关于数控机床滚珠丝杠的装配及调试研究
发布时间：2016-04-14杨济森，杨瑞峰，李波，李淑苹
摘 要：随着汽车、航空等工业技术的快速发展，人们对于高性能合金材料的需求量越来越多，基于这种情况，数控机床加工技术得到快速发展，且对其的高度精确化的要求也越来越高。作为数控机床滚珠丝杠的重要部件，滚珠丝杠的装配和调试对于数控机床有着重要的影响。
关键词：数控机床；滚珠丝杠；装配；调试
所谓数控机床主要一种装有程序控制系统的自动化机床，解决了诸多诸多复杂、精密、多品种的零件加工问题，被广泛应用于现代工业中，有效提高了企业的生产效率。而近几年来，人们对于数控机床的加工精度要求越来越高，滚珠丝杠的装配和调试直接影响着数控机床的性能。作为数控机床中的驱动单位，滚珠丝杠对于机床有着举足轻重的作用，而滚珠丝杠旋转轴线和机床直线导轨基面的平行度直接影响着装配的精度的高低。
一、数控机床滚珠丝杠的装配和调试分析
（一）数控机床滚珠丝杠的特点
首先，数控机床滚珠丝杠能够拥有较高的运动效率，这主要是因为三分之一的滚珠丝杠丝杠轴的驱动力矩和丝母之间，拥有很多滚丝在不停的运动，这和传统的滑动丝杠副相比，其驱动力可以达到三分之一，才能使数控机床滚珠丝杠拥有所需的动力。其次，数控机床滚珠丝杠具有较好的刚性，运动效率高。这主要是因为数控机床滚珠丝杠能够通过滚珠加予一定压力，进而使刚性得到增强，有效实现高速运动，提高企业生产效率。Z后，具有较高的精度。由于数控机床滚珠丝杠在生产流程，如组装、检查等环节，要求比较严格，尤其是对湿度和温度进行了严格的控制。正是这种严格的管理体系，才使得数控机床滚珠丝杠具有较高的精度，确保了数控机床运转性能。
（二）数控机床滚珠丝杠的工艺设备
通常情况下，数控机床滚珠丝杠的装配和调试需要完整的装备，像专用的检棒设计、专用的检套设计等都是数控机床滚珠丝杠的装配和调试重要的工艺设备。一般专用的检棒的圆柱度公差要符合相应的标准，即小于0.005，而相应的检棒外圆尺寸的一致性也应满足相应的要求，即小于0.003。正因如此，专用的检棒直径尺寸需要符合相关规定，同时还要满足相应的刚度和强度要求。而对于专用的检套设计来说，检套的内孔需要和检棒的外圆设计的互相配合，且两者之间的间隙也有一定的距离，Z低不超过0.008，Z高不超过0.012。另外，在设计检套的外圆尺寸时，应根据轴承座以及电机座孔的名义尺寸来设计。同时还要利用公差带0.016～0.022之间的公差分段来设计检套，这样就能在使用检套外圆与轴承座和电机座孔的过程中，拥有Z佳的配合间隙。
二、数控机床滚珠丝杠的装配和调试分析
首先，要合理调整电机座孔和直线导轨在垂直平面内的平行度，使其达到相应的要求。要将电机底座和机床床身的电机座相互固定在一起，螺栓不要拧紧，从而使0.02的塞尺不能塞入。电机座孔装检套、检棒以及平尺要和电机座直线导轨滑块的正基面相重合。平尺的上测量面要在千分表的表座上面，并移动千分表的表座，让千分表侧头接触检棒上表面。在测量点，将千分表调零后，移动滑块，使其推动千分尺至另一测量点，只有两侧量点的差异不足0.01，这样就能确保电机座孔和直线导轨在垂直平面内的平行度不足0.01，一旦发现两测量点的差值超过0.01，就要对其合理调整并加以修正，进而达到相应的要求。
