數控機床導軌副的結構原理與維修

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導軌副的結構原理與維修

 
                                 
導軌副的結構

    導軌副是數控機床的重要部件之一，它在很大程度上決定數控機床的剛度、精度和精度保持性。
數控機床導軌必需具有較高的導向精度、高剛度、高耐磨性，機床在高速進給時不振動、低速進給時不爬行等特性。

    目前數控機床使用的導軌主要有3種：塑料滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。

1、塑料滑動導軌

    目前，數控機床所使用的滑動導軌材料為鑄鐵對塑料或鑲鋼對塑料滑動導軌。導軌塑料常用聚四氟乙烯導軌軟帶和環氧型耐磨導軌涂層兩類。

(1)聚四氟乙烯導軌軟帶的特點

1)摩擦特性好：金屬—聚四氟乙烯導軌軟帶的動靜摩擦因數基本不變。
2)耐磨特性好：聚四氟乙烯導軌軟帶材料中含有青銅、二硫化銅和石墨，因此其本身即具有自潤滑作用，對潤滑油的要求不高。此外，塑料質地較軟，即使嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不致損傷金屬導軌面和軟帶本身，可延長導軌副的使用壽命。
3)減振性好：塑料的阻尼性能好，其減振效果、消聲的性能較好，有利于提高運動速度。
4)工藝性好：可降低對粘貼塑料的金屬基體的硬度和表面質量要求，而且塑料易于加工(銑、刨、磨、刮)，使導軌副接觸面獲得優良的表面質量。聚四氟乙烯導軌軟帶被廣泛用于中小型數控機床的運動導軌中。

    圖8-14為某加工中心工作臺的剖面圖。
    作為移動部件的工作臺導軌面(包括下壓板和鑲條)都粘貼有聚四氟乙烯導軌軟帶。
    導軌軟帶使用工藝簡單。首先將導軌粘貼面加工至表面粗糙度Rα3.2μm左右。用汽油或丙酮清洗粘結面后，用膠粘劑粘合。加壓初固化1~2h后合攏到配對的固定導軌或專用夾具上，施加一定的壓力，并在室溫固化24h后，取下清除余膠，即可開油槽和精加工。

(2)環氧型耐磨涂層 
    環氧型耐磨涂層是以環氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。德國生產的SKC3和我國生產的HNT環氧型耐磨涂層都具有以下特點：
1)良好的加工性：可經車、銑、刨、鉆、磨削和刮削。
2)良好的摩擦性。
3)耐磨性好。
4)使用工藝簡單。

2．滾動導軌

(1)直線滾動導軌副的結構和特點  滾動導軌作為滾動摩擦副的一類，具有以下特點：①摩擦因數小(0.003~0.005)，運動靈活；②動、靜摩擦因數基本相同，因而起動阻力小，而不易產生爬行；③可以預緊，剛度高；④壽命長；⑤精度高；⑥潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用；⑦由專業廠生產，可以外購選用。因此滾動導軌副被廣泛應用于精密機床、數控機床、測量機和測量儀器上。滾動導軌副的主要缺點是抗沖擊載荷的能力較差，且滾動導軌副對灰塵屑末等較敏感，應有良好的防護罩。
滾動導軌有多種形式，目前數控機床常用的滾動導軌為直線滾動導軌，這種導軌的外形和結構
如圖8-15所示。


