數(shù)控機床導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)原理與維修

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導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)原理與維修

 
                                 
導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)

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

    目前數(shù)控機床使用的導(dǎo)軌主要有3種：塑料滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌,。

1,、塑料滑動導(dǎo)軌

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

(1)聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的特點

1)摩擦特性好：金屬—聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的動靜摩擦因數(shù)基本不變。
2)耐磨特性好：聚四氟乙烯導(dǎo)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(zhì)地較軟，即使嵌入金屬碎屑,、灰塵等,，也不致?lián)p傷金屬導(dǎo)軌面和軟帶本身，可延長導(dǎo)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(zhì)量要求,，而且塑料易于加工(銑、刨,、磨,、刮)，使導(dǎo)軌副接觸面獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量,。聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶被廣泛用于中小型數(shù)控機床的運動導(dǎo)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(dǎo)軌面(包括下壓板和鑲條)都粘貼有聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶,。
    導(dǎo)軌軟帶使用工藝簡單,。首先將導(dǎo)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(jié)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(dǎo)軌或?qū)Ｓ脢A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(huán)氧型耐磨涂層 
    環(huán)氧型耐磨涂層是以環(huán)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(chǎn)的SKC3和我國生產(chǎn)的HNT環(huán)氧型耐磨涂層都具有以下特點：
1)良好的加工性：可經(jīng)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(dǎo)軌

(1)直線滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)和特點  滾動導(dǎo)軌作為滾動摩擦副的一類,，具有以下特點：①摩擦因數(shù)小(0.003~0.005),，運動靈活；②動,、靜摩擦因數(shù)基本相同,，因而起動阻力小，而不易產(chǎn)生爬行,；③可以預(yù)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(yè)廠生產(chǎn),，可以外購選用,。因此滾動導(dǎo)軌副被廣泛應(yīng)用于精密機床、數(shù)控機床,、測量機和測量儀器上,。滾動導(dǎo)軌副的主要缺點是抗沖擊載荷的能力較差，且滾動導(dǎo)軌副對灰塵屑末等較敏感,，應(yīng)有良好的防護(hù)罩,。
滾動導(dǎo)軌有多種形式，目前數(shù)控機床常用的滾動導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌,，這種導(dǎo)軌的外形和結(jié)構(gòu)
如圖8-15所示,。


1－導(dǎo)軌體  2－側(cè)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(dǎo)軌主要由導(dǎo)軌體、滑塊,、滾柱或滾珠,、保持器、端蓋等組成,。
    當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌體相對移動時,，滾動體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動，并通過端蓋內(nèi)的滾道,，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū),，然后再滾動回工作負(fù)荷區(qū)，不斷循環(huán),，從而把導(dǎo)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(jìn)入導(dǎo)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(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動潤滑的滾動導(dǎo)軌，使用時無須再配潤滑裝置,。
(2)直線滾動導(dǎo)軌的安裝 
    直線滾動導(dǎo)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(dǎo)軌接長,，以適應(yīng)各種行程和用途的需要。采用直線滾動導(dǎo)軌副,，可以簡化機床導(dǎo)軌部分的設(shè)計,、制造和裝配工作,。滾動導(dǎo)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(dǎo)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�,；�座的運動誤差約為基面誤差的1/3,。
導(dǎo)軌和滑塊座與側(cè)基面靠上定位臺階后，應(yīng)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(dǎo)軌的側(cè)基面是裝配式，工藝性較好：圖8-16e為在同一平面內(nèi)平行安裝兩副導(dǎo)軌,，該方法適用于有沖擊和振動,，精度要求較高的場合；數(shù)控機床滾動導(dǎo)軌的安裝,，多數(shù)采用此辦法,。安裝前必須檢查導(dǎo)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(lián)接部位的螺栓孔是否吻合,，如果發(fā)生錯位而強行擰入螺栓，將會降低運行精度,。

