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1、關于龍門加工中心傳動絲杠振動
—故障分析與排除
內容提要:
本文主要根據(jù)現(xiàn)今龍門加工中心、數(shù)控機床裝配調試過程中出現(xiàn)的一系列有關滾珠絲杠振動現(xiàn)象而展開的原因分析,包括機械安裝方面、零部件單件精度方面、外購件方面等,還對閉環(huán)機床所使用的光柵尺的安裝也作了簡單的分析,并列出了各種原因以及排除故障的各種方法。
關鍵詞: 絲杠副 軸承座 聯(lián)軸器 拖板
自從美國帕森斯公司和麻省理工學院合作,于1952年研制成功三坐標數(shù)控銑床以來,隨著數(shù)控技術的發(fā)展,現(xiàn)在幾乎各種金屬切削機床都已數(shù)控化,車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床等數(shù)控化程度都相當高。數(shù)控機床的優(yōu)點是柔性高,適應加工不同的零件,
2、精度高,效率高,它采用計算機(系統(tǒng))控制,可運行各種加工程序,自動加工各種零件,是普通機床功效的3-4倍甚至幾十倍,大大降低了勞動強度。
多棱公司現(xiàn)今生產的42系列龍門加工中心,在裝配和調試過程中,機械的旋轉運動所產生的振動是不可避免的,機械產生振動會對機床的正常使用造成一定的危害,它使機床的工作性能降低,甚至根本無法工作,還會造成某些零件的加速磨損、疲勞,降低機床的使用壽命。當出現(xiàn)一些不正常的振動時,就必須采取措施予以排除,以保證機床的安全運行。
在龍門加工中心的裝配調試過程中,經常會碰到絲杠產生振動的現(xiàn)象,除了是系統(tǒng)電氣參數(shù)設置和選配不適當?shù)纫蛩赝?,還有一些是機械方面的原因,主要有以下
3、幾個方面:
一、 絲杠安裝因素
現(xiàn)龍門加工中心包括數(shù)控機床的傳動絲杠都是滾珠絲杠,而且傳動精度較高,一般要求機床的定位精度為0.04mm,重復定位精度為0.015mm,同時對我們裝配的安裝精度也有較高的要求。絲杠傳動結構主要由絲杠本身、絲杠螺母、絲杠座(也叫軸承座)、絲杠軸承、鎖緊螺母、聯(lián)軸器、伺服電機等組成,見(圖一)。在安裝過程中,必須保證絲杠軸心線與運動導軌基準面平行,一般控制在0.005/1000mm范圍之內,如果安裝誤差較大時,拖板在運動過程中會使絲杠產生彎曲變形,絲杠旋轉受力不均勻,進而產生振動現(xiàn)象。在此情況下,只需重新調整軸承座的高低和側向位移,確保絲杠的軸心和拖板運動導
4、軌相平行,具體方法是將芯棒裝入軸承座,測量其軸心線對導軌面在水平方向和垂直方向的平行度,要求0.005/1000mm,見(圖二)。同時將軸承座緊固定位,就能解決這一問題。
二、 絲杠螺母與拖板連接安裝因素
在絲杠螺母與拖板連接的安裝過程中,有時會由于拖板端面加工原因,造成絲杠螺母上的螺絲孔與拖板結合面的安裝孔互相干涉,或者安裝面與基準(導軌)面不垂直,也就是安裝面與絲杠螺母結合面不平行,導致絲杠螺母緊固螺釘擰緊后迫使絲杠產生變形,發(fā)生振動現(xiàn)象,見(圖三)。如果絲杠螺母直徑為D,結合面精度誤差為δ,絲杠軸承跨距為L,絲杠誤差為X,那么,X=L*δ/D。在這種情況下
5、,須將拖板上的絲杠螺母安裝孔或端面進行修復,使δ值恢復設計精度要求,即可排除這一故障。
三、 聯(lián)軸器的安裝因素
電機帶動絲杠轉動是通過彈性聯(lián)軸器連接的,在這部分的安裝過程中,首先必須保證絲杠端部的徑向跳動誤差符合設計要求,一般控制在≤0.02mm范圍之內,其次要保證電機安裝面與絲杠軸心線垂直,電機旋轉軸心線與絲杠軸心線重合,一般由設計要求定位孔保證。最后,均勻地用力矩扳手擰緊聯(lián)軸器上脹套壓蓋的緊固螺釘,如此三個條件未滿足,絲杠和聯(lián)軸器就會產生振動,反之,即可排除故障。
四、 絲杠軸向間隙的因素
在拖板運動過程中,如果絲杠的軸向間隙過大,也會產生振動現(xiàn)象,包括拖板爬行
6、現(xiàn)象。這是因為數(shù)控軸本身帶有光柵尺,在光柵尺生效情況下,根據(jù)光柵信號的反饋,伺服電機會不斷正反旋轉糾正拖板位置,時快時慢,速度不均勻而產生振動。在此情況下,只須消除絲杠軸向間隙,即調整絲杠鎖緊螺母,預緊絲杠軸承,消除絲杠軸承的游隙,使得拖板運動的反向間隙控制在正確的范圍之內,一般在不帶光柵的狀態(tài)下,用百分表測量拖板的正反向間隙控制在+0.01mm范圍之內,見(圖四)。這樣就能消除振動現(xiàn)象。
五、 光柵讀數(shù)頭(動尺)支架的安裝因素
光柵讀數(shù)頭支架的安裝在有光柵尺的機床安裝過程中是相當重要的,如果光柵支架沒有安裝好,光柵尺讀數(shù)頭所讀取的數(shù)據(jù)就不正確,造成反饋信號不穩(wěn)定,引起電機工作不正
7、常而產生振動,而且會使機床的定位精度不穩(wěn)定。在此情況下,可修復光柵支架的安裝面,并好光柵支架,同時打上定位銷,確保讀數(shù)頭正常工作,排除故障。
六、 軸承質量因素
在機床運動過程中,有時也會因軸承質量問題;軸承滾道失效或保持圈破損引起絲杠振動。在此情況下,可根據(jù)絲杠的振動音源來判斷,軸承產生問題時,絲杠在運動過程中會發(fā)出振動聲音,在拖板運動過程中,如拖板越靠近絲杠的一端的支承座,絲杠振動音頻越高,則這一端的軸承就可能有問題,檢查更換上合格的軸承就能消除振動。
七、 其它因素
機床在使用過程中還會因潤滑不充分、滑動導軌磨損失效以及電機編碼器故障等因素造成絲杠振動,遇到這種情況就要逐項檢查,排除振動故障。
結束語
綜上所述,數(shù)控機床如果發(fā)生絲杠振動現(xiàn)象,就必須及時采取措施,針對各種裝配過程中所顯現(xiàn)的各種故障狀況,采用以上所分析的各種方法及手段,積極消除故障,以確保機床的裝配質量,減少機床的返修率,延長機床的使用壽命。
參考文獻
﹤技工技師培訓教材﹥
﹤機械設計手冊﹥新版第六卷
加工中心精度標準JB/T 8771.2-1998 JB/T 8771.7-1998