滚珠丝杠螺母副故障排除
对数控机床随机性精度超差故障处理
对数控机床随机性精度超差故障处理一、前言零件加工精度取决于数控机床及数控系统的控制精度，而控制精度又受机械运动精度和数控系统性能、电气控制精度影响。
通常在正确选择数控机床和机床正常的前提下，机床加工过程中产生废品的机率是很低的。
当机床存在精度方面的功能性故障时，废品率就会上升。
一般精度超差有两种，一种是有规律的，如刀具磨损、对刀不准、零点偏置值异常、尺寸单位被转换、刀补值输入错误、坐标点计算错误、程序编制错误以及刀具选择错误等引起的超差，这类故障解决比较容易。
另一种没有规律，如尺寸和形位误差变化毫无规律，这类故障原因隐蔽性强，解决难度大，在原因不清或判断错误情况下动手，弄不好会使机床故障扩大或废品率更高。
当数控机床成为生产线上的关键瓶颈设备或处于通用机床无法替代的工序上时，如停机就意味着停产。
所以，研究数控机床随机性精度超差故障成因并提出预防措施，指导企业在设备出现随机性精度超差故障时，如何快速查找原因并迅速排除是当前服务企业的主要任务。
二、精度故障的查找与判断方法精度故障的查找，一定要根据连续出现超差前加工产品状况来判断。
一般衡量机床加工精度的指标为工序能力指数Cpk，指数值大表示尺寸波动范围小，超差概率越小。
正常时的废品率一般与所加工的产品公差带宽度、机床精度特性、工艺系统稳定性有关。
正常时机床工序能力Cpk1，理想工序能力Cpk1.33。
当设备存在某种影响精度的机械或电气故障时，反映到产品尺寸上，波动范围就大，废品率就会偏离正常值。
对某台机床而言，这个正常值就是正常加工情况下，经过长时间运行由统计方法所得的废品率值。
一旦偏离统计废品率值，就说明机床存在故障。
对解决机床产生精度故障的效果，也只能用发生故障的频次趋势来判断。
三、对随机性精度故障的处理方法当出现随机性精度超差，先不急于动手。
应向操或质检员了解该设备出现废品前的加工情况，并收集设备加工产品检验数据。
有的关键工序设备还有产品质控图，认真分析加工尺寸趋势变化，看波动范围是否正常。
(答案)数控机床故障诊断与维修试题
一、填空题（每空1分，共20分）1、滚珠丝杠螺母副，按滚珠返回的方式不同可以分为（内循环式）和（外循环式）两种。
2、导轨副的维护一般包括（导轨副的润滑）、（滚动导轨副的预紧）和（导轨副的防护）。
3、数控机床自动换刀装置的形式有（回转刀架换刀）、（更换主轴头换刀）和（带刀库的自动换刀）。
4、数控机床上常用的刀库形式有（直线式刀库）、（盘式刀库）、（链式刀库）和（密集形格子式刀库）。
5、刀具常用交换方式有（顺序选刀）和（任意选刀）两类。
6、滚珠丝杠螺母副的润滑油为（一般机油或90～180#透平油、140#或N15主轴油），而润滑油一般采用（锂基润滑脂）。
7、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、（直线控制）和（轮廓控制）等几种。
8、数控机床的自动换刀装置中，实现（刀库）和机床（主轴）之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
一、选择题 1、数控车床床身中，排屑性能最差的是（ A ）。
A、平床身 B、斜床身 C、立床身2、一般数控铣床是指规格（ B ）的升降台数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下。
A、较大 B、较小 C、齐全 D、系列化3、采用数控机床加工的零件应该是（ B ）。
A、单一零件B、中小批量、形状复杂、型号多变的零件 C、大批量零件4、数控机床四轴三联动的含义是（ B ）。
A、四轴中只有三个轴可以运动 B、有四个控制轴，其中任意三个轴可以联动C、数控系统能控制机床四轴运动，其中三个轴能联动5、数控机床主轴锥孔的锥度通常为7：24，之所以采用这种锥度是为了（ C ）A、靠摩擦力传递扭矩 B、自锁 C、定位和便于装卸刀柄 D、以上几种情况都是6、目前，在我国数控机床的自动换刀装置中，机械手夹持刀具的方法多采用（ A ）A、轴向夹持 B、径向夹持 C、法兰盘式夹持7、数控机床导轨按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和（ B ）导轨三种。
Ａ贴塑Ｂ静压Ｃ动摩擦Ｄ静摩擦８、数控机床自动选择刀具中任选刀具的方法是采用（ A ）来选刀换刀。
数控机床常见的故障及排除方法
数控机床常见的故障及排除方法一、数控机床常见故障分类1、确定性故障确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。
这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便，确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常。
但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。
正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。
2、随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障，此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障”，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。