其次，在轴承座孔和直线导轨垂直平面内，要使其平行度满足相应的要求。要先将机床床身轴承座和轴承座孔固定下来，但不要拧紧螺栓，这时要和检测电机座孔的方法一样，检测0.02的塞尺是否能塞入，如果塞不进则符合相应的要求，若不符合就要将轴承座和机床修刮至合格。待检测合格之后，把检棒和检套一并安装到轴承座孔内，并缓缓移动滑块、千分尺和平尺的装配体至轴承座。在测量点，将千分表调零后，移动滑块，并推动千分尺至新测量点，比较两测量点的差异。如果差异低于0.01，说明符合相关要求。如果差异超过0.01，说明不符合相关标准，这时就要采取相应措施，将其调整至符合要求为止。
第三，将电机座孔和轴承座的高精度进行合理调整。移动滑块和千分尺以及平尺的装配体至电机座，将千分尺的表座进行推移，使其测量头和检棒的上表面接触。从电机座内侧选取测量点，同时还要确保测量点的Z高点的千分尺要处于零位置，移动滑块、平尺以及千分尺的装配体至轴承座附近，这时，测量点将处于轴承座外侧，其距离检棒比较远，那么，电机座孔轴心线和轴承座孔轴心线等高低于0.01，一旦超过0.01，要立即对机座孔或轴承座进行修正至符合要求为止。
第四，在安装数控机床滚珠丝杠的过程中，要将电机座和机床床身电机座用螺栓相互固定在一起，而后将滚珠丝杠套入到轴承内环中，但要求滚珠丝杠端面和轴承内环紧紧贴在一起，且不能使0.02塞尺能够塞入方可满足标准，否则就要对其进行修正至符合要求为止。为了保证轴承外环与电机座结合面间的间隙不超过0.02mm，这就要先将滚珠丝杠轴承组件合理安装到电机座孔中，以便于对二者间的间隙进行合理控制。
第五，合理调整滚珠丝杠与直线导轨在垂直面内的平行度，使其满足相应的要求。将电机座和轴承座用螺栓拧紧固定，而滚珠丝杠螺母要安装在电机座端面上，其中，滚珠丝杠的螺纹端面要和螺母法兰端面之间留有三四个螺距的间隙，而后将平尺均调至滑块的正基面上，平尺的基面则放有千分尺的表座，并将千分尺调至Z高点零位置，再合理调整滚珠丝杠上的螺母，从而确保滚珠丝杠和螺母的端面相协调一致，同时还要确保量Z高点的平行度低于0.01，否则将不符合相应的标准，这时仍要采取相应的措施进行修正至符合要求为止。另外，在水平面内，将滚珠丝杠和直线导轨内的平行度调整至合理位置，使其满足要求。它和前者的原理相同，如果测量两Z高点的平行度小于0.01则符合要求，如果不符合要求，要对其进行修正至合格为止。待检测合格之后，要注意对电机座和轴承座进行销对和定位。
Z后，滚珠丝杠螺母和工作台之间要进行合理调整，使其达到标准要求。这就要先将工作台的侧基准面紧紧和直线导轨的滑块相贴，利用螺栓将其固定。同时还要保持滚珠丝杠螺母法兰端面与螺纹端面的一致性。除此之外，还要确保滚珠丝杠的清洁度，同时要将螺母和螺母座的结合面进行全面清洁，确保其干净，再次对工作台进行移动，防止螺母座和滚珠丝杠螺母法兰端面出现松动现象。
三、结语
综上所述，数控机床滚珠丝杠的装配和调试，对于整个数控机床的正常运行有着重要影响。所以，分析并了解数控机床滚珠丝杠的装配和调试工作，才能更好地做出相应的维护策略，才能使数控机床的加工精度得到有效保证，同时更能使企业的生产效率得到进一步提高。
参考文献
[1]杨济森.高精度数控机床滚珠丝杠的装配与调整[J].组合机床与自动化加工技术，2011，（5）：102-104.
[2]杜洪江.基于高精度数控机床滚珠丝杠的装配与调整[J].无线互联科技，2013，（3）：230.
