5米滚珠丝杆副的安装调试.

5米滚珠丝杆副的安装调试
摘要：产品更新换代的加快，不仅对机械加工设备提出了质量和效率而且也提出了通用性和灵活性的要求，从而综合提高了对设备的精度和多样性要求。

多功能数控机床就是我公司应这一特点要求开发的机电一体化机床，通过现有的5米车床改造，配备刀轴、工件旋转轴、大拖板纵向进给轴、中拖板横向进给轴，并配以四轴三联动的数控系统，从而完成数控车、铣、磨、镗钻、滚等多功能。

由于机床比较长，因此相应的大拖板纵向进给轴的滚珠丝杆副也比较长，其安装和调试精度是此次自主技改的关键技术之一，因为装配精度直接会影响到此轴的传动精度、定位精度，不仅涉及到机械的精度、稳定和可靠，也影响电气特别是伺服电机的负荷和寿命。

通过工艺分析、精装细调，机床运行完全正常，产品达到了预定的设计要求。

所以我想谈谈在此全过程中自己亲历的心得和体会。

关键词：5米、滚珠丝杆副、同轴度、自由度
一．5米斯米特车床的改造
首先要对床身导轨精度进行精度修复和提升的磨削，在六米轻型龙门铣上，把磨头安装在铣头位置，把校平校直的车床身定位在铣床台面上，根据图一的要求调整磨头的角度，仿效导轨磨实现上一平一山导轨面和下压紧面的磨削，由于床身本身的扭曲变形，因此其导轨面磨削余量放大到了1mm左右，通过此项磨削工艺，保证了导轨的尺寸精度，即截面轮廓和相对位置尺寸，保证导轨面的形位精度，即各导轨面的平面度和平行度，保证了低粗糙度，即各面要求在Ra0.8以下。

然而用轻龙铣的侧铣头对大拖板纵向进给轴的滚珠丝杆支座两安装面和辅助支撑用直线导轨安装槽进行精铣加工，通过一次装夹完成加工，从而保证导轨面和安装面的互相平行。

床身在精平加工后检测，各主面达到直线度0.03mm、平行度0.02mm。

其次对大拖板进行与床身导轨面的配研铲刮，保证接触点在每平方英寸
（25mmX25mm）内有15点以上，同时保证其与床身导轨平行度不大于
0.03mm ，用量块和塞尺在床身导轨全长上进行检查。

然后对大拖板的导轨面贴塑，先把贴塑面清洗净，采用1mm厚的贴塑带，胶水按说明书要求调匀，均涂在塑带和大拖板导轨面上，进行贴合，等4-5分钟后，在床身导轨上贴张纸，把大拖板贴面合在床身导轨上，经过24小时后，翻转大拖板，清理接触面，并在塑面上修出润滑口和油道，再把大拖板贴塑面在床身进行导轨面上配研铲刮，保证接触点在每平方英寸（25mmX25mm）内有20点以上。

其三为了取得中拖板横向进给轴更大的工艺范围：加工行程和加工件直径，因此对大拖板上 1
的横向中拖板用导轨，采用组合夹具的键联方式，接长了200mm，见图二，并把螺母座设计安装在其下，为保证在500公斤滚刀架重量和大负荷断续切削冲击力
下的接长部刚性，减小变形和振动可能带来的质量损失，特增加了一套带直线导轨辅助支撑装置，所以也要求通过加工和铲刮来保证此接长部的螺母座安装面与导轨面平行度、与滚珠丝杆托架两安装面的垂直度，也为大拖板纵向进给轴的滚珠丝杆副三孔同轴的装调留了个精基准。

在实际使用过程中，振动很小、加工精度没有受到影响。

最后，根据实测间隙进行导轨下压板的滑动面和固定面高度差的配磨，并保证平行度不大于0.02mm，把压板装上，用塞尺检测和精密修刮，保证大拖板的压板滑动面与床身导轨下面间隙在0.03mm左右，各润滑口注油，推动大拖板，要求其轻松自如无滞阻、全长油道通畅。

二．滚珠丝杆调整原理
完成以上工作后，我们在修复和提高床身精度的同时，也获得了：1.滚珠丝杆的电机侧支座、尾侧支座两安装面与导轨和平行度；2.大拖板的螺母座安装面与导轨面的平行度；3. 滚珠丝杆两支座安装面与螺母座安装面的垂直度。

然后就可以考虑安装大拖板纵向进给轴的滚珠丝杆副了，从图三中可以看出，只要保证滚珠丝杆前（2孔）后（1孔）支座三孔和螺母座两孔的共五孔同一轴线并与床身导轨平行，就能保证其装配精度和设计要求。

一个物体可以自由地活动，占有三维坐标系空间内任意的位置，它有六个自由度三个是移动、三个转动，即分别沿X、Y、Z轴的移动和分别绕X、Y、Z轴的转动。

只要物体的六个自由度被逐个定位后，它的位置也就确定下来。

其实书上学过的以定位消除自由度原理已不知不觉地在滚珠丝杆副的实际调整中被用上。

如果我们设中拖板横向移动为X轴，上下方向为Y轴，大拖板纵向移动为Z 轴，那么将螺母座安装于大拖板安装面上消除了其X绕X、Z轴转动和沿Y轴的移动三个自由度，通过校正其与导轨的平行度来消除绕Y轴的转动一个自由度，沿Z轴的移动的自由度因不影响同轴精度的调整可以置之不理，留下沿X轴移动的自由度待调。