随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。
加强数控系统的维护检查，确保电气箱的密封，可靠的安装、连接，正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。
二、数控机床常见的故障1、主轴部件故障由于使用调速电机，数控机床主轴箱结构比较简单，容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。
为保证在工作中或停电时刀夹不会自行松脱，刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧，并配行程开关发出夹紧或放松信号。
若刀具夹紧后不能松开，则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置，或调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量。
此外，主轴发热和主轴箱噪声问题也不容忽视，此时主要考虑清洗主轴箱，调整润滑油量，保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承，修理或更换主轴箱齿轮等。
2、进给传动链故障在数控机床进给传动系统中，普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
所以进给传动链有故障，主要反映是运动质量下降。
如：机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大（撞车后）等。
滚珠丝杠副常见的故障及维修方法
滚珠丝杠副是机械设备中常见的传动元件，其稳定性和精度对设备的运行和加工质量有着重要的影响。
然而，由于长时间的运转或者操作不当等原因，滚珠丝杠副有可能发生故障，导致设备停机或者加工质量下降。
了解滚珠丝杠副常见的故障及维修方法对于设备的正常运行具有重要意义。
本文将从常见的故障类型出发，详细介绍滚珠丝杠副的故障现象、原因分析以及相应的维修方法，希望能够给读者带来一些帮助。
1. 滚珠丝杠副的常见故障类型滚珠丝杠副在使用过程中常见的故障类型主要包括以下几种：(1) 螺纹卡滞：滚珠丝杠副在长时间使用后，由于润滑不良或者进入了杂质等原因，螺纹有可能会出现卡滞现象，导致滚珠丝杠的转动阻力增大，甚至无法正常运转。
(2) 滚珠腐蚀：由于工作环境恶劣或者长时间未保养，滚珠丝杠副上的滚珠有可能会发生腐蚀现象，严重影响滚珠丝杠的传动效果。
(3) 磨损严重：滚珠丝杠副长时间运行后，由于摩擦和磨损，导致丝杠和螺母的配合间隙过大，影响传动精度和稳定性。
(4) 导轨偏移：由于长时间的振动或者使用过程中的冲击，导轨有可能会发生偏移，导致滚珠丝杠副的传动精度下降。
以上几种故障类型是滚珠丝杠副常见的问题，下面将针对每一种故障进行详细的分析和维修方法介绍。
2. 螺纹卡滞的原因分析及维修方法螺纹卡滞是滚珠丝杠副常见的故障之一，其主要原因有润滑不良、杂质进入、密封不严等。
当螺纹发生卡滞时，首先需要排除外部的杂质，清洗螺纹表面。
然后检查润滑情况，对润滑部位进行加注润滑脂或者油脂。
若情况仍未改善，需要拆卸螺纹部件，清洗和更换润滑部件，并做好防尘密封工作。
3. 滚珠腐蚀的原因分析及维修方法滚珠腐蚀是由于工作环境恶劣或者长时间未保养造成的，这会严重影响滚珠丝杠的传动效果。
一旦发现滚珠已经发生腐蚀，需要将滚珠进行更换，并且要重点做好后续的防护工作，确保工作环境的干净和润滑部件的充分润滑。
4. 磨损严重的原因分析及维修方法磨损严重是滚珠丝杠副长时间运行后的常见问题，它会导致丝杠和螺母的配合间隙过大，影响传动精度和稳定性。
滚珠丝杠常见故障与维修方法【技巧】
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或者是将直线运动转化成回转运动的理想产品。
滚珠丝杆由螺杆，螺母和滚珠组成。
它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作转化成滑动动作。
由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于这种数控机床和精密义气。
1、滚珠丝杆的简述1.1 滚珠丝杠的特点(1) 与滑动杆副相比驱动力矩为1/3 滚珠丝杠的丝杠轴于丝母之间有很多滚丝在做运动，所以能得到较高的运动效率。
与过去的滑动丝杠副相比驱动力达到1/3一下，即可达到同样的运动效果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3.在省电方面也很有帮助。
(2) 高精度轴承的保证滚珠丝杠使用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面，对温度湿度进行了严格的控制，由于完善的精致管理体质使精度得以保证。
微进给可能滚珠丝杠由于是利用滚珠运功，所以启动力极小，不会出现华东运动那样的爬行现象，能保证实现精度的微进给。
无侧隙、刚性好滚珠丝杠可以加予压力可使用轴向间隙达到负值，进而得到较高的刚性（滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力，在实际用于机械装置等时，由于滚珠的坼力可使用丝母的刚性增强）。
(5) 高速进给轴承可能滚珠丝杠是由于运动效率高、发热小、所以实现高速进给（运动）。
