滚珠丝杠螺母副的维护与故障排除
数控机床滚珠丝杠螺母副常见故障分析
修[M].北京：高等教育出版社， 2012． [2] 杨辉.数控机床故障诊断与维修 技能实训[M].北京：高等教育出 版社，2015． [3] 付强.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：机械工业出版社， 2016． [4] 郭士义，等.数控机床故障诊断 与维修[M].北京：机械工业出版 社，2010．
1.滚珠丝杠螺母副的结构 与原理
（1）结构原理：滚珠丝杠螺 母副（简称滚珠丝杠）是以滚珠 作为滚动体的螺旋式传动元件， 其结构如图1所示。
工作原理：丝杠和螺母上 都有半圆弧形的螺旋槽，当它们 套装在一起时便形成了滚珠的螺 旋滚道。螺母上有滚珠回路管 道，将几圈螺旋滚道的两端连接
图1 滚珠丝杠副结构 1.回珠管道 2.丝杠 3.滚珠 4.螺母
维修与改造
MAINTENANCE & REBUILDING
数控机床滚珠丝杠螺母副
常见故障分析
■■ 白银矿冶职业技术学院 （甘肃 730900） 高永祥
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摘要：本文介绍了滚珠丝杠螺母副的结构与原理，并对其常见故障进行了诊断与分析，总结出的典型维修实例为以后解决类 似故障提供参考。
滚珠丝杠螺母副是数控机床 进给传动系统的重要组成部分， 是把驱动电动机的旋转运动转化 为各进给轴的直线运动。滚珠丝 杠的性能和精度会很大程度地影 响其所在数控机床的性能和精 度。
重新紧固并测试
更换轴承 用自动补偿功能消除间隙 调节润滑油流量
时间后，出现Z轴方向的加工尺 寸不稳定的问题，误差无规律， CNC及伺服无任何故障报警。
故障分析：由于该加工中心 采用的是半闭环控制，机床出现 故障时CNC未发生位置跟踪误差 过大报警，表明CNC指令的位 置和位置测量系统的检测位系统 上。
如何检测滚珠丝杠故障所在及维修
滚珠丝杠发生故障没有固定的模式，有的故障是渐发性故障，要有一个发展的过程，随着使用时间的增加越来越严重；有时是突发性故障，一般没有明显的征兆，而突然发生，这种故障是各种不利因素及外界共同作用而产生的。
所以通过正确的检测来确定真正的故障原因，是快速准确维修的前提。
1、滚珠丝杠螺母副及支撑系统间隙的检测与修理当数控机床出现反向误差大、定位精度不稳定、过象限出现刀痕时，首先要检测丝杠系统有没有间隙。
检测的方法有：用百分表配合钢球放在丝杠的一端中心孔中，测量丝杠的轴向窜动，另一块百分表测量工作台移动。
正反转动丝杠，观察两块百分表上反映的数值，根据数值不同的变化确认故障部位。
a)丝杠支撑轴承间隙的检测与修理如测量丝杠的百分表在丝杠正反向转动时指针没有摆动，说明丝杠没有窜动。
如百分表指针摆动，说明丝杠有窜动现象。
该百分表最大与最小测量值之差就是丝杠的轴向窜动的距离。
这时，我们就要检查支撑轴承的背帽是否锁紧、支撑轴承是否已磨损失效、预加负荷轴承垫圈是否合适。
如果轴承没有问题，只要重新配做预加负荷垫圈就可以了。
如果轴承损坏，需要把轴承更换掉，重新配做预加负荷垫圈，再把背帽背紧。
丝杠轴向窜动大小主要在于支撑轴承预加负荷垫圈的精度。
丝杠安装精度最理想的状态是没有正反间隙，支撑轴承还要有0.02mm左右的过盈。
b)滚珠丝杠双螺母副产生间隙的检测与维修通过检测，如果确认故障不是由于丝杠窜动引起的。
那就要考虑是否是丝杠螺母副之间产生了间隙，这种情况的检测方法基本与检测丝杠窜动相同。
用百分表测量与螺母相连的工作台上，正反向转动丝杠，检测出丝杠与螺母之间的最大间隙，然后进行调整。
c)单螺母副的检测与维修对于单螺母滚珠丝杠，丝杠螺母副之间的间隙是不能调整的。
如检测出丝杠螺母副存在间隙。
首先检查丝杠和螺母的螺纹圆弧是否已经磨损，如磨损严重，必须更换全套丝杠螺母。
如检查磨损轻微，就可以更换更大直径的滚珠来修复。
首先检测出丝杠螺母副的最大间隙，换算成滚珠直径的增加，然后选配合适的滚珠重新装配。
滚珠丝杠副常见的故障及维修方法
滚珠丝杠副是机械设备中常见的传动元件，其稳定性和精度对设备的运行和加工质量有着重要的影响。
