如何延长滚珠丝杠的使用寿命

 随着数控化和机床柔性化的发展，滚珠丝杠副已经成为数控机床不可缺少的传动副，因此对滚珠丝杠副的要求也越来越高。滚珠丝杠是将旋转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为旋转运动的理想产品。滚珠丝杠副是机床的主要进给功能部件，其加工、安装和调整将直接影响机床的性能指标。

1、滚珠丝杠的主要失效形式是滚珠和滚道的疲劳点蚀。所以它的使用寿命短，所以在原理选型后最好增加一个规格，它的性价比会更好，除非是受结构限制，因为滚珠丝杠和螺母螺距的累积误差和周期误差以及螺母螺纹的锥度都是受其他技术手段限制的，或者说有效工作圈数不能无限增加。增加螺母工作转数是提高滚珠丝杠性能的最有效途径，这为滚珠丝杠制造商改进丝杠加工工艺、增加螺母工作转数提供了有力依据。

2、滚珠丝杠安装的精度。按照传统的工艺方法，滚珠丝杠安装一直是用芯轴和定位套连接两端支撑轴承座和中间丝杠座进行校正，用百分表将芯轴轴线对准机床导轨，使芯轴驱动自如轻快。这种安装方式便于小型数控机床和三坐标方向行程较小的加工中心使用。由于心轴与定位套、定位套、两端支撑的轴承孔和中间的螺母承窝孔之间的配合间隙，使得安装后的支撑轴承孔与螺母承窝孔之间的同轴度误差往往较大，造成滚珠丝杠缠绕量增加、径向偏载、滚珠丝杠轴系各环节温升、热变形和传递扭矩等一系列严重后果。导致伺服电机过载过热，伺服系统报警，影响机床正常运行。

另外，两端轴承孔与中间螺母座孔的实际差值无法精确测量，影响进一步精确调整。对于三个坐标方向行程较大的数控机床和加工中心，由于所需芯轴在1500mm以上，加工难度大，精度不易保证，无法通过芯轴与定位套对中来安装滚珠丝杠副。在卧式加工中心的生产中，由于机床的三坐标行程较大，传统工艺方法安装过程中，由于两端轴承孔与中间螺套孔同轴度差，滚珠丝杠的径向和偏置载荷增大，伺服电机过载过热，伺服系统频繁报警，导致机床无法连续运行， 严重影响滚珠丝杠副的使用寿命和传动精度，缩短主机的维修周期。 采用其他装配方式，如移动鞍座、缩短螺母块与轴承座的距离、两端螺母块与轴承座分别对齐等，实际应用效果并不理想，也存在上述问题。

3、合理调整滚珠丝杠与直线导轨在垂直面内的平行度，满足相应要求。电机底座与轴承座用螺栓固定，滚珠丝杠螺母应安装在电机底座的端面上，其中滚珠丝杠的螺纹端面与螺母法兰端面之间应留有三四个螺距的间隙。然后，将水平尺设置在滑块的右基面上，将百分表设置在水平尺的基面上，将百分表设置在最高点零点位置。然后要合理调整滚珠丝杠上的螺母，保证滚珠丝杠和螺母的端面和谐。同时还需要保证量的最高点的平行度低于0.01，否则不符合相应的标准。此时仍应采取相应措施进行纠正，直至符合要求。

 另外，在水平面内，将滚珠丝杠与直线导轨的平行度调整到合理的位置，以满足要求。它的原理和前者一样。如果测得的两个最高点的平行度小于0.01，则符合要求。不符合要求的，应进行整改，直至合格。测试合格后，注意电机座和轴承座的定位销和定位。

 4、滚珠丝杠螺母与工作台之间应进行合理调整，使其符合标准要求。首先，工作台的侧面基准面应与直线导轨的滑块紧密贴合，并用螺栓固定。同时，应保持滚珠丝杠螺母的法兰端面与螺纹端面的一致性。另外要保证滚珠丝杠的清洁度，螺母和螺母座的结合面要彻底清洗干净，保证其清洁度。应再次移动工作台，以防止螺母座和滚珠丝杠螺母的法兰端面松动。

 5、施加适当的预紧力，使滚珠与滚道表面的接触点产生一定量的预变形。螺旋副承受轴向工作载荷后，滚珠与螺纹滚道面的接触点会产生一定的弹性接触变形，直接影响其轴向刚度，从而降低其传动质量。适当增加预紧力有利于提高滚珠丝杠螺母组件和支承轴承的刚度。但过大的预紧力会使滚珠丝杠副产生过大的接触应力和变形，增加摩擦，降低传动效率，从而缩短其工作寿命。因此，预紧螺母的预紧力一般为最大轴向工作载荷的1 /3左右。一般可以通过安装在双螺母之间的传感器和压电晶体调节器来动态控制预紧力，使预紧力在滚珠丝杠的整个行程范围内保持不变。滚珠丝杠进给系统速度提高后，要求滚珠在高速运动中，特别是通过循环换向装置时要流畅，以减少滚珠与螺母螺纹滚道的碰撞变形，提高滚珠丝杠副的刚性。

 因此，应优化回球槽的曲线参数，采用三维滚珠导管或回球装置，使滚珠沿内螺纹的导程角方向导入螺母体内，使滚珠运动方向与滚道相切而不是相交。

 为了满足机床坐标位置精度的要求，减少滚珠丝杠的挠度，防止径向和偏载，降低丝杠轴系统各环节的温升和热变形，最小化伺服电机的传递转矩，提高机床连续运行的可靠性和寿命。