零件振紋與數控車床滾珠絲杠副運動平穩性

千 登 程 鶴 張 斌

（西安航天發動機廠 西安）

1.故障及排除

CMT-7912數控精密落地車床精車內型面時，等間隔距離地出現凸臺，精車外型面時表面粗糙度超差，且床身伴隨振動。

檢查機床基礎發現，調整墊鐵與基礎之間存在多層墊板，墊板有松動跡象，在保證調整墊鐵與機床基礎接觸良好的基礎上，將多層墊板更換為整塊墊板。對主軸軸向竄動、端面跳動、軸肩徑向跳動進行檢測，檢查主軸軸承間隙，同時對X、Z軸溜板處斜鐵狀態進行必要調整，更換Z軸滾珠絲杠兩端處軸承。在完成上述檢測調整后，故障現象依然存在。在控制系統中將Z軸絲杠處光柵尺屏蔽，利用百分表及機床手脈檢測，發現滾珠絲杠副反向間隙過大。

由于機床長時間使用，滾動體及滾道都有一定磨損，滾珠絲杠副螺母預緊力下降。拆解滾珠絲杠副，測量滾動體直徑約6 mm，重新選配直徑6.1 mm的滾動體，重新選配滾動體后，根據其實際裝配預緊情況，對雙螺母之間墊片進行必要磨削修正。待滾珠絲杠副重新裝配結束后對其進行必要的磨合。安裝修復滾珠絲杠副后試車，故障消除。

2.滾珠絲杠副運動平穩性分析

滾珠絲杠副的運動精度包括位置精度和運動平穩性兩方面，位置精度涉及定位精度、重復定位精度和反向間隙，會對零件的尺寸產生影響。此處的運動平穩性即所驅動工作臺的平穩性，影響零件表面振紋、粗糙度及尺寸。上述事例就是因為滾珠絲杠副運動平穩性差所導致，其根本原因在于滾珠絲杠副運動過程中轉矩的周期性變化。

零件加工參數或長時間磨損是導致滾珠絲杠副運動轉矩周期性變化的一個原因。滾動體是在滾珠絲杠螺紋滾道與螺母螺紋滾道之間運動，而兩滾道圓度因加工質量或磨損都會存在誤差，當此誤差較大，滾珠絲杠與螺母相對旋轉運動嚙合時，二者之間低點與高點嚙合將會很平穩，而高點與高點、低點與低點嚙合時，將很不平穩，并且隨著圓度誤差的增大此現象越為明顯。另一方面，滾珠絲杠副公稱直徑即滾道中徑尺寸平行度，由于制造或磨損原因也會對滾珠絲杠副運動轉矩周期性變化產生影響，其中制造原因是不可避免的。不同生產廠家，不同操作人員，不同的工藝參數，加工出的滾珠絲杠公稱直徑變動量都會存在差異。只有采用選擇合理的工藝參數，先進的加工方法，提高操作人員技術水平才能降低這種尺寸誤差的變化量。

滾珠絲杠副裝配質量差、預緊力欠佳，也是影響滾珠絲杠副運動轉矩周期性變化的原因。例如返向器與滾珠螺母滾道出入口對接平滑度差，滾動體在返向器與滾珠螺母滾道之間不能順暢地運動。再者由于長時間使用，滾珠絲杠副磨損造成預緊力不夠或在重新選配滾動體后，如不對雙螺母墊片進行磨削修正而進行直接裝配，也必然會導致預緊力不合適，都會影響滾珠絲杠副運動的平穩性。

滾珠絲杠副運動平穩性是數控車床加工過程中出現振紋現象的原因之一，而引起滾珠絲杠副運動平穩性差的原因也有很多。要提高滾珠絲杠副的運動平穩性，就要從絲杠副裝配質量特別是預緊力、滾道圓度、公稱直徑變化量等方面入手，嚴格按照滾珠絲杠副技術要求安裝，也是保證其運動平穩性的重要一點。