然而，由于长时间的运转或者操作不当等原因，滚珠丝杠副有可能发生故障，导致设备停机或者加工质量下降。
了解滚珠丝杠副常见的故障及维修方法对于设备的正常运行具有重要意义。
本文将从常见的故障类型出发，详细介绍滚珠丝杠副的故障现象、原因分析以及相应的维修方法，希望能够给读者带来一些帮助。
1. 滚珠丝杠副的常见故障类型滚珠丝杠副在使用过程中常见的故障类型主要包括以下几种：(1) 螺纹卡滞：滚珠丝杠副在长时间使用后，由于润滑不良或者进入了杂质等原因，螺纹有可能会出现卡滞现象，导致滚珠丝杠的转动阻力增大，甚至无法正常运转。
(2) 滚珠腐蚀：由于工作环境恶劣或者长时间未保养，滚珠丝杠副上的滚珠有可能会发生腐蚀现象，严重影响滚珠丝杠的传动效果。
(3) 磨损严重：滚珠丝杠副长时间运行后，由于摩擦和磨损，导致丝杠和螺母的配合间隙过大，影响传动精度和稳定性。
(4) 导轨偏移：由于长时间的振动或者使用过程中的冲击，导轨有可能会发生偏移，导致滚珠丝杠副的传动精度下降。
以上几种故障类型是滚珠丝杠副常见的问题，下面将针对每一种故障进行详细的分析和维修方法介绍。
2. 螺纹卡滞的原因分析及维修方法螺纹卡滞是滚珠丝杠副常见的故障之一，其主要原因有润滑不良、杂质进入、密封不严等。
当螺纹发生卡滞时，首先需要排除外部的杂质，清洗螺纹表面。
然后检查润滑情况，对润滑部位进行加注润滑脂或者油脂。
若情况仍未改善，需要拆卸螺纹部件，清洗和更换润滑部件，并做好防尘密封工作。
3. 滚珠腐蚀的原因分析及维修方法滚珠腐蚀是由于工作环境恶劣或者长时间未保养造成的，这会严重影响滚珠丝杠的传动效果。
一旦发现滚珠已经发生腐蚀，需要将滚珠进行更换，并且要重点做好后续的防护工作，确保工作环境的干净和润滑部件的充分润滑。
4. 磨损严重的原因分析及维修方法磨损严重是滚珠丝杠副长时间运行后的常见问题，它会导致丝杠和螺母的配合间隙过大，影响传动精度和稳定性。
滚珠丝杠的故障诊断与维修
黑龙江农业经济职业学院毕业论文滚珠丝杠的故障诊断与维修姓名：刘荣达指导教师：田欣专业：数控技术班级： 1 1 12013年11月8日目录摘要 (1)前言 (2)1 滚珠丝杠的简述 (3)1.1滚珠丝杠的特点 (3)1.2滚珠丝杠的工作原理 (3)2 滚珠丝杠的故障与维修 (4)2.1滚珠丝杠常见的故障与维修 (4)2.2滚珠丝杠的故障原因 (5)2.3方向间隙大加工零件不稳定 (5)2.4螺母副运动不稳定噪音大 (5)2.5检查与维修 (5)2.6系统间隙的检查 (5)2.7丝杠副润滑不良 (6)2.8伺服电机驱动问题 (6)2.9滚珠丝杠维修 (7)2.10轴向间隙的消除 (7)3 实力解析 (7)结论 (8)参考文献 (9)致谢 (10)滚珠丝杠的故障诊断与维修摘要：滚珠丝杠以其传动效率高，精度好，精度保持性强等特点广泛应用于数控机床，但是常常由于使用，维修，维护不当等原因，照成无法满足加工精度要求，本文根据滚珠丝杠的特点，通过对滚珠丝杠损坏原因分析，并结合具体的维修案例，阐述了滚珠丝杠在数控机床上的使用，极其如何延长滚珠丝杠的使用寿命。
关键词：功能部件，数控机床，滚动与轨副，滚珠丝杠副，数控系统前言滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或者是将直线运动转化成回转运动的理想产品。
滚珠丝杆由螺杆，螺母和滚珠组成。
它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作转化成滑动动作。
由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于这种数控机床和精密义气。
1、滚珠丝杆的简述1.1 滚珠丝杠的特点(1) 与滑动杆副相比驱动力矩为1/3滚珠丝杠的丝杠轴于丝母之间有很多滚丝在做运动，所以能得到较高的运动效率。
与过去的滑动丝杠副相比驱动力达到1/3一下，即可达到同样的运动效果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3.在省电方面也很有帮助。
