數控軋輥磨床Z軸滾珠絲杠副失效分析
2009-08-07 作者：盧曉毅
摘 要：數控扎輥磨床Z軸滾珠絲杠副失效，絲杠運行中劇烈顫抖，有噪聲。軸承座制造精度差是此案例主要原因。
關鍵詞：數控軋輥磨床； 滾珠絲杠副； 失效
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：B
國產數控軋輥磨床，Z軸規格為φ80mm×8100mm，采用德國REXOTH公司的滾珠絲杠副，其螺母的軸向間隙出廠前已經調試完成。圖1是滾珠絲杠傳動示意簡圖。
關鍵詞：數控軋輥磨床； 滾珠絲杠副； 失效
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：B
國產數控軋輥磨床，Z軸規格為φ80mm×8100mm，采用德國REXOTH公司的滾珠絲杠副，其螺母的軸向間隙出廠前已經調試完成。圖1是滾珠絲杠傳動示意簡圖。
將圖1的滾珠絲杠傳動系統進一步簡化為圖2，圖中3為螺母副，沿絲杠軸向作往復運動。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，相當于鉸支機構，限制絲杠軸向位移。絲杠支承處軸承配置如圖3。
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滾珠絲杠副使用6個月后出現異常，絲杠運行中劇烈顫抖，有噪聲。經檢查，潤滑良好，絲杠表面有毛刺狀的劃傷，初步判斷螺母副內的珠粒可能有破損。由于該滾珠絲杠副處于保質期內，于是決定更換滾珠絲杠副，然后返廠檢修。拆卸時發現，用于絲杠軸向定位的四組壓力軸承有不同程度損傷。嚴重受損的滾子，滾珠表面金屬剝落。推力軸承的座圈，一側受損程度較輕，表面有輕微的壓痕，另一側嚴重受損，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，絲杠安裝后產生撓曲。絲杠高速旋轉且頻繁換向時，實際撓度超出規定范圍，所以絲杠劇烈顫抖，螺母內滾珠受損，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，高速旋轉時，推力軸承的滾動體和座圈磨損嚴重。
作分析簡圖（圖4），將推力軸承的固定座圈和軸承座抽象為一個整體，旋轉座圈和絲杠抽象為另一個整體。當絲杠旋轉時，由于安裝誤差造成旋轉座圈和滾動體受力不均，整個推力軸承的載荷集中到了旋轉座圈上的F點位置和經過這里的滾動體上，長時間運行后，滾動體表面和座圈接觸部分表面嚴重磨損。由于絲杠各部分產生的撓度不同，所以四組推力軸承的受損程度不同。
針對此情況判斷，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，絲杠安裝后產生撓曲。絲杠高速旋轉且頻繁換向時，實際撓度超出規定范圍，所以絲杠劇烈顫抖，螺母內滾珠受損，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，高速旋轉時，推力軸承的滾動體和座圈磨損嚴重。
作分析簡圖（圖4），將推力軸承的固定座圈和軸承座抽象為一個整體，旋轉座圈和絲杠抽象為另一個整體。當絲杠旋轉時，由于安裝誤差造成旋轉座圈和滾動體受力不均，整個推力軸承的載荷集中到了旋轉座圈上的F點位置和經過這里的滾動體上，長時間運行后，滾動體表面和座圈接觸部分表面嚴重磨損。由于絲杠各部分產生的撓度不同，所以四組推力軸承的受損程度不同。
事后，對軸承座進行精度檢驗，兩個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。（來源：設備管理與維修）