精密滚珠丝杠的装配工艺

对精密滚珠丝杠装配工艺的改善摘要：数控机床的精密滚珠丝杠装配后进行静态精度检查时合格，但在试车后或用户使用一段时间后出现精密滚珠丝杠的轴向跳动超差严重，影响了机床的运动精度，导致设备返修，企业生产和声誉受到较大的影响。此故障时有发生，却一直没有得到彻底的解决。对此故障现象进行了仔细的观察与分析，找出了故障原因，规范了装配工艺，彻底排除了故障。

关键词：精密滚珠丝杠装配精度改善装配工艺

前言

我因校企合作到敏嘉数控设备有限公司对其装配部员工进行技能培训。在与工友的学习交流中，车间主任向我提出近段时间设备装配后时常出现的故障：数控车床精密滚珠丝杠装配后进行静态精度检查时合格，但在试车后或用户使用一段时间后出现精密滚珠丝杠的轴向跳动超差严重，影响了机床的加工精度，导致设备返修。通过进一步的了解，此故障发生的次数虽然不是很多，但是一些设备在试车时没有，却在交付用户使用后才出现这种故障，因此对公司的声誉影响较大。企业的技术人员进行了分析调查，但还没有找出具体原因。

正文

精密滚珠丝杠是数控设备的重要精密组件，特点是摩擦系数小，旋转力矩小，起动灵敏，传动精度高，适于伺服电机的小扭矩驱动。在装配时除了应保证丝杠与工作台直线导轨（工作台）的平行度（水平与垂直方向）、两端轴承座与螺母的同轴度外，还要保证滚珠丝杠本身的旋转精度，即径向跳动和轴向窜动。由于数控设备的精度要求比普通机床要高许多，一般为微米级。因此装配工艺及精度检测都很严格，对装配工人的技术要求也较高。

针对故障的现象，进行了详细的观察与分析。

一．逐步排查，发现问题

根据与车间技术人员的交流，同时在车间装配现场对装配过程的观察，初步确定质量问题可能出在以下几个方面：

1．精密滚珠丝杠精度达不到要求

通过与品质管理员的交流，滚珠丝杠在进厂时已进行了精度检验，可排除本身的质量问题。是否在入仓—出仓—装配过程中的保管方法有关呢？我们都知道，细长轴类零件（机床丝杆等）在保管时最好采用垂直放置，以免影响精度。我也对此进行观察，发现入仓时是放在专用包装箱里，虽然是横放，但也不会影响精度，而且丝杠在装配后的静态检查也是合格的，因此可以排除此项。

2．在装配时粗心大意，损坏了丝杠的精度

通过与车间主任的交流，了解到装配车间的机床床身装配组8名工人有2人大专机械专业毕业，4人技校模具专业毕业，另有2人是初中毕业入厂，都没有经过专门的装配技能训练，因此怀疑他们是否在装配时粗心大意造成精密组件的损坏。但通过进一步的了解，发现他们对精密组件还是熟悉的，装配时也是格外小心，完全按装配工艺进行的。因此也排除了这种可能。

3．是否机床行程超程，工作台发生碰撞，导致精度损坏

对于这种原因，我怀疑是否操作机床时发生超程现象，导致机床碰撞而引起的。但与技术人员及售后服务人员的交流和分析，机床的行程限位开关没有问题，用户也没有这方面的反馈。

