介绍滚珠丝杠副在大型数控机床的装配原则

随着数控机床、加工中心工作精度要求的日益提高，滚珠丝杠副的高精度化成为发展的必然趋势，如HIWIN的高速静音滚珠丝杠、螺母旋转式滚珠丝杠、转造级滚珠丝杠等等。为了达到机床坐标位置精度的要求，减少丝杠挠度，防止径向和偏置载荷，减少丝杠轴系各环节的升温与热变形，最大限度的减轻伺服电机的传动扭矩，提高机床连续工作的可靠性，我们必须充分以提高滚珠丝杠副在机床上的安装精度。
滚珠丝杠副的安装方式最常用的通常有：双推—自由方式、双推—支撑方式、双推—双推方式。
大型卧式加工中心是具有高性能、高刚性、高精度的机电一体化的高效加工设备，是加工各类高精度传动箱体零件及其他大型磨具的理想设备。它的三个坐标方向均采用伺服电机带动滚动丝杠传动，三个坐标方向—X向、Y向、Z向工作行程较大。由于滚珠丝杠副的结构特点，使主机上三个方向滚珠丝杠副的安装成为特别关键的问题。
按照传统工艺方法，安装滚珠丝杠副一直沿用心棒、定位套将两端支承thk直线轴承座及中间丝母座连接在一起校正，用百分表将心棒轴线与机床导轨找正平行，并且心棒传动自如轻快的方法。这种安装方法在三个坐标方向行程较小的小型数控机床、加工中心上应用较方便。由于心棒与定位套、定位套与两端支承的轴承孔及中间的丝母座孔存在着配合间隙，往往使安装后的支承轴承孔、丝母座孔的同轴度误差较大，造成丝杠挠度增大，径向偏置载荷增加，引起丝杠轴系各环节的温度升高，热变形增大，传动扭矩增大等一系列严重后果，导致伺服电机超载、过热，伺服系统报警，影响机床的正常运行。另外，两端轴承孔与中间丝母做空的实际差值无法准确测量，从而影响进一步的精确调整。对于三个坐标方向行程较大的数控机床、加工中心，由于所需心棒多在1500mm以上，这样长度的心棒加工困难，精度不容易保证，因此无法采用心棒与定位套配合的找正方法进行滚珠丝杠副的安装。
再生产某型卧式加工中心时，由于机床三个坐标行程较大，在采用传统工艺方法的过程中，由于两端轴承孔与中间丝母座孔同轴度超差，造成滚珠丝杠径向和偏置载荷增加，经常出现伺服电机超载、过热，伺服系统报警等现象，使机床无法连续运行。同时，严重影响滚珠丝杠副的使用寿命和传动精度，缩短了主机的维修周期。
我们曾采用其他装配方法，如：移动滑鞍从而缩短丝母座与轴承座的距离，将丝母座与两端轴承座分别找正的方法，由于是两段分别找正，加以检棒、检套的配合间隙，实际应用效果也不好，同样存在上述问题。在安装滚珠丝杠的过程中，必须严格控制滚珠丝杠的轴向窜动量，此项技术指标将直接影响滚珠丝杠进给系统的传动位置精度。另外，HIWIN在安装滚珠丝杠的过程中，严格控制滚珠丝杠的轴向窜动量，此项技术指标将直接影响滚珠丝杠进给系统的传动位置精度。
滚珠丝杠轴的预拉伸也是非常必要的。HIWIN为了提高滚珠丝杠进给系统的刚度和精度，给丝杠轴实施预拉伸时有效的，但由于丝杠轴的各断面不同，而温升值又不易精确设定，所以按有关文献计算出的预拉力只能作为一个参考量。在生产实践中常常是把具有负值方向的目标值的丝杠轴进行预拉伸，使机床工作台的定位精度曲线的走向接近水平即可。