精度公差：C10,C7,C5,C3,C2,C1--数字越小，精度越高。
2、滚珠丝杠的故障与维修2.1 滚珠丝杠螺母副的常见故障与维修2.2滚珠丝杠主要故障原因因滚珠丝杠传统系统在数控机床这机构中实际运行最为频繁，各部件经常产生机械磨损和润滑不良，因而，常常出现定位精度下降，反向间隙过大，机械爬行，轴承磨损严重，噪音过大等故障。
当这些故障出现时就要我们对此做出正确的诊断，才能及时修复设备。
滚珠丝杠在运动中产生的故障现象主要可以分为2类，其具体原因如下。
2.2.1反向间隙大，定位精度差，加工零件尺寸不稳定滚珠丝杠螺母副及其支撑系统由于长时间运行产生的磨损间隙，将直接影响数控机床的转动精度和刚性。
滚珠丝杆螺母副间隙调整方式
滚珠丝杆螺母副间隙调整方式
一、手动调整
手动调整是通过轴承盖上的螺栓进行调整，这种方式是比较简单的调整方法。
首先松开轴承盖上的螺栓，然后通过旋转螺杆，来调整螺母的位置，从而达到调整间隙大小的目的。
在调整时需要保证调整的力度适当，用手感觉螺母轻微的移动即可，注意不要调整过紧或过松，否则会影响滚珠丝杆螺母副的工作性能。
二、自动调整
自动调整是通过安装在轴承盖上的调整螺母，使螺母能够自动到位，并保持一定的间隙。
这种方式需要在安装时进行调整，并通过调节调整螺母的位置来达到调整间隙大小的目的。
自动调整的优点是调整过程简单，且能够实现自动调整，但其缺点是调整范围有限，不适用于所有的滚珠丝杆螺母副。
三、预载调整
预载调整是通过在滚珠丝杆螺母副内安装预载垫片来调整间隙大小的方法。
预载垫片能够在一定程度上承载额外的负载，并使滚珠丝杆螺母副能够保持较小的间隙。
这种方式适用于需要承受大负载或高速旋转的滚珠丝杆螺母副，并且需要精度较高的场合。
预载调整的难点在于如何选择合适的预载垫片，以达到最佳的调整效果。
专题一：数控机床故障与诊断
轨上
图2-7 滚珠导轨的预紧
例9
由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发
现工件Y轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不 规则的偏差。该数控机床布局如图2-8所示。
图2-8 龙门数控铣削中心
从数控机床控制的角度来说，零件在Y轴方向的尺寸 偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该 机床数控系统为SINUMERIK 810M，伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装臵，Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器 的1FT5交流伺服电动机。 1）通过检查Y轴有关位臵参数（如反向间隙、夹紧允许
2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引 起的故障。 3）因机械零件的损坏、连接不良等原因引起的故障等。
（2）电气控制系统故障
电气控制系统故障通常分为“强电”故障和“弱电”
故障两大类 ；“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之 分
2．按故障的性质分类
（1）确定性故障
确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只 要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。 （2）随机性故障 随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生
的故障。
3．按故障的指示形式分类
（1）有报警显示的故障
1）指示灯报警显示
2）显示器报警显示
（2）无报警显示的故障 4．按故障产生的原因分类 （1）数控机床自身故障 （2）数控机床外部故障
1.2
数控机床故障诊断原则
1.先外部后内部 2.先机械后电气
3.先静态后动态
4.先简单后复杂
1.3
数控机床的故障诊断技术
1.5 数控机床维修后的开机调试
1.6 维修调试后的技术处理
练习
1.1 数控机床故障分类
浅谈数控机床的故障分析及清除措施 毕业论文
浅谈数控机床的故障分析及清除措施目录摘要正文一、数控机床简介………………………………………………二、数控机床的维护……………………………………………三、数控机床故障诊断及处理的基本原则……………………四、一般故障的分析方法………………………………………五、主要机械部件故障诊断……………………………………六、液压传动系统故障诊断……………………………………七、数控系统故障诊断…………………………………………八、数控机床机械结构故障分析与清除措施…………………九、数控机床电气系统故障与分析……………………………十、直流伺服系统的故障诊断(分析)与清除措施……………十一、可编程控制器模块的故障诊断与清除措施……………十二、故障分析图与清除措施…………………………………十三、HN-100T数控车床系统参考图……………………………致谢………………………………………………数机床典型故障分析与清除措施摘要数控机床是一种技术含量很高的自动化机床，它集机、电、仪于一体，综合的了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新技术成果。