同法，将电机侧的滚珠丝杆支座安装在其安装面上消除了绕Y、Z轴转动、沿X轴的移动三个自由度，通过校正支座孔与导轨的平行度来消除绕X轴转动的一个自由度，沿Z轴的移动的自由度因不影响同轴精度的调整可以置之不理，留下沿Y轴移动的自由度待调，不难发现此时两孔轴线间并和导轨已平行。

接下来在螺母座孔内配穿一长芯棒，表座磁吸在芯棒的端部，旋转芯棒测出与丝杆支座孔的X向和Y向偏心量，打双表法以X向偏心量平行精调螺母座，消除了螺母座最后的沿X轴移动的自由度，打双表法以Y向偏心量平行精调丝杆支座，消除了丝杆支座最后的沿Y轴移动的自由度，必要时可反复一至二次的细调，最 2
后以保证定位在螺母座孔的芯棒也能顺利进入丝杆支座孔内为准是仿实。

同理，对于尾侧的丝杆支座，安装在其安装面上消除了绕Y、Z轴转动、沿X轴的移动三个自由度，通过校正支座孔与导轨的平行度来消除绕X轴转动的一个自
由度，沿Z轴的移动的自由度因不影响同轴精度的调整可以置之不理，留下沿Y 轴移动的自由度待调，区别的是在螺母座孔内配穿一长芯棒，表座磁吸在芯棒的端部，旋转芯棒只测出与丝杆支座孔的Y向偏心量就可以了，因为X向在调电机侧时前已定，打双表法以Y向偏心量平行精调丝杆支座，消除了丝杆支座最后的沿Y轴移动的自由度，必要时可反复一至二次的细调，最后以保证定位在螺母座孔的芯棒也能顺利进入丝杆支座孔内为准也是仿实。

这时五孔已同轴并与导轨平行，最后配打定位销，其实一面两销也是以定位消除六个自由度原理的实例和活用。

所以在此次难得的实践中也会有些领悟，你在实践中总结出来的经验有时可能在书本早就有了，而书本上知识也在不知不觉的实践中加深了理解，这是一次融会的碰撞，原理是解决问题的原则和方向，具体的细节还要靠积累方法和过程反复来完善，如我们最后的滚珠丝杆副调整是依靠微量修刮（决不是垫铜皮）两支座安装面和螺母座安装面来消除精加工的细微误差，从而更精密提高了“三座五孔与导轨的平行”、“三座五孔间同轴”的装配精度。

如上述的调整用芯棒的端头特意留有小锥度，用于定心粗调，外圆会磨小几丝，用于进入精调，这样也可用塞尺来测出X向和Y向的间隙不匀度，通过细调，只要能让涂上油的后面的标准外圆能慢慢无滞进入而出来油膜均匀就达到了调整目的等等。

滚珠丝杆安装和调整时应注意：
1. 受丝杆驱动的移动部件其导轨压板压紧不宜过紧或过松，在修刮和调整压板后，0.03mm塞尺应
不过。

2. 受丝杆驱动的移动部件其塞铁不宜过紧或过松，应修刮和调整塞铁，使其接触率达到70%以上，
而0.03mm塞尺应不过。

3. 滚珠丝杆的预紧力不宜过大或过小，应调整预紧力使其轴向窜动不大于
0.015mm
4. 滚珠丝杆螺母端面与结合面不垂直、结合面松动应修理调整结合面或加垫片
5. 滚珠丝杆支座轴承预紧力不宜过大或过小，应调整预紧力至要求
6. 滚珠丝杆副制造误差过大时，应利用数控系统对其螺距误差插补补偿和反向间隙补偿
7. 应调节使各导轨副和滚珠丝杆副均有良好的润滑
8. 检查伺服电机和滚珠丝杆的联轴器是否松动
三．带直线导轨的辅助支撑安装和调整
按图四，辅助支撑的直线导轨的安装，首先要对导轨定位槽进行清理，用油石对其底、侧定 3
位面进行打光处理，用清洁布擦干净，马上把直线导轨安装到位，然后通过检测和调整，保证直线导轨与床身导轨的平行度，按规定次序和拧紧扭矩紧固螺钉，再通过调节支撑部的两个圆螺母，保证支撑的正确到位和有效刚性
带直线导轨的辅助支撑的安装调整要注意：
1. 不要把滑块从导轨上卸下或拆开，这时因为其一导轨的滚动副为消除间隙采用了预过盈装配，
一旦卸下就很难装上。

其二底部的密封垫片在装配时封入了一定量的润滑脂，所以一旦拆开混入异物，再装上去将会影响其润滑性能和使用寿命
2. 要轻放在定位槽内，可以通过对槽底、侧的调整来提高其自身平直度和与床身导轨的平行度，
严禁用尖锐或硬的工具锤击导轨副
四．总结
本文阐述了多功能数控机床的5米滚珠丝杆副的安装和调试，实践工作会有阻难、理论探索也会有缺陷，但这正是我们一步一步走过的路。

回个头看，做多了实践，也会总结出一些经验，但有时发现可能在书本早就有了，读多了书本，书上的知识也在不知不觉在实践中加深了理解，正是这一点一滴的碰撞、融会和感悟，成为我选择继续学习的巨大动力，通过理论与实践的结合，使自己的专业技术得到进一步的提升。

孙培春。