1－導軌體  2－側面密封墊  3－保持器  4－承載球列  5－端部密封墊  6－端蓋  7－滑塊  8－潤滑油杯

    直線滾動導軌主要由導軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。
    當滑塊與導軌體相對移動時，滾動體在導軌體和滑塊之間的圓弧直槽內滾動，并通過端蓋內的滾道，從工作負荷區到非工作負荷區，然后再滾動回工作負荷區，不斷循環，從而把導軌體和滑塊之間的移動變成滾動體的滾動。為防止灰塵和臟物進入導軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤滑油杯。最近新出現的一種在滑塊兩端裝有自動潤滑的滾動導軌，使用時無須再配潤滑裝置。
(2)直線滾動導軌的安裝 
    直線滾動導軌的安裝形式可以水平、豎直或傾斜，可以兩根或多根平行安裝，也可以把兩根或多根短導軌接長，以適應各種行程和用途的需要。采用直線滾動導軌副，可以簡化機床導軌部分的設計、制造和裝配工作。滾動導軌副安裝基面的精度要求不太高，通常只要精銑或精刨。由于直線滾動導軌對誤差有均化作用，安裝基面的誤差不會完全反映到滑座的運動上來；通常滑座的運動誤差約為基面誤差的1/3。
導軌和滑塊座與側基面靠上定位臺階后，應先從另一面頂緊然后再固定。
    圖8-16a為用緊定螺釘頂緊然后再用螺釘固定；圖8-16b為用楔塊頂緊；圖8-16c為用壓板頂緊，也可在壓板上再加緊固螺釘；圖8-16d中導軌的側基面是裝配式，工藝性較好：圖8-16e為在同一平面內平行安裝兩副導軌，該方法適用于有沖擊和振動，精度要求較高的場合；數控機床滾動導軌的安裝，多數采用此辦法。安裝前必須檢查導軌是否有合格證，有否碰傷或銹蝕，將防銹油清洗干凈，清除裝配表面的毛刺、撞擊突起物及污物等；檢查裝配聯接部位的螺栓孔是否吻合，如果發生錯位而強行擰入螺栓，將會降低運行精度。

導軌安裝步驟如下：
1)將導軌基準面緊靠機床裝配表面的側基面，對準螺孔，將導軌輕輕地用螺栓予以固定。
2)上緊導軌側面的頂緊裝置，使導軌基準側面緊緊靠貼床身的側面。
3)按表8-3的參考值，用力矩扳手擰緊導軌的安裝螺釘；從中間開始按交叉順序向兩端擰緊。

滑塊座安裝步驟如下：
1)將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準安裝螺釘孔，輕輕地壓緊。
2)擰緊基準側滑塊座側面的壓緊裝置，使滑塊座基準側面緊緊靠貼工作臺的側基面。
3)按對角線順序擰緊基準側和非基準側滑塊座上各個螺釘。
安裝完畢后，檢查其全行程內運行是否輕便、靈活，有無打頓、阻滯現象；摩擦阻力在全行程內不應有明顯的變化。達到上述要求后，檢查工作臺的運行直線度、平行度是否符合要求。

3．液體靜壓導軌
液體靜壓導軌是將具有一定壓力的油液經節流器輸送到導軌面的油腔，形成承載油膜，將相互接觸的金屬表面隔開，實現液體摩擦。這種導軌的摩擦因數小(約0.0005)，機械效率高：由于導軌面間有一層油膜，吸振性好；導軌面不相互接觸，不會磨損，壽命長，而且在低速下運行也不易產生爬行。但靜壓導軌結構復雜，制造成本較高。靜壓導軌按導軌形式可分為開式和閉式兩種；按供油方式分為恒壓(即定壓)供油和恒流(即定量)供油兩種。