(2) 高精度轴承的保证滚珠丝杠使用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面，对温度湿度进行了严格的控制，由于完善的精致管理体质使精度得以保证。
数控机床机械系统装调与维修3.2滚珠丝杠螺母副装调与维修
三、丝杠副的故障诊断与排除
检修实例1 位置偏差过大的故障排除
故障现象：某卧式加工中心出现ALM42l报警，即Y轴移动中的位 置偏差量大于设定值而报警。
分析及处理过程：该加工中心使用FANUC 0M数控系统，采用闭 环控制。伺服电动机和滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据该机床 控制原理及机床传动联接方式，初步判断出现ALM421报警的原因是Y 轴联轴器不良。
故障排除：对Z轴联轴器联接进行检查，发现联轴器的6只紧定螺 钉都出现松动。紧固螺钉后，故障排除。
三、丝杠副的故障诊断与排除
检修实例3：加工尺寸存在不规则的偏差的故障排除
故障现象由龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件Y
轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。
精度的传动。
齿差调隙式
2.单螺母消隙 (1)单螺母变位螺距预加负荷
单螺母变螺距预加负荷
(2)单螺母螺钉预紧
单螺母螺钉预紧
在教师的带领下对数控机床滚珠丝杠进行维护、对常 见故障进行维修。
一、滚珠丝杠螺母副的维护
1.防护罩防护
伸缩套管
锥形套筒
折叠式
螺旋弹簧钢带套管防护
2.密封圈防护
密封圈防护
二、滚珠丝杠副的润滑
滚珠丝杠副也可用润滑剂来提高耐磨性及传动效率。 润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。 润滑油为一般机油或90～180＃透平油、140＃或N15主轴 油，经过壳体上的油孔注入螺母的内部。润滑油则是通常每 半年应对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次 润滑脂一般采用锂基润滑脂。润滑脂通常加在螺纹滚道 和安装螺母的壳体空间内，润滑脂的给脂量一般为螺母内部 空间容积的1/3，滚珠丝杠副出厂时在螺母内部已加注锂基润 滑脂。
1.支承方式 (4)一端装推力轴承
简述滚珠丝杠螺母副的维护要点
简述滚珠丝杠螺母副的维护要点
滚珠丝杠螺母副是一种常见的传动装置，广泛应用于机床、自动化设备以及其他工业领域。
为了确保滚珠丝杠螺母副的正常运行和延长其使用寿命，以下是一些关键的维护要点：
1. 清洁和润滑：定期清洁滚珠丝杠螺母副的外部和内部，去除积尘和杂质。
同时，应定期给滚珠丝杠螺母副添加适量的润滑剂，以减少摩擦和磨损。
选择合适的润滑剂要根据工作环境和负载条件进行，可以是润滑脂或润滑油，但需确保与滚珠丝杠螺母副的材质相容。
2. 检查和紧固：定期检查滚珠丝杠螺母副的紧固件，确保螺母和螺杆之间的配合间隙适当，避免松动或过紧。
如发现有松动的紧固件，应及时紧固以避免进一步损坏。
3. 检查螺杆：定期检查滚珠丝杠螺母副的螺杆表面，确保其光滑和无明显的磨损或腐蚀。
如果出现异常情况，应及时更换螺杆以避免影响整个传动系统的性能。
4. 检查螺母：定期检查滚珠丝杠螺母副的螺母表面和滚珠的磨损情况。
如果发现滚珠磨损严重或螺母表面出现凹痕，应及时更换螺母以保证传动的准确性和平稳性。
5. 避免过载：滚珠丝杠螺母副在工作过程中应避免过载，以防止超过其额定负
载导致损坏。
如果需要承受更大的负载，应考虑更换更耐用的滚珠丝杠螺母副或增加支撑。
6. 定期检查：除了定期维护，还应定期对滚珠丝杠螺母副进行全面的检查和测试，以检测任何潜在的问题并及时解决。
这样可以及早发现故障并采取适当的修复措施，避免停机时间和生产损失。
总之，滚珠丝杠螺母副的维护要点包括清洁和润滑、检查和紧固、检查螺杆和螺母、避免过载以及定期检查。
通过正确的维护和保养，可以确保滚珠丝杠螺母副的正常运行和延长其使用寿命。
CK6150数控车床滚珠丝杠螺母副的故障诊断
CK6150数控车床滚珠丝杠螺母副的故障诊断
