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数控加工中心导致丝杠振动的原因分析

数控加工中心,在装配和调试过程中,机械的旋转运动所产生的振动是不可避免的,机械产生振动会对机床的正常使用造成一定的危害,它使机床的工作性能降低,甚至根本无法工作,还会造成某些零件的加速磨损、疲劳,降低机床的使用寿命。当出现一些不正常的振动时,就必须采取措施予以排除,以保证机床的安全运行。在龙门加工中心的装配调试过程中,经常会碰到丝杠产生振动的现象,除了是系统电气参数设置和选配不适当等因素外,还有一些是机械方面的原因,和大家分享一下引起丝杠震动的几个注意原因:

数控加工中心导致丝杠振动的原因分析

丝杠安装因素

现龙门数控加工中心包括数控机床的传动丝杠都是滚珠丝杠,而且传动精度较高,一般要求机床的定位精度为0.04mm,重复定位精度为0.015mm,同时对我们装配的安装精度也有较高的要求。丝杠传动结构主要由丝杠本身、丝杠螺母、丝杠座(也叫轴承座)、丝杠轴承、锁紧螺母、联轴器、伺服电机等组成。在安装过程中,必须保证丝杠轴心线与运动导轨基准面平行,一般控制在0.005/1000mm范围之内,如果安装误差较大时,拖板在运动过程中会使丝杠产生弯曲变形,丝杠旋转受力不均匀,进而产生振动现象。在此情况下,只需重新调整轴承座的高低和侧向位移,确保丝杠的轴心和拖板运动导轨相平行,具体方法是将芯棒装入轴承座,测量其轴心线对导轨面在水平方向和垂直方向的平行度,要求0.005/1000mm。同时将轴承座紧固定位,就能解决这一问题。

丝杠螺母与拖板连接安装因素

在丝杠螺母与拖板连接的安装过程中,有时会由于拖板端面加工原因,造成丝杠螺母上的螺丝孔与拖板结合面的安装孔互相干涉,或者安装面与基准(导轨)面不垂直,也就是安装面与丝杠螺母结合面不平行,导致丝杠螺母紧固螺钉拧紧后迫使丝杠产生变形,发生振动现象。如果丝杠螺母直径为D,结合面精度误差为δ,丝杠轴承跨距为L,丝杠误差为X,那么,X=L*δ/D。在这种情况下,须将拖板上的丝杠螺母安装孔或端面进行修复,使δ值恢复设计精度要求,即可排除这一故障。

联轴器的安装因素

电机带动丝杠转动是通过弹性联轴器连接的,在这部分的安装过程中,首先必须保证丝杠端部的径向跳动误差符合设计要求,一般控制在≤0.02mm范围之内,其次要保证电机安装面与丝杠轴心线垂直,电机旋转轴心线与丝杠轴心线重合,一般由设计要求定位孔保证。最后,均匀地用力矩扳手拧紧联轴器上胀套压盖的紧固螺钉,如此三个条件未满足,丝杠和联轴器就会产生振动,反之,即可排除故障。

数控加工中心导致丝杠振动的原因分析

丝杠轴向间隙的因素

在拖板运动过程中,如果丝杠的轴向间隙过大,也会产生振动现象,包括拖板爬行现象。这是因为数控轴本身带有光栅尺,在光栅尺生效情况下,根据光栅信号的反馈,伺服电机会不断正反旋转纠正拖板位置,时快时慢,速度不均匀而产生振动。在此情况下,只须消除丝杠轴向间隙,即调整丝杠锁紧螺母,预紧丝杠轴承,消除丝杠轴承的游隙,使得拖板运动的反向间隙控制在正确的范围之内,一般在不带光栅的状态下,用百分表测量拖板的正反向间隙控制在+0.01mm范围之内。这样就能消除振动现象。

光栅读数头(动尺)支架的安装因素

光栅读数头支架的安装在有光栅尺的机床安装过程中是相当重要的,如果光栅支架没有安装好,光栅尺读数头所读取的数据就不正确,造成反馈信号不稳定,引起电机工作不正常而产生振动,而且会使机床的定位精度不稳定。在此情况下,可修复光栅支架的安装面,并好光栅支架,同时打上定位销,确保读数头正常工作,排除故障。

轴承质量因素

在机床运动过程中,有时也会因轴承质量问题;轴承滚道失效或保持圈破损引起丝杠振动。在此情况下,可根据丝杠的振动音源来判断,轴承产生问题时,丝杠在运动过程中会发出振动声音,在拖板运动过程中,如拖板越靠近丝杠的一端的支承座,丝杠振动音频越高,则这一端的轴承就可能有问题,检查更换上合格的轴承就能消除振动。

其它因素

机床在使用过程中还会因润滑不充分、滑动导轨磨损失效以及电机编码器故障等因素造成丝杠振动,遇到这种情况就要逐项检查,排除振动故障。 

根据以上分析,龙门加工中心如果发生丝杠振动现象,就必须及时采取措施,针对各种装配过程中所显现的各种故障状况,采用以上所分析的各种方法及手段,积极消除故障,以确保龙门加工中心的装配质量,减少机床的返修率,延长龙门加工中心的使用寿命。数控加工中心导致丝杠振动的原因分析

 
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