8.3.3  導軌副故障維修5例
例366．行程終端產生明顯的機械振動故障維修
故障現象：某加工中心運行時，工作臺X軸方向位移接近行程終端過程中產生明顯的機械振動故障，故障發生時系統不報警。
分析及處理過程：因故障發生時系統不報警，但故障明顯，故通過交換法檢查，確定故障部位應在X軸伺服電動機與絲杠傳動鏈一側；為區別電動機故障，可折卸電動機與滾珠絲杠之間的彈性聯軸器，單獨通電檢查電動機。檢查結果表明，電動機運轉時無振動現象，顯然故障部位在機械傳動部分。脫開彈性聯軸器，用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查；通過手感檢查，發現工作臺X軸方向位移接近行程終端時，感覺到阻力明顯增加。拆下工作臺檢查，發現滾珠絲杠與導軌不平行，故而引起機械轉動過程中的振動現象。經過認真修理、調整后，重新裝好，故障排除。
例367．電動機過熱報警的維修
故障現象：X軸電動機過熱報警
分析及處理過程：電動機過熱報警，產生的原因有多種，除伺服單元本身的問題外，可能是切削參數不合理，亦可能是傳動鏈上有問題。而該機床的故障原因是由于導軌鑲條與導軌間隙太小，調得太緊。松開鑲條防松螺釘，調整鑲條螺栓，使運動部件運動靈活，保證0.03mm的塞尺不得塞入，然后鎖緊防松螺釘。故障排除。
例368．機床定位精度不合格的故障維修
故障現象：某加工中心運行時，工作臺Y軸方向位移接近行程終端過程中絲杠反向間隙明顯增大，機床定位精度不合格。
分析及處理過程：故障部位明顯在X軸伺服電動機與絲杠傳動鏈一側；拆卸電動機與滾珠絲杠之間的彈性聯軸器，用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查。通過手感檢查，發現工作臺X軸方向位移接近行程終端時，感覺到阻力明顯增加。拆下工作臺檢查，發現Y軸導軌平行度嚴重超差，故而引起機械轉動過程中阻力明顯增加，滾珠絲杠彈性變形，反向間隙增大，機床定位精度不合格。經過認真修理、調整后，重新裝好，故障排除。
例369．移動過程中產生機械干涉的故障維修
故障現象：某加工中心采用直線滾動導軌，安裝后用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查，發現工作臺X軸方向移動過程中產生明顯的機械于涉故障，運動阻力很大。
分析及處理過程：故障明顯在機械結構部分。拆下工作臺，首先檢查滾珠絲杠與導軌的平行度，檢查合格。再檢查兩條直線導軌的平行度，發現導軌平行度嚴重超差。拆下兩條直線導軌，檢查中滑板上直線導軌的安裝基面的平行度，檢查合格。再檢查直線導軌，發現一條直線導軌的安裝基面與其滾道的平行度嚴重超差(0.5mm)。更換合格的直線導軌，重新裝好后，故障排除。
例370．滾珠絲杠螺母松動引起的故障維修
故障現象：其配套西門子公司生產的SINUMEDIK8MC數控裝置的數控鏜銑床，機床Z軸運行(方滑枕為Z軸)抖動，瞬間即出現123號報警；機床停止運行。
分析及處理過程：出現123號報警的原因是跟蹤誤差超出了機床數據TEN345/N346中所規定的值。導致此種現象有三個可能：①位置測量系統的檢測器件與機械位移部分連接不良；②傳動部分出現間隙，③位置閉環放大系數KV不匹配。通過詳細檢查和分析，初步斷定是后兩個原因，使方滑枕(Z軸)運行過程中產生負載擾動而造成位置閉環振蕩�；�于這個判斷，我們首先修改了設定Z軸KV系數的機床數據TENl52，將原值S1333改成S800，即降低了放大系數，有助于位置閉環穩定：經試運行發現雖振動現象明顯減弱，但未徹底消除。這說明機械傳動出現間隙的可能性增大；可能是滑枕鑲條松動、滾珠絲杠或螺母竄動。對機床各部位采用先易后難，先外后內逐一否定的方法，最后查出故障源：滾珠絲杠螺母背帽松動，使傳動出現間隙，當Z軸運動時由于間隙造成的負載擾動導致位置閉環振蕩而出現抖動現象。緊好松動的背帽，調整好間隙，并將機床數據TENl52恢復到原值后，故障消除。

richardsun

附圖:

馬春虎

樓主說的好！
  ?$ B( H! U+ u4 I5 w6 u4 f5 h定！！！

武少

恩！是呀！好的基礎知識�。�

1301718784

謝謝樓主，解決燃煤之急{:soso_e183:}

s610747008

挺

凌晨回憶

好