随着数控车床、数控机床、加工中心等数控加工产品用量的剧增，培养一大批能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维修的应用型人才的日益迫切。
不同的数控机床其数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但在故障诊断分析上却有一定的共性，正是在此基础上对数控机床典型故障进行维修。
本设计共计五部分内容，包括数控机床简单介绍，数控机床出现机械结构故障、电气系统故障、伺服系统故障、可编程控制器模块故障时的现象描述，故障可能产生原因的理论分析。
故障诊断与维修是本设计的重点。
故障分析故障清除本设计是为了能够让维修人员更加快速准确的查出机械故障原因并排除机械故障而进行论文写作的。
当前,高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和技术水平的重要标志之一,成为一个国家在激烈的国际市场上获胜的关键因素.如今,中国已成为制造业大国,但还不是制造业强国我们要从制造业大国走向制造业强国,必须大力发展以数控技术为主的先进制造技术,提高计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的技术水一、数控机床简介数控机床是一种典型的机电一体化产品，能实现机械加工的高速度，高精度和高自动化，代表了机床的发展方向。
数控技术专业《2.1.3滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法》
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法
4螺纹调整间隙法
螺纹调整间隙法:常用的双螺母消除间隙的方法之一，如下图，右螺母2外圆上有普 通螺纹，并用两螺母4、5固定。当调整圆螺母4时，即可调整轴向间隙，然后用锁紧 螺母5锁紧。这种方法结构紧凑，工作可靠，滚道磨损可随时调整，但预紧力不准确 。
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法
2垫片调整间隙法
垫片调整间隙法:常用的双螺母消除间隙的方法之一，如下图，调整垫片4的厚度， 使左右两螺母1、2产生轴向位移，从而消除滚珠丝杠螺母副的间隙和产生预紧力。这 种方法简单、可靠，但调整费时，适用于一般精度的传动。
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法
3齿差调整间隙法
齿差调整间隙法:常用的双螺母消除间隙的方法之一，如下图，两个螺母1、2的凸缘 为圆柱外齿轮，齿数差为1，两个内齿轮3、4用螺钉、定位销紧固在螺母座上。调整 时先将内齿轮卸下，根据间隙大小使两个螺母分别向相同方向转过1个齿或几个齿， 然后再插入内齿轮，使螺母在轴向相互移动了相应的距离，从而消除两个螺母的轴向 间隙。
思考一下
何种零件轮廓受反向间隙影响比较大？
今天，你离成功更近一步！
内容概要本ຫໍສະໝຸດ 课程主要介绍以下四个方面的内容：滚珠丝杠螺母副间隙的影响
垫片调整间隙法 齿差调整间隙法
螺纹调整间隙法
重点：滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法 难点：反向间隙如何影响机械加工精度
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法
1滚珠丝杠螺母副间隙的影响
滚珠丝杠螺母副的滚珠与滚道间隙，会导致机床在该方向上反向传动时信号丧失，影 响反向传动精度和轴向刚度，所以必须消除轴向间隙。
滚珠丝杠螺母副间隙调整方式
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方式主要有以下几种：
垫片调隙式：通过调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移，以消除间隙和产生预拉紧力。
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。
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。
硬调整法：使用机械性的方法使丝杠螺母副间隙消除，根本上实现无间隙进给。
但比起调整它的过程要复杂一些，而且还要经过多次调整，方能达到理想的工作状态。
软调整法：在加工程序中加入刀补数，刀补数等于所测得的轴向间隙数或是调整数控机床系统轴向间隙参数的数值。
但这是治标不治本的办法。
简述滚珠丝杠螺母副的维护要点
简述滚珠丝杠螺母副的维护要点
滚珠丝杠螺母副是一种常见的传动装置，广泛应用于机床、自动化设备以及其他工业领域。
为了确保滚珠丝杠螺母副的正常运行和延长其使用寿命，以下是一些关键的维护要点：
1. 清洁和润滑：定期清洁滚珠丝杠螺母副的外部和内部，去除积尘和杂质。
同时，应定期给滚珠丝杠螺母副添加适量的润滑剂，以减少摩擦和磨损。
选择合适的润滑剂要根据工作环境和负载条件进行，可以是润滑脂或润滑油，但需确保与滚珠丝杠螺母副的材质相容。
2. 检查和紧固：定期检查滚珠丝杠螺母副的紧固件，确保螺母和螺杆之间的配合间隙适当，避免松动或过紧。
如发现有松动的紧固件，应及时紧固以避免进一步损坏。
3. 检查螺杆：定期检查滚珠丝杠螺母副的螺杆表面，确保其光滑和无明显的磨损或腐蚀。
如果出现异常情况，应及时更换螺杆以避免影响整个传动系统的性能。
4. 检查螺母：定期检查滚珠丝杠螺母副的螺母表面和滚珠的磨损情况。