導(dǎo)軌安裝步驟如下：
1)將導(dǎo)軌基準(zhǔn)面緊靠機床裝配表面的側(cè)基面,，對準(zhǔn)螺孔，將導(dǎo)軌輕輕地用螺栓予以固定,。
2)上緊導(dǎo)軌側(cè)面的頂緊裝置,，使導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼床身的側(cè)面。
3)按表8-3的參考值,，用力矩扳手?jǐn)Q緊導(dǎo)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(zhǔn)安裝螺釘孔,，輕輕地壓緊。
2)擰緊基準(zhǔn)側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置,，使滑塊座基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼工作臺的側(cè)基面,。
3)按對角線順序擰緊基準(zhǔn)側(cè)和非基準(zhǔn)側(cè)滑塊座上各個螺釘,。
安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運行是否輕便,、靈活,，有無打頓、阻滯現(xiàn)象,；摩擦阻力在全行程內(nèi)不應(yīng)有明顯的變化,。達(dá)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(dǎo)軌
液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)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(xiàn)液體摩擦,。這種導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)小(約0.0005),，機械效率高：由于導(dǎo)軌面間有一層油膜，吸振性好,；導(dǎo)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(chǎn)生爬行,。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高,。靜壓導(dǎo)軌按導(dǎo)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(dǎo)軌副故障維修5例
例366．行程終端產(chǎn)生明顯的機械振動故障維修
故障現(xiàn)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(chǎn)生明顯的機械振動故障,，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。
分析及處理過程：因故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警,，但故障明顯,，故通過交換法檢查，確定故障部位應(yīng)在X軸伺服電動機與絲杠傳動鏈一側(cè),；為區(qū)別電動機故障,，可折卸電動機與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，單獨通電檢查電動機,。檢查結(jié)果表明,，電動機運轉(zhuǎn)時無振動現(xiàn)象，顯然故障部位在機械傳動部分,。脫開彈性聯(lián)軸器,，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查,；通過手感檢查，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)滾珠絲杠與導(dǎo)軌不平行,，故而引起機械轉(zhuǎn)動過程中的振動現(xiàn)象,。經(jīng)過認(rèn)真修理、調(diào)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(xiàn)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(chǎn)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(shù)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(dǎo)軌鑲條與導(dǎo)軌間隙太小，調(diào)得太緊,。松開鑲條防松螺釘,，調(diào)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(xiàn)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(cè),；拆卸電動機與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查,。通過手感檢查,，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)Y軸導(dǎo)軌平行度嚴(yán)重超差，故而引起機械轉(zhuǎn)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(jīng)過認(rèn)真修理,、調(diào)整后,，重新裝好，故障排除,。
例369．移動過程中產(chǎn)生機械干涉的故障維修
故障現(xiàn)象：某加工中心采用直線滾動導(dǎo)軌,，安裝后用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查，發(fā)現(xiàn)工作臺X軸方向移動過程中產(chǎn)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(jié)構(gòu)部分。拆下工作臺,，首先檢查滾珠絲杠與導(dǎo)軌的平行度,，檢查合格。再檢查兩條直線導(dǎo)軌的平行度,，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌平行度嚴(yán)重超差,。拆下兩條直線導(dǎo)軌，檢查中滑板上直線導(dǎo)軌的安裝基面的平行度,，檢查合格。再檢查直線導(dǎo)軌,，發(fā)現(xiàn)一條直線導(dǎo)軌的安裝基面與其滾道的平行度嚴(yán)重超差(0.5mm),。更換合格的直線導(dǎo)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(xiàn)象：其配套西門子公司生產(chǎn)的SINUMEDIK8MC數(shù)控裝置的數(shù)控鏜銑床，機床Z軸運行(方滑枕為Z軸)抖動,，瞬間即出現(xiàn)123號報警,；機床停止運行。
分析及處理過程：出現(xiàn)123號報警的原因是跟蹤誤差超出了機床數(shù)據(jù)TEN345/N346中所規(guī)定的值,。導(dǎo)致此種現(xiàn)象有三個可能：①位置測量系統(tǒng)的檢測器件與機械位移部分連接不良,；②傳動部分出現(xiàn)間隙，③位置閉環(huán)放大系數(shù)KV不匹配,。通過詳細(xì)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(chǎn)生負(fù)載擾動而造成位置閉環(huán)振蕩,�,；�于這個判斷，我們首先修改了設(shè)定Z軸KV系數(shù)的機床數(shù)據(jù)TENl52,，將原值S1333改成S800,，即降低了放大系數(shù)，有助于位置閉環(huán)穩(wěn)定：經(jīng)試運行發(fā)現(xiàn)雖振動現(xiàn)象明顯減弱，但未徹底消除,。這說明機械傳動出現(xiàn)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(nèi)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(xiàn)間隙,，當(dāng)Z軸運動時由于間隙造成的負(fù)載擾動導(dǎo)致位置閉環(huán)振蕩而出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。緊好松動的背帽,，調(diào)整好間隙,，并將機床數(shù)據(jù)TENl52恢復(fù)到原值后，故障消除,。

richardsun

附圖:

馬春虎

樓主說的好,！
定�,。�,！

武少

恩,！是呀！好的基礎(chǔ)知識�,�,！

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謝謝樓主，解決燃煤之急{:soso_e183:}

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