数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。
组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。
这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。
此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。
下面简单介绍CK6150数控车床进给运动系统（滚珠丝杠螺母副）的故障诊断：
1、CK6150数控车床滚珠丝杠在运转中转矩过大
①二滑板配合压板过紧或研损
②滚珠丝杠螺母反向器坏，滚珠丝杠卡死或轴端螺母预紧力过大
③丝杠研损
④伺服电动机与滚珠丝杠联接不同轴
⑤无润滑油
⑥超程开关失灵造成机械故障
⑦伺服电动机过热报警
2、CK6150数控车床丝杠螺母润滑不良
①分油器是否分油
②油管是否堵塞
3、CK6150数控车床滚珠丝杠副噪声
①滚珠丝杠轴承压盖压合不良
②滚珠丝杠润滑不良
③滚珠破损
④电动机与滚珠丝杠联轴器松动。
滚动丝杠螺母副故障的诊断与维修
滚动丝杠螺母副故障的诊断与维修引言现代数控机床的各直线轴多采用滚珠丝杠螺母副传动，滚珠丝杠螺母副的传动精度直接影响到数控机床的运行精度和加工质量。
滚珠丝杠螺母副的相关故障会导致数控机床出现定位精度下降、反向间隙过大、机械爬行、噪音过大、刚性不足等故障现象，影响机床的正常使用。
所以及时排除因滚珠丝杠螺母副所产生的故障，是保证数控机床正常运行及加工质量的重要环节。
滚珠丝杠螺母副的性能、结构与原理1）滚珠丝杠螺母副的性能：滚珠丝杠螺母副的性能优良，主要有传动可靠性高，不易磨损，可长期无故障运行；传动灵敏，运行精度高，不易产生爬行；传动效率很高，运行平稳，一般为η=0.92-0.96；使用、润滑和维修方便、可靠；在施加预紧力后，可消除轴向间隙，反向时无空行程；可逆向传动；缺点是不能自锁，垂直安装时需有平衡装置。
2）滚珠丝杠螺母副的特点a)滚珠丝杠螺母副的传动形式可分为丝杠转动和螺母转动。
丝杠转动传动是指：丝杠转动，螺母固定在工作台上。
丝杠旋转推动推动螺母，螺母带动工作台做往复运动。
我们一般常见的都是这种类型安装方式。
螺母转动传动是指：丝杠被固定，螺母通过轴承固定在工作台上，伺服电机带动螺母旋转，螺母沿丝杠做轴向运动，进而带动工作台运动。
这种传动方式一般用于丝杠较长的机床上，防止丝杠因刚性不足而产生震动和变形。
b)按滚珠丝杠螺母副螺母结构可分为：内循环和外循环两种方式。
外循环方式的滚珠丝杠螺母副由丝杠、滚珠、回珠系统和螺母组成。
与内循环方式的主要区别在于螺母螺旋槽的两端用回珠管连接起来，使滚珠能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路。
内循环方式的滚珠丝杠螺母副螺母结构关键是在螺母的侧孔中装有圆柱凸轮式反向器，反向器上铣有S形回珠槽，将相邻两螺纹滚道连接起来。
滚珠从螺纹滚道进入反向器，借助反向器迫使滚珠越过丝杠牙顶进入相邻滚道，实现循环。
3）滚珠丝杠螺母副的工作原理这里我们只简述外循环（插管式）滚珠丝杠螺母副的工作原理，内循环滚珠丝杠螺母副的工作原理与其类似。
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滚珠丝杠螺母副的维护与故障排除
数控机床进给运动系统的任务是实现执行机构（刀架、工作台等）的运动，进给运动系统的故障大部分是因为运动质量下降造成的。
如机械执行部件不能到达规定位置，运动中断，定位精度下降，反向间隙过大，机械出现爬行，轴承磨损严重，噪声过大，机械磨擦力过大等。
在数控机床机床上，将回转运动转换成直线运动一般都采用滚珠丝杠螺母机构。
它具有摩擦阻力小、传动效率高、运动灵敏、无爬行现象以及可进行预紧，以实现无间隙运动、传动刚度好、反向时无空程死区等特点。
1.滚珠丝杠螺母副的特点
滚珠丝杠螺母副是目前中、小型数控机床使用最为广泛的传动形式。
具有以下特点。
（1）摩擦因数小（0.002～0.005），传动效率高（效率可达92%～96%），所需传动转矩小。