4．装配工艺与检测方法不正确，导致精度超差

经过几天的观察与分析，排除了上面几种原因后，我又怀疑是否精密丝杠的装配工艺存在问题，或者是工人的检测方法不正确造成的。

对此我特意在工人们装配时进行了仔细的观察，装配工艺虽然没有大的问题，检测方法及检测基准也基本符合要求。但也发现了工人在装配中的一些小问题，如在用轴承座过孔引钻固定螺孔时，对丝杠没有进行必要的防尘处理，而铸铁铁屑极易进入丝杠配合面，加剧丝杠副的磨损，这是否问题的关键呢？当我还在思考时，接下来的偶然发现却使我找到了问题的根本原因。原来在进行配钻配铰定位锥销孔时，为了提高工作效率，减轻劳动强度，工人们都使用手电钻铰孔。就是当工人站在床身上摇摇晃晃的铰孔时，引起了我的注意。发现工人用手电钻铰孔后没有进行手工精铰，铰孔深度是否合适也没进行检查，直接将定位销装入了锥孔内，锥销插入后只剩头部一点圆弧部分，用一个螺丝刀轻轻敲一下就完事了。

作为装配钳工都知道，圆柱销与圆锥销的配合都是依靠配合面的过盈产生摩擦力来定位的，如果过盈量太小，摩擦力不够，在受到交变应力与振动时容易松动，从而导致定位精度下降。在我的要求下，工人将锥销拉出后检查了锥孔表面

质量，发现铰削面粗糙；接下来我用涂色法进行了检查，发现锥销与锥孔的接触部位及面积不正确，位置靠近小头一端；同时铰孔深度过深。就是因为锥孔与锥销的接触不良，摩擦力过小，机床在试机或生产中的受负荷及振动造成锥销松动，最后引起工作台运动精度超差，导致返修。

二．故障原因分析

经过检查及分析，可以确定问题的关键，不是装配工艺或精度检测等原因造成的，而是忽略了装配细节，才导致了严重的质量问题。具体原因如下：1．使用手电钻铰孔时，双手用力不均匀，铰刀摆动过大，造成锥孔上大下小，锥度不是要求的1：50，锥销装配后与锥孔只有小端接触，导致定位不准；

2．机铰后没有留精铰余量，也没有进行手工精铰，铰削面粗糙，锥销装配后与锥孔孔壁接触不良；

3．铰孔深度控制不准，锥销插入后，只余头部一点长度，装配后过盈量小，摩擦力不足；

4．在钻孔铰孔等过程中，没有进行防尘处理，铸铁粉尘易进入丝杠配合面，加剧丝杠副的磨损，也会导致丝杠精度下降。

三．规范装配工艺

为了引起企业员工的重视，对他们进行了相关的理论知识讲解，针对操作中存在的问题与不足进行了分析；为了加强他们的理解，还在现场进行了操作示范和指导，并与他们原来的装配质量进行涂色法对比。最后结合机床的技术要求规范了精密滚珠丝杠的装配工艺，要求如下：

1．使用机铰粗铰后必须留出精铰余量，再手工精铰。以纠正机铰后的锥度误差，及降低孔壁的表面粗糙度值，从而提高配合面的接触精度，保证足够的摩擦力矩。

2．在铰孔时应及时用锥销试配，以便控制铰孔孔径，当锥销能自由插入销长的80%～85%左右时孔径才为合格；清理铁屑后，应在锥销上涂机油后再用铜棒打入至与工件表面平齐，以保证足够的摩擦力矩，防止在使用中受载荷而松动。

3．在钻孔、铰孔及攻螺纹过程中，作好丝杠表面的防尘处理（可用清洁的布包裹住丝杠的外露部分），防止粉尘进入丝杠副内部，以延长精密元件的使用寿命，提高装配精度。

四．总结

通过在企业的现场培训与指导，规范了装配工人的操作。装配后的设备再

没出现此类故障。

作为一名从事多年技工教育的钳工实习指导教师，经过此次校企合作培训，使我深有感触。在近年的技工教育中，各学校片面注重数控等新专业新技术的教学，而忽视了对学生的钳工基本技能训练。由于缺乏基本钳工训练而培养出的专业素养及严谨、认真、细致的工作态度，从而导致学生走上企业岗位后，不能满足企业的生产需要。

鸣谢：此篇论文的完成，非常感谢广州市敏嘉数控设备有限公司装配车间提供的现场设备支持。