數(shù)控軋輥磨床Z軸滾珠絲杠副失效分析

2009-08-07

　　作者：盧曉毅

　　摘　要：數(shù)控扎輥磨床Z軸滾珠絲杠副失效，絲杠運(yùn)行中劇烈顫抖，有噪聲。軸承座制造精度差是此案例主要原因。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控軋輥磨床；滾珠絲杠副；失效
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　國(guó)產(chǎn)數(shù)控軋輥磨床，Z軸規(guī)格為φ80mm×8100mm，采用德國(guó)REXOTH公司的滾珠絲杠副，其螺母的軸向間隙出廠前已經(jīng)調(diào)試完成。圖1是滾珠絲杠傳動(dòng)示意簡(jiǎn)圖。

　　將圖1的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為圖2，圖中3為螺母副，沿絲杠軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1、2、4、5為深溝球軸承，限制絲杠徑向位移。A、B為推力滾子軸承組件，相當(dāng)于鉸支機(jī)構(gòu)，限制絲杠軸向位移。絲杠支承處軸承配置如圖3。

　　滾珠絲杠副使用6個(gè)月后出現(xiàn)異常，絲杠運(yùn)行中劇烈顫抖，有噪聲。經(jīng)檢查，潤(rùn)滑良好，絲杠表面有毛刺狀的劃傷，初步判斷螺母副內(nèi)的珠?？赡苡衅茡p。由于該滾珠絲杠副處于保質(zhì)期內(nèi)，于是決定更換滾珠絲杠副，然后返廠檢修。拆卸時(shí)發(fā)現(xiàn)，用于絲杠軸向定位的四組壓力軸承有不同程度損傷。嚴(yán)重受損的滾子，滾珠表面金屬剝落。推力軸承的座圈，一側(cè)受損程度較輕，表面有輕微的壓痕，另一側(cè)嚴(yán)重受損，表面金屬剝落。其余座圈受損程度界于上述兩者之間。
　　針對(duì)此情況判斷，絲杠徑向定位的深溝球軸承1、2、4、5存在安裝誤差。深溝球軸承1、4、5的實(shí)際位置偏離理論位置，造成絲杠徑向受力不均，絲杠安裝后產(chǎn)生撓曲。絲杠高速旋轉(zhuǎn)且頻繁換向時(shí)，實(shí)際撓度超出規(guī)定范圍，所以絲杠劇烈顫抖，螺母內(nèi)滾珠受損，絲杠表面劃傷。另一方面，絲杠的撓曲，也使組合推力軸乍受力異常，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，推力軸承的滾動(dòng)體和座圈磨損嚴(yán)重。
　　作分析簡(jiǎn)圖（圖4），將推力軸承的固定座圈和軸承座抽象為一個(gè)整體，旋轉(zhuǎn)座圈和絲杠抽象為另一個(gè)整體。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于安裝誤差造成旋轉(zhuǎn)座圈和滾動(dòng)體受力不均，整個(gè)推力軸承的載荷集中到了旋轉(zhuǎn)座圈上的F點(diǎn)位置和經(jīng)過(guò)這里的滾動(dòng)體上，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，滾動(dòng)體表面和座圈接觸部分表面嚴(yán)重磨損。由于絲杠各部分產(chǎn)生的撓度不同，所以四組推力軸承的受損程度不同。

　　事后，對(duì)軸承座進(jìn)行精度檢驗(yàn)，兩個(gè)深溝球軸承定位孔的同軸度誤差超出允許范圍，屬于軸承座本身的加工誤差，這是此案例滾珠絲一杠失效的主要原因。（來(lái)源：設(shè)備管理與維修）