[3]肖兴隆.数控机床滚珠丝杠的安装与调整研究[J].湖南农机，2014，（2）：25-26.
[4]曲海波.数控机床滚珠丝杠副调整维修[J].设备管理与维修，2013，（12）：24-27.
所谓数控机床主要一种装有程序控制系统的自动化机床，解决了诸多诸多复杂、精密、多品种的零件加工问题，被广泛应用于现代工业中，有效提高了企业的生产效率。而近几年来，人们对于数控机床的加工精度要求越来越高，滚珠丝杠的装配和调试直接影响着数控机床的性能。作为数控机床中的驱动单位，滚珠丝杠对于机床有着举足轻重的作用，而滚珠丝杠旋转轴线和机床直线导轨基面的平行度直接影响着装配的精度的高低。
一、数控机床滚珠丝杠的装配和调试分析
（一）数控机床滚珠丝杠的特点
首先，数控机床滚珠丝杠能够拥有较高的运动效率，这主要是因为三分之一的滚珠丝杠丝杠轴的驱动力矩和丝母之间，拥有很多滚丝在不停的运动，这和传统的滑动丝杠副相比，其驱动力可以达到三分之一，才能使数控机床滚珠丝杠拥有所需的动力。其次，数控机床滚珠丝杠具有较好的刚性，运动效率高。这主要是因为数控机床滚珠丝杠能够通过滚珠加予一定压力，进而使刚性得到增强，有效实现高速运动，提高企业生产效率。Z后，具有较高的精度。由于数控机床滚珠丝杠在生产流程，如组装、检查等环节，要求比较严格，尤其是对湿度和温度进行了严格的控制。正是这种严格的管理体系，才使得数控机床滚珠丝杠具有较高的精度，确保了数控机床运转性能。
（二）数控机床滚珠丝杠的工艺设备
通常情况下，数控机床滚珠丝杠的装配和调试需要完整的装备，像专用的检棒设计、专用的检套设计等都是数控机床滚珠丝杠的装配和调试重要的工艺设备。一般专用的检棒的圆柱度公差要符合相应的标准，即小于0.005，而相应的检棒外圆尺寸的一致性也应满足相应的要求，即小于0.003。正因如此，专用的检棒直径尺寸需要符合相关规定，同时还要满足相应的刚度和强度要求。而对于专用的检套设计来说，检套的内孔需要和检棒的外圆设计的互相配合，且两者之间的间隙也有一定的距离，Z低不超过0.008，Z高不超过0.012。另外，在设计检套的外圆尺寸时，应根据轴承座以及电机座孔的名义尺寸来设计。同时还要利用公差带0.016～0.022之间的公差分段来设计检套，这样就能在使用检套外圆与轴承座和电机座孔的过程中，拥有Z佳的配合间隙。
二、数控机床滚珠丝杠的装配和调试分析
首先，要合理调整电机座孔和直线导轨在垂直平面内的平行度，使其达到相应的要求。要将电机底座和机床床身的电机座相互固定在一起，螺栓不要拧紧，从而使0.02的塞尺不能塞入。电机座孔装检套、检棒以及平尺要和电机座直线导轨滑块的正基面相重合。平尺的上测量面要在千分表的表座上面，并移动千分表的表座，让千分表侧头接触检棒上表面。在测量点，将千分表调零后，移动滑块，使其推动千分尺至另一测量点，只有两侧量点的差异不足0.01，这样就能确保电机座孔和直线导轨在垂直平面内的平行度不足0.01，一旦发现两测量点的差值超过0.01，就要对其合理调整并加以修正，进而达到相应的要求。
其次，在轴承座孔和直线导轨垂直平面内，要使其平行度满足相应的要求。要先将机床床身轴承座和轴承座孔固定下来，但不要拧紧螺栓，这时要和检测电机座孔的方法一样，检测0.02的塞尺是否能塞入，如果塞不进则符合相应的要求，若不符合就要将轴承座和机床修刮至合格。待检测合格之后，把检棒和检套一并安装到轴承座孔内，并缓缓移动滑块、千分尺和平尺的装配体至轴承座。在测量点，将千分表调零后，移动滑块，并推动千分尺至新测量点，比较两测量点的差异。如果差异低于0.01，说明符合相关要求。如果差异超过0.01，说明不符合相关标准，这时就要采取相应措施，将其调整至符合要求为止。