如果发现滚珠磨损严重或螺母表面出现凹痕，应及时更换螺母以保证传动的准确性和平稳性。
5. 避免过载：滚珠丝杠螺母副在工作过程中应避免过载，以防止超过其额定负
载导致损坏。
如果需要承受更大的负载，应考虑更换更耐用的滚珠丝杠螺母副或增加支撑。
6. 定期检查：除了定期维护，还应定期对滚珠丝杠螺母副进行全面的检查和测试，以检测任何潜在的问题并及时解决。
这样可以及早发现故障并采取适当的修复措施，避免停机时间和生产损失。
总之，滚珠丝杠螺母副的维护要点包括清洁和润滑、检查和紧固、检查螺杆和螺母、避免过载以及定期检查。
通过正确的维护和保养，可以确保滚珠丝杠螺母副的正常运行和延长其使用寿命。
滚珠丝杠维修解析
滚珠丝杠维修解析摘要：随着社会的发展和科技的进步，我国的工业向着高效率，高精度，劳动力少的方向发展。
滚珠丝杠在使用过程中有着较高的运转精度和使用的灵活性。
因此广泛的在新型机床使用。
本文主要根据滚珠丝杠副维修关键技术维修经验，分析滚珠丝杠副故障原因及排除方法，介绍丝杆概念、安装方式，注意事项及维护保养。
主题词：滚珠丝杠；故障；维修1引言我厂大量的数控设备都有滚珠丝杠的应用。
随着设备使用年限的增长，滚珠丝杠产生的问题越来越频发，针对具体的问题，结合我近些年实际的操作，来阐述下我的观点，巩固自身所学的知识，并给的类似故障提供一种参考的方法2滚珠丝杠概念2.2滚珠丝杠的概念和优点滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。
它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是螺杆的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。
如图1.图1 滚珠丝杠副的结构原理滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
由于具有很小的摩擦阻力，丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
如图2图2滚珠丝杠3滚珠丝杠副系统的安装方式滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许同转转速也有所不同。
方式一:固定一固定用于高转速，高精度。
例如车间的U20五轴铣床和VCP800镗铣床。
方式二:固定一支承用于中等转速，高精度。
例如CNC201北村机床方式三:支承一支承用于中等转速，中精度。
例如数控大型铣床类设备，该种方式在我厂应用最为广泛。
方式四:固定一自由用于低转速，中精度，短轴丝杠。
例如万能工具铣床8130A该设备的Y轴便是用于此安装方式。
对于我厂加工设备而言，上述安装方式都有应用，但是普遍来说应用较多的方式三和方式四中的安装方式。
滚珠丝杠螺母副的故障诊断与维修
Equipment Manufacturing Technology No.12，2012设备管理与维修!!!!!!"!"!!!!!!"!"现代数控机床的各直线轴多采用滚珠丝杠螺母副传动，滚珠丝杠螺母副的传动精度直接影响到数控机床的运行精度和加工品质。
滚珠丝杠螺母副的相关故障会导致数控机床出现定位精度下降，反向间隙过大，机械爬行，噪音过大，刚性不足等故障现象，影响机床的正常使用。
所以，及时排除因滚珠丝杠螺母副所产生的故障，是保证数控机床正常运行及加工品质的重要环节。
1滚珠丝杠概述1.1滚珠丝杠的性能滚珠丝杠的性能要求十分严格，其要求传动可靠性高，不易磨损，可长期无故障运行，还须传动灵敏，运行精度高，不易产生爬行。
同时，传动效率要高，运行平稳，一般为η=0.92~0.96，在施加预紧力后，可消除轴向间隙，在反向时无空行程。
但是，其缺点是不能自锁，垂直安装时需有平衡装置。
1.2滚珠丝杠的结构（1）按滚珠丝杠的传动形式可分为丝杠转动传动和螺母转动传动。
丝杠转动是指：丝杠转动，螺母固定在工作台上。
丝杠旋转推动螺母，螺母带动工作台做往复运动。
一般我们常见的都是这种类型的安装方式。
螺母传动是指：丝杠被固定，螺母通过轴承固定在工作台上，伺服电机带动螺母旋转，螺母沿丝杠做轴向运动，进而带动工作台运动。
这种传动方式一般用于丝杠较长的机床上，防止丝杠因刚性不足而产生震动和变形。
（2）按滚珠丝杠螺母结构可分为：内循环和外循环两种方式。
外循环方式的滚珠丝杠螺母由丝杠、滚珠、回珠管和螺母组成。
与内循环方式的主要区别在于，螺母螺旋槽的两端用回珠管连接起来，使滚珠能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路。
内循环方式的滚珠丝杠螺母结构关键是在螺母的侧孔中装有圆柱凸轮式反向器，反向器上铣有S 形回珠槽，将相邻两螺纹滚道连接起来。
滚珠从螺纹滚道进入反向器，借助反向器迫使滚珠越过丝杠牙顶进入相邻滚道，实现循环。
滚珠丝杠常见故障分析
２ 动作 不 顺畅
（ １） 异 物 进 入 钢 球轨 道 滚 珠 丝 杠 若 未 安 装 刮 刷 器 或 防护 不 良 ， 装 配 及 加 工 过 程 中 产 生 的 碎 屑 或 灰 尘 的 堆 积 进 入 钢 球轨 道 ， 造 成 运 动 不 顺 畅 ， 精 度 降 低 及 减 少 使 用 寿命 。 （ ２） 过 行程 限 位 开 关 失 灵 、 过 冲 、 误 操 作 或 撞 车 等 因素 会 造 成 回 流 管 的 损 伤 及 凹 陷 ， 甚 至 断 裂 ， 因 而 造 成 钢 球 工 作不 顺 畅 ， 甚 至 无 法 正 常 运 转 。 （ ３） 偏心 螺 母 座 与 轴 承 座 不 同 心 会 产 生 径 向 负 荷 ， 两 者 偏心 量 太 大 时 会 造 成 丝 杠 弯 曲 ， 甚 至 偏 心 。 不 足以造成 明 显 的 丝 杠 弯 曲 时， 异 常 磨 耗 仍 持 续 不 断 发 生 ， 并 使 丝 杠 精 度 迅速 降低 。 而 螺 母 设 定 的 预 压 力 越 高
