测量出轴承孔距基准导轨的正、侧向距离，要求丝母孔与基准导轨正、侧向距离一致，允差为0.01；将轴承座固定。这种方法采用整体式专用检棒，不仅长度短小，而且将芯棒和定位套合二为一，消除了芯棒与定位套之间的配合间隙，可靠保证了轴承孔、丝母座孔与导轨的平行度；通过实际距离的测量，使两端轴承支承孔与丝母座孔的同轴度也得到了可靠的保证，这样就降低了滚珠丝杠副的绕度和径向偏置载荷，提高了丝杠副的安装精度。
另外，在安装滚珠丝杠的过程中，必须严格控制滚珠丝杠的轴向窜动量，此项技术指标将直接影响滚珠丝杆支撑座进给系统的传动位置精度。
根据现场实际验证表明：首先，要将安装伺服电机端的轴承座内的轴承装配好，其在滚动丝杠传动过程中起主要作用，将滚珠丝杠的轴向窜动量控制在0.015~0.02之间；
然后，再将另一端轴承座内的轴承装配好，使轴向窜动量控制在0.01以内。这样就能有效保证滚珠丝杠进给系统的刚度和精度。
滚珠丝杠轴的预拉伸也是非常必要的。
为了提高滚珠丝杠进给系统的刚度和精度，给丝杠轴实施预拉伸是非常有效的，但由于丝杠轴的各断面不同，而温升值又不易精确设定，所以按有关文献计算得出的预拉力只能作为参考量。
在生产中常常是把具有负值方向的目标值的丝杠轴进行预拉伸，使机床工作台的定位精度曲线的走向接近水平。
在生产中，通过采用上述新工艺方法装配的某大型加工中心的三个坐标方向的滚珠丝杠的空载扭矩均明显降低，空载电流也显著减小，伺服电机及伺服系统工作正常，未出现三个坐标方向的伺服报警，机床可连续运行72h以上。
上述结果充分说明采用新工艺方法，能有效保证滚珠丝杆副的安装精度，另外，该方法还不受机床行程大小的限制。机床行程越大，越能突显其优势，为大型数控机床和加工中心滚珠丝杠副的安装提供了一种有效且可靠的方法。
调整滚珠丝杠间隙的方法主要有一下三种方法：
1、垫片调隙式：
通常用螺钉来连接滚珠丝杠两个螺母的凸缘，并在凸缘间加垫片。调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预拉紧力的目的。这种结构的特点是构造简单、可靠性好、刚度高以及装卸方便。但调整费时，并且在工作中不能随意调整，除非更换厚度不同的垫片。
2、螺纹调隙式：
其中一个螺母的外端有凸缘而另一个螺母的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸出套筒外，并用两个圆螺母固定着。旋转圆螺母时，即可消除间隙，并产生预拉紧力，调整好后再用另一个圆螺母把它锁紧。
3、齿差调隙式：
在两个螺母的凸缘上各制有圆柱齿轮，两者齿数相差一个齿，并装入内齿圈中，内齿圈用螺钉或定位销固定在套筒上。调整时，先取下两端的内齿圈，当两个滚珠螺母相对于套筒同方向转动相同齿数时，一个滚珠螺母对另一个滚珠螺母产生相对角位移，从而使滚珠螺母对于滚珠丝杠的螺旋滚道相对移动，达到消除间隙并施加预紧力的目的。

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