第三，将电机座孔和轴承座的高精度进行合理调整。移动滑块和千分尺以及平尺的装配体至电机座，将千分尺的表座进行推移，使其测量头和检棒的上表面接触。从电机座内侧选取测量点，同时还要确保测量点的Z高点的千分尺要处于零位置，移动滑块、平尺以及千分尺的装配体至轴承座附近，这时，测量点将处于轴承座外侧，其距离检棒比较远，那么，电机座孔轴心线和轴承座孔轴心线等高低于0.01，一旦超过0.01，要立即对机座孔或轴承座进行修正至符合要求为止。
第四，在安装数控机床滚珠丝杠的过程中，要将电机座和机床床身电机座用螺栓相互固定在一起，而后将滚珠丝杠套入到轴承内环中，但要求滚珠丝杠端面和轴承内环紧紧贴在一起，且不能使0.02塞尺能够塞入方可满足标准，否则就要对其进行修正至符合要求为止。为了保证轴承外环与电机座结合面间的间隙不超过0.02mm，这就要先将滚珠丝杠轴承组件合理安装到电机座孔中，以便于对二者间的间隙进行合理控制。
第五，合理调整滚珠丝杠与直线导轨在垂直面内的平行度，使其满足相应的要求。将电机座和轴承座用螺栓拧紧固定，而滚珠丝杠螺母要安装在电机座端面上，其中，滚珠丝杠的螺纹端面要和螺母法兰端面之间留有三四个螺距的间隙，而后将平尺均调至滑块的正基面上，平尺的基面则放有千分尺的表座，并将千分尺调至Z高点零位置，再合理调整滚珠丝杠上的螺母，从而确保滚珠丝杠和螺母的端面相协调一致，同时还要确保量Z高点的平行度低于0.01，否则将不符合相应的标准，这时仍要采取相应的措施进行修正至符合要求为止。另外，在水平面内，将滚珠丝杠和直线导轨内的平行度调整至合理位置，使其满足要求。它和前者的原理相同，如果测量两Z高点的平行度小于0.01则符合要求，如果不符合要求，要对其进行修正至合格为止。待检测合格之后，要注意对电机座和轴承座进行销对和定位。
Z后，滚珠丝杠螺母和工作台之间要进行合理调整，使其达到标准要求。这就要先将工作台的侧基准面紧紧和直线导轨的滑块相贴，利用螺栓将其固定。同时还要保持滚珠丝杠螺母法兰端面与螺纹端面的一致性。除此之外，还要确保滚珠丝杠的清洁度，同时要将螺母和螺母座的结合面进行全面清洁，确保其干净，再次对工作台进行移动，防止螺母座和滚珠丝杠螺母法兰端面出现松动现象。
三、结语
综上所述，数控机床滚珠丝杠的装配和调试，对于整个数控机床的正常运行有着重要影响。所以，分析并了解数控机床滚珠丝杠的装配和调试工作，才能更好地做出相应的维护策略，才能使数控机床的加工精度得到有效保证，同时更能使企业的生产效率得到进一步提高。
参考文献
[1]杨济森.高精度数控机床滚珠丝杠的装配与调整[J].组合机床与自动化加工技术，2011，（5）：102-104.
[2]杜洪江.基于高精度数控机床滚珠丝杠的装配与调整[J].无线互联科技，2013，（3）：230.
[3]肖兴隆.数控机床滚珠丝杠的安装与调整研究[J].湖南农机，2014，（2）：25-26.
[4]曲海波.数控机床滚珠丝杠副调整维修[J].设备管理与维修，2013，（12）：24-27.
来源：《中国科技博览》2014年31期