５ 结语
滚 珠 丝 杠 是影响 机 器 机 械 精 度 的 最 直 接 因 素 ， 只 有 保证 其在 结构 合理 ， 安 全 可 靠 的 条 件 下 ， 其 优 势 才 能 够 得到 最 大发 挥 ， 定 期的 维 护 保 养 对 于 长 期 保 持 其 工 作 精 度 和使用 寿命 至 关重 要 。
２ ／ ４ ０℃ 时 黏 度 指 数 范 围 为 （ ３ ２～６ ８） ×１ ０－６ ｍ ｓ（ Ｉ Ｓ Ｏ
；而 低 速 时， 建 议 使 用 的 润 滑 油 为 ４ ＶＧ３ ２～６ ８） ０℃ 时
２ ／ 黏度指数范围为９ ０×１ ０－６ｍ ｓ（ Ｉ Ｓ Ｏ ＶＧ９ ０） 以 上 。 应
４ 滚珠丝杠肩部断裂
数控设备典型传动部件失效分析及维修
锤击校直法是将丝杠弯 曲凸部朝下 ，用 硬质斜木放在弯曲
（） ３ 动轴承结 构的主轴轴颈 ， 可采用精磨后刷镀等方法在磨
损表 面覆盖一层金属 ， 恢复轴颈的原始尺寸和精度 。应该指 出，
部分下面垫实 ， 将丝杠垫起 ， 将带有 凹圆形头部的铜棒放在丝杠 弯 曲低点附近的螺纹小径上 ，然后用锤子敲击铜棒上端进行校
直。
滑动轴承结构 的主轴轴颈表面 ， 不得采用镀铬 的方法来修复 。 用
这种方法修复的主轴轴颈会在使用过程 中产生脱 铬的现象 。
（） ２ 精车螺纹和轴颈。对 于未淬硬 的丝杠 ， 可在精度较好的
（） ４ 高精度主轴弯 曲变形 ， 一般校 直后难 以恢复精度 ， 多采 用更换新轴的方法。 高速旋转的主轴 ， 探伤检查发现裂纹则应更
数 控 设 备典 型 传 动部 件 失效 分 析及 维修
田 萍
摘要 数控设备典型传 动部件 失效分析与现场修 复方法。主要 包括主轴部件 、 滚珠丝杠螺母副的检 查与修复方法。 数控设备 典型部件
Ｔ ５２ Ｇ ０． ７
关键 词
修复方法
Ｂ
中 图 分类 号
文 献 标识 码
一
、
主轴部件失效分析及维修
换。
车床上 ， 重新精车螺纹 ， 将螺纹两端面的磨损 和损伤痕迹全部车 去。 修好螺纹 面后 ， 可精 车大径 ， 使其在全长上直径一致 ， 使螺 并
纹 达 标 准 深度 。 后 精 车修 复轴 颈 ， 然 以保 证 丝 杠 螺 纹 与 轴 颈 的 同
二、 滚珠 丝杠 螺 母 副 失 效 分 析及 维修
轴度 。淬硬丝杠磨损 的修复 ， 应在螺纹磨床上进行 。 （） ３ 丝杠的研 磨。 了保证丝杠的修 复质量 ， 高精度 ， 为 提 精车 后的螺纹表面可用专 门制作的螺纹研磨套 ，在其 内表面涂 上一
数控机床故障诊断与维修练习题1
数控机床故障诊断习题一、填空题1、滚珠丝杠螺母副，按滚珠返回的方式不同可以分为（内循环）和（外循环）两种。
2、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、（点位直线控制）和（轮廓控制）等几种。
3、数控机床的自动换刀装置中，实现（刀库）和机床（主轴）之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
4、数控系统一般采用集成式操作面板，分为三大区域：显示区、（NC键盘区）和（机床控制面板）。
1、数控机床的自动换刀装置中，实现刀库和机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
3、进给执行部件在低速进给时出现时快时慢，甚至停顿的现象，称为爬行。
1、数控机床的自诊断包括开机诊断、运行自诊断脱机自诊断三种类型。
2、数控机床的点检就是按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时的检查和维护。
3、故障的常规处理的三个步骤是调查故障、分析故障、检查排除故障。
4、闭环控制的进给伺服系统包括三个环节是：电流环、速度环、位置环。
5、数控机床主轴性能检验时，应选择高、中、低三档转速连续5次正反转的启停，检验其动作的灵活性、可靠性。
6、数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要的是检验其稳定性和可靠性。
7、提高开环进给伺服系统精度的补偿措施有螺距误差补偿和反向间隙补偿。
8、数控机床的精度检验内容包括几何精度、定位精度和切削精度。
1、按照转矩产生的工作原理划分，步进电机可分为可变磁阻式、永磁式和混合式三种基本类型。
2、利用RS232接口进行计算机和数控机床之间数据传输时，为了避免静电干扰，需在电缆线上加装光电隔离器元件。
3、驱动装置将伺服单元的输出变为机械运动。
4、热继电器主要用作电机的长期过载保护。
5、进给驱动系统按执行元件的类别可分为步进电动机驱动系统、直流电动机驱动系统、交流电机驱动系统。
4、数控机床机械故障诊断包括对机床运行状态的识别、预测和监视三个方面内容。
2、滚珠丝杠螺母副间隙调整方式: 垫片式、螺纹式和齿差式。
数控车床滚珠丝杠螺母副的诊断与维修两例
数控车床滚珠丝杠螺母副的诊断与维修两例滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置，其结构原理是在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺母滚道。
螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺母滚道的两端连接起来，构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，从而迫使螺母轴向移动。
珠丝杠螺母副具有传动效率高、摩擦损失小、运动平稳、传动精度高以及给予适当预紧，可消除丝杠和螺母间隙、反向时无空行程、定位精度高、使用寿命长等特点。
因此，被广泛用于数控机床等高精度设备的进给传动链中。
滚珠丝杠螺母副常见故障表现有以下几种现象：故障现象一：加工零件粗糙度值过高。
造成此类故障首先考虑是否是由于导轨的润滑油不足，致使溜板爬行造成的；其次是滚珠丝杠螺母有局部磨损或损坏造成运动不平稳。
故障现象二：反向误差大，加工精度不稳定。
这类故障往往是由于丝杠联轴器松动、丝杠滑板配合过松及润滑油不足造成的。
故障现象三：滚珠丝杠在运转中扭矩过大。
这类故障主要是由滑板配合过紧或磨损、滚珠丝杠反向器损坏、丝杠卡死及润滑油不足造成的。
故障现象四：滚珠丝杠螺母副噪声。
噪声主要走来源于滚珠丝杠轴承压盖压合不良、丝杠与滑板配合过松、电动机与丝杠联轴器松动、滚珠破损。
笔者根据下列两例典型的故障，简要分析故障产生的原因及解决方法。
典例一：一台型号为cjk6140h数控车床加工过程中发现z轴反向误差大，加工精度不稳定。
同时，快速移动z轴时，伴随的有噪声。
通过对z轴重复定位精度检测发现z轴误差在0.26mm左右。
故障分析与解决：作为维修人员，首先想到的是这台数控车床已经使用五年左右，可能是丝杠轴滑板配合压板及楔铁长期磨损造成配合间隙过大引起的。
笔者重新调整或研磨大滑板前后压板并对中滑板楔铁适当预紧，并用0.03mm塞尺进行检测。
笔者重新开机试机后发现问题依然存在。
笔者此时可以确认是滚珠丝杠螺母副和联轴器的问题。
1 滚珠丝杠副的调整方法
１滚珠丝杠副的调整方法滚珠丝杠螺母副的调整主要是对丝杠螺母副轴向间隙进行消除。
轴向间隙是指丝杠和螺母在无相对转动时，两者之间的最大轴向窜动量。
除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷后，轴向变形所造成的窜动量也包括在其中。
一般在机加工过程中消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，满足加工精度要求的办法有两种：１.1软调整法：在加工程序中加入刀补数，刀补数等于所测得的轴向间隙数或是调整数控机床系统轴向间隙参数的数值。
但这都是治标不治本的办法。
因为滚珠丝杠螺母副的轴向间隙事实上仍是存在的，只是在走刀时或工作台移动时多运行一段距离而已。
由于间隙的存在会使丝杠螺母副在工作中加速损坏，还会使机床震动加剧；噪声加大；机床精加工期缩短等。
1.2硬调整法：是使用机械性的方法使丝杠螺母副间隙消除，实现真正的无间隙进给。
此种办法对机床的日常工作维护也是相当重要的。
是解决机床间隙进给的根本办法。
但相对软调整过程要复杂一些，并需经过多次调整，才可达到理想的工作状态。
在此我主要对滚珠丝杠螺母副的硬性间隙调整作较详细地介绍。
滚珠丝杠螺母副一般是通过调整预紧力来消除间隙（硬调整）的，消除间隙时要注意考虑以下情况：预加力能够有效地减小弹性变形所带来的轴向位移，但不可过大或过小。
过大的预紧力将增加滚珠之间和滚珠与丝母、丝杠间的磨擦阻力，降低传动效率，使滚珠、丝母、丝杠过早磨损或破坏，使丝杠螺母副寿命大为缩短。
预紧力过小时会造成机床在工作时滚珠丝杠螺母副的轴向间隙量没有得到消除或没有完全消除。
使工件的加工精度达不到要求。
所以，滚珠丝杠螺母副一般都要经过多次调整才能保证在最大轴向载荷下，既消除了间隙，又能灵活运转。
(1)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的测得要进行轴向间隙的调整的第一步是得知滚珠丝杠螺母副是否已有轴向间隙和该间隙的数值。
可采用以下方法获得：使用磁力千分表,将其固定于机床某一固定位置。
将表针贴于任意方向工作台的一个侧面，表针要位于工作台移动方向的同向直线上。
三点检测法检测数控机床滚珠丝杠副故障
原因 分析 加 工 尺 寸不 稳定 主要是 传动链 存 在 不 稳定 的间 隙
,
无 法 用 补 偿 消除
,
噪 声 的原 因可 能 是
,
传 动链 中某 一 部位 过 紧或 者轴 承 失 效
∀ ( 端头
,
丝杠 姗母 进脏 物 和 研 伤等
。
检测 和 分 析处 理过 程 用 三 点检侧法的 半闭 环 测 量 反 向间 隙方 法 进 行 检测
故 障点在
仍
姗母 支座 松动 由此得出 加工 尺 寸不稳 定的 主要原因是螺母座 松 动 紧固后 故障排除 另外检 查分析各传 动部件没有过紧现象 丝 杠润滑 良好 表 面没 有损伤 判断嗓声可能是丝 杠轴承失效 拆 开检查 发现 轴承 滚
,
,
。
,
#
。
,
,
道研伤 更换轴承 ≅
,
#
调整 各处 间隙
,
供大家参考
。
滚 珠 丝杠 刚 间 隙的危容性
滚珠 丝 杠 副间 隙的危 害性 如 下 % 数控机 床 的经 济精度 降低
,
。
滚珠丝 杠传动的运 动部件爬行
,
,
加工 的
零件表 面有 波纹 或半 闭环 的传 动 传动副 的刚性
,
。
对 于 闭环 传动 的 系统
。
工 作 台会 出 现
,
“
震荡
”