（2）可通过预紧和间隙消除措施提高传动刚度和反向精度。
（3）摩擦阻力小，而且几乎与运动速度无关，动、静摩擦力的变化也很小，不易产生低速爬行现象，并且灵敏度高，传动平稳，随动精度和定位精度高。
（4）长期工作磨损小，使用寿命长，精度保持性好。
（5）运动具有可逆性，不仅可以将旋转运动变为直线运动，也可将直线运动变为旋转运动；但不能实现自锁，当用在垂直传动或水平放置的高速大转动惯量传动中必须装有制动装置（使用具有制动装置的伺服驱动电动机是最简单的方法）。
（6）为了防止安装、使用时螺母脱离丝杠滚道，在机床上还必须配置超程保护装置，这一点对于高速加工数控机床来说尤为重要。
（7）制造工艺复杂，成本高。
2.滚珠丝杠副的日常维护
（1）滚珠丝杠副的润滑
滚珠丝杠润滑不良可同时引起数控机床多种进给运动的误差，因此，滚珠丝杠润滑是日常维护的主要内容。
使用润滑剂可提高滚珠丝杠耐磨性及传动效率。
润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。
润滑油一般为全损耗系统用油，润滑脂可采用锂基润滑脂。
润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间
内。
每半年对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次，清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂，用润滑油润滑的滚珠丝杠副可在每次机床工作前加油一次。
（2）丝杠支承轴承的定期检查
定期检查丝杠支承与床身的连接是否松动，连接件是否损坏，以及丝杠支承轴承的工作状态与润滑状态。
（3）滚珠丝杠副的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此，必须装有防护装置。
如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。
安装时，将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。
如果滚珠丝杠副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。
接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杠螺纹滚道相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。
非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杠螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。
工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换
3.滚珠丝杠螺母副的故障诊断与排除
在日常机床的维护过程中，经常出现各种各样的机械故障，维修机床故障如同给病人看病，也同样需要一些技巧和方法。
机床维护人员通常会用看、听、触、嗅等几种方法对机床进行检测和维护。
看；主要是看工件、看转速、看颜色、看伤痕、看变形、看冷却箱和油箱。
听；主要听摩擦声、冲击声、泄漏声。
触；主要是触摸温升、振动、伤痕和波纹、爬行、松或紧。
嗅；主要是闻机床相关零件产生的油烟、焦糊等味道。
除此之外，询问相关人员机床的使用情况也是相当重要的环节。
根据以上的维护及检测方法，基本上就可以排除一些常见的机床故障。
（1）回零重复性差或参考点位置偏差；机床加工零件时，噪声大
引起这一故障的原因多是机床使用已久，滚珠丝杠间隙过大
排除方法为修磨滚珠丝杠螺母调整垫片，重调间隙
（2）零件加工尺寸不稳定或不准确
故障原因有多种：
㈠滚珠丝杠支承轴承或钢球有损坏
㈡滚珠丝杠的反向器磨损
㈢反向间隙变化或设置不适当
㈣滚珠丝杠的预紧力不适当
排除方法为：
㈠更换轴承和螺母或钢球
㈡更换反向器
㈢检查传动系统，并排除松动
㈣调整滚珠丝杠的预紧力，使窜动不大于0.015mm。