零件振纹与数控车床滚珠丝杠副运动平稳性

千 登 程 鹤 张 斌

（西安航天发动机厂 西安）

1.故障及排除

CMT-7912数控精密落地车床精车内型面时，等间隔距离地出现凸台，精车外型面时表面粗糙度超差，且床身伴随振动。

检查机床基础发现，调整垫铁与基础之间存在多层垫板，垫板有松动迹象，在保证调整垫铁与机床基础接触良好的基础上，将多层垫板更换为整块垫板。对主轴轴向窜动、端面跳动、轴肩径向跳动进行检测，检查主轴轴承间隙，同时对X、Z轴溜板处斜铁状态进行必要调整，更换Z轴滚珠丝杠两端处轴承。在完成上述检测调整后，故障现象依然存在。在控制系统中将Z轴丝杠处光栅尺屏蔽，利用百分表及机床手脉检测，发现滚珠丝杠副反向间隙过大。

由于机床长时间使用，滚动体及滚道都有一定磨损，滚珠丝杠副螺母预紧力下降。拆解滚珠丝杠副，测量滚动体直径约6 mm，重新选配直径6.1 mm的滚动体，重新选配滚动体后，根据其实际装配预紧情况，对双螺母之间垫片进行必要磨削修正。待滚珠丝杠副重新装配结束后对其进行必要的磨合。安装修复滚珠丝杠副后试车，故障消除。

2.滚珠丝杠副运动平稳性分析

滚珠丝杠副的运动精度包括位置精度和运动平稳性两方面，位置精度涉及定位精度、重复定位精度和反向间隙，会对零件的尺寸产生影响。此处的运动平稳性即所驱动工作台的平稳性，影响零件表面振纹、粗糙度及尺寸。上述事例就是因为滚珠丝杠副运动平稳性差所导致，其根本原因在于滚珠丝杠副运动过程中转矩的周期性变化。

零件加工参数或长时间磨损是导致滚珠丝杠副运动转矩周期性变化的一个原因。滚动体是在滚珠丝杠螺纹滚道与螺母螺纹滚道之间运动，而两滚道圆度因加工质量或磨损都会存在误差，当此误差较大，滚珠丝杠与螺母相对旋转运动啮合时，二者之间低点与高点啮合将会很平稳，而高点与高点、低点与低点啮合时，将很不平稳，并且随着圆度误差的增大此现象越为明显。另一方面，滚珠丝杠副公称直径即滚道中径尺寸平行度，由于制造或磨损原因也会对滚珠丝杠副运动转矩周期性变化产生影响，其中制造原因是不可避免的。不同生产厂家，不同操作人员，不同的工艺参数，加工出的滚珠丝杠公称直径变动量都会存在差异。只有采用选择合理的工艺参数，先进的加工方法，提高操作人员技术水平才能降低这种尺寸误差的变化量。

滚珠丝杠副装配质量差、预紧力欠佳，也是影响滚珠丝杠副运动转矩周期性变化的原因。例如返向器与滚珠螺母滚道出入口对接平滑度差，滚动体在返向器与滚珠螺母滚道之间不能顺畅地运动。再者由于长时间使用，滚珠丝杠副磨损造成预紧力不够或在重新选配滚动体后，如不对双螺母垫片进行磨削修正而进行直接装配，也必然会导致预紧力不合适，都会影响滚珠丝杠副运动的平稳性。

滚珠丝杠副运动平稳性是数控车床加工过程中出现振纹现象的原因之一，而引起滚珠丝杠副运动平稳性差的原因也有很多。要提高滚珠丝杠副的运动平稳性，就要从丝杠副装配质量特别是预紧力、滚道圆度、公称直径变化量等方面入手，严格按照滚珠丝杠副技术要求安装，也是保证其运动平稳性的重要一点。