使机 床报 警无 法 正 常 工 作
%
,
/ 0
报警
,
3 故 障现 象 一 台瑞 士产 高精密数控幢铣 床 − 1 / 2 /
4 轴 经 常 出现 跟 随 误 差 大报 警
,
每 日数 次
丝杠 - 副本
在使用滚珠丝杠副时，必须要有足够的润滑，如果润滑不够，将导致摩擦和磨损的增加，造成故障或 寿命缩短等。
油润滑 · 一般情况下，用于滚动轴承的矿物油都适用。 · 特别是在高转速情况下，以油润滑比脂润滑佳， 这时滚珠丝杠副的温升较小。 · 油润滑的补充润滑量和间隔，按下表，按表中的 油量，至少可以达到8小时的补充润滑时间。
固定---固定 适用于高转速、高精度。 如图所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样做的好处是 ：减少丝杠因自重引起的弯曲变形；在推力轴承预紧力大于丝杠 最大轴向载荷1/3的条件下，丝杠拉压刚度可提高四倍；丝杠不 会因温升而伸长，从而保持丝杠的精度。
支承---支承 适用于中等转速，中精度
一. 基础简介
序号故障现象故障原因排除方法导轨的润滑油丌足够致使溜板爬行加润滑油排除润滑故障滚珠丝杠有局部拉毛或研损更换或修理丝杠丝杠轴承损坏运动丌平稳更换损坏轴承伺服电动机未调整好增益过大调整伺服电动机控制系统反向误差大加工精度丌稳定丝杠轴联轴器锥套松动重新紧固幵用百分表反复测试滚珠丝杠预紧力过紧或过松调整预紧力检查轴向窜动值使其误差丌大亍0015mm滚珠丝杠螺母端面不结合面丌垂直结合过松修理调整或加垫处理丝杠支座轴承预紧力过紧或过松修理调整滚珠丝杠制造误差大或轴向窜动用控制系统自动补偿能消除间隙用仪器测量幵调整丝杠窜润滑油丌足或没有调节至各导轨面均有润滑油其他机械干涉排除干涉部位滚珠丝杠在运轩中轩矩过大滚珠丝杠螺母反向器损坏滚珠丝杠卡死或轴端螺母预紧力过大修复或更换丝杠幵精心调整丝杠研损更换伺服电动机不滚珠丝杠联接丌同轴调整同轴度幵紧固连接座无润滑油调整润滑油路超程开兰失灵造成机械故障检查故障幵排除伺服电动机过热报警检查故障幵排除分油器是否分油检查定量分油器油管是否堵塞清除污物使油管畅通滚珠丝杠副噪声滚珠丝杠轴承压盖压合丌良调整压盖使其压紧轴承滚珠丝杠润滑丌良检查分油器和油路使润滑油充足滚珠产生破损更换滚珠电动机不丝杠联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉基础简介21
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1.滚珠丝杠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连接用的联轴器，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。
.
2.滚珠丝杠副常见故障的分析与维修思路
滚珠丝杠副常见故障引起数控机床产生进给运动误差，进给运动误差表现在由滚珠丝杠副的工作状况上，反映为噪声过大、运动不灵活。
下面就这两种故障现象进行简要分析。
（1）故障现象1——滚珠丝杠副噪声过大（见表3-1）
表3-1 滚珠丝杠副噪声过大
（2）故障现象2——滚珠丝杠运动不灵活（见表3-2）
表3-2 滚珠丝杠运动不灵活
3.滚珠丝杠副的日常维护
（1）滚珠丝杠副的润滑
滚珠丝杠润滑不良可同时引起数控机床多种进给运动的误差，因此，滚珠丝杠润滑是日常维护的主要内容。
使用润滑剂可提高滚珠丝杠耐磨性及传动效率。
润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。
润滑油一般为全损耗系统用油，润滑脂可采用锂基润滑脂。
润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间内。
每半年对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次，清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂，用润滑油润滑的滚珠丝杠副可在每次机床工作前加油一次。
（2）丝杠支承轴承的定期检查
定期检查丝杠支承与床身的连接是否松动，连接件是否损坏，以及丝杠支承轴承的工作状态与润滑状态。
（3）滚珠丝杠副的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此，必须装有防护装置。
如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。
安装时，将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。
如果滚珠丝杠副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。
接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杠螺纹滚道相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。
非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杠螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。
工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。