維修CK6136H數控車床滾珠絲杠

徐進揚

作者通聯：連云港工貿高等職業技術學校教師 江蘇連云港市科教園區 222000

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一、簡介

一臺CK6136H數控車床，由于誤操作使機床Z軸滾珠絲杠螺母從絲杠中旋出。用手輪嘗試回退，系統立即顯示驅動報警。關閉電源后，用扳手嘗試回旋絲杠多次，回轉阻力很大，不能回退。

機床Z軸正向超程報警后，操作者按下超程釋放鍵，錯誤地使床鞍向Z軸正向移動，因此Z軸滾珠絲杠螺母從絲杠中旋出（正確操作：Z軸正向超程時，應該向Z軸負向移動，才能回位）。此時，滾珠散落在螺母與絲杠之間的滾道和螺母孔里，位置錯亂，無法實現正常滾動與回旋。

該數控車床僅使用了兩年，多數為輕載運行，絲杠無明顯磨損痕跡，判斷仍可以繼續使用。聯系絲杠生產廠家得知，該型絲杠已不再生產，只能整套定做，因此決定嘗試自行維修。

二、拆開螺母檢查分析

將絲杠從機床上卸下，滾珠絲杠螺母副型號為GQ40*6，屬于內循環雙螺母消隙結構。此時雙螺母外側螺母的三個滾道的回珠器全被頂松離位，所以鋼珠不能正?；亓?。將壞螺母的回珠器卸下（另一螺母未損壞不拆），從回珠器安裝孔內將鋼珠取出，然后轉動螺母將壞螺母內鋼珠全部取出，最后松開連結零件，拆下螺母。

拆開后發現，絲杠和螺母端部的部分滾道以及回珠器滾道均擠壓變形，個別鋼珠破碎。分析應該是螺母從絲杠螺紋中旋出后，鋼珠失去約束，不能在滾道中正常排列。回退時，外力對絲杠和螺母，包括回珠器的強力擠壓，導致零件滾道擠壓變形、回珠器移位及鋼珠破碎。

三、零件修整

各零件清洗后詳細檢查受傷情況。用銼刀，油石清理變形部位，特別是因擠壓而高出原位的凸起部分。

絲杠末端螺紋滾道有兩圈嚴重變形，用車床車平成光滑外圓至尺寸34-0.02-0.06，使其直徑略小于絲杠小徑，并除去毛刺，銳邊倒鈍。

螺母的內螺紋修理較麻煩，共有三個滾道，由于最外面（靠近絲杠末端）一個滾道變形嚴重，很難修理完好，所以放棄。另外兩滾道受傷較輕，用銼刀、油石輕微修飾，磨平變形凸起部位，并與相鄰部位平滑過渡，確保不破壞正常的滾道表面?；刂槠饕沧鋈缟咸幚?。

最終檢驗三者的滾道，以鋼珠能在槽內流暢滾動為宜。

四、研磨

手工修整后的螺母，需要經過絲杠的檢驗才能確定是否合格，是否需要進一步修整。在絲杠的未損傷（例如滾珠絲杠靠近主軸箱的另一端）滾道中均勻地用油脂并沾滿鋼珠，將修整后的螺母清洗后，擰入絲杠，能夠順利旋進，證明配合合格，若感覺轉動較緊或無法擰入，就需要檢查是否存在凸起阻擋鋼珠滾動，有則繼續修整，無則進入下道工序進行研磨。

研磨方法。絲杠未損傷處，四周均勻地用AB膠每圈粘10-12個鋼珠（粘滿一圈大致35個），共粘8圈作為研具。鋼珠上涂研磨劑（白剛玉W17-W7），固定絲杠，旋轉螺母進行研磨。數個往返行程后，拆開、清洗并試裝，至順利擰入時停止研磨。最后將粘附在絲杠上的鋼珠取出，將滾道內外的粘結劑清理干凈。為了控制螺母與絲杠的間隙，應該嚴格控制研磨量，清洗后輕快旋轉即可。

五、安裝回珠器

回珠器和螺母經清洗檢查無誤后，按照工作要求安裝在一起。根據回珠器的工作原理，鋼珠滾動近一周，經回珠器槽容納和調整方向，再回到上一周滾道。用目測方法控制傾斜角度，使回珠槽進出口與螺母滾道進出口在底部和兩側相切，并有坡口過度?？刂瓢惭b深度，保證在回珠槽底的滾珠，不得高出內螺紋牙頂（圖1），以此保證滾珠工作時自由出入。安裝好以后，在回珠器背面與螺母孔處，用丙酮清洗，晾干后涂抹AB膠，膠凝固后便可進行后續工作。

圖1

六、旋和

螺母與回珠器滾道涂抹油脂，滾道內全部更換成新的鋼珠，旋入絲杠即可。開始試裝時，絲杠和螺母旋和認頭相當困難，稍微擰入一定角度就轉不動了。旋出后發現滾珠已經亂了，好一些的情況是第一滾道順利擰入，第二滾道就擰不進去，每次失敗存在共同之處，即鋼珠總在回珠槽處位置錯亂，不能流暢滾動，而其他位置的鋼珠正常。

1.分析

用油脂粘在螺母滾道中的鋼珠，旋入絲杠前，鋼珠不受絲杠滾道的約束但不脫落（圖2）。對回珠器外的鋼珠B進行受力分析（圖3）。鋼珠B受到鋼珠A、C的作用力F1、F2，受油脂沾力F3和重力G，合力的方向決定鋼珠的運動方向，上文鋼珠混亂，就是因為鋼珠B受合力后脫離滾道，旋入工作失敗。鋼珠B若順利進入回珠器滾道，則工作正常。（1）方法1。嘗試將圖 3中的 A、B位置空出，即將回珠槽入口前螺母滾道上保留相當于兩至三個鋼珠的空位。擰入過程中，在后面的鋼珠到達回珠器入口前，該滾道的鋼珠已經擰到絲杠上了，B位鋼珠的上方有絲杠滾道的擠壓，就會順利進入回珠槽滾道，保證正常工作。經多次試驗都能成功。

圖3

（2）方法2。根據圖2所示，如果在絲杠螺紋入口前增加一個軸套，外圈直徑略小于絲杠小徑，內圈直徑稍大于絲杠外光軸直徑（如虛線所示）。旋入時，由軸套外圓柱面提供徑向力，擠壓B位鋼珠，鋼珠也不會被擠出而亂道。用此方法，旋入前可將每個滾道排滿鋼珠，提高絲杠螺母的承載能力。軸套可由在絲杠上纏紙卷代替，纏紙方向與螺紋旋入方向相同，使所纏繞紙卷直徑稍大于軸套外徑，利用紙的擠壓變形彈力頂住B位置鋼珠，保證順利擰入。經過調研得知，絲杠生產廠家就采用這樣的操作方法。

2.消除間隙操作

兩個螺母旋和到一定距離，裝入調整墊，用鉤頭扳手相對擰轉，對齊二者鍵槽，裝上兩個定位鍵，用螺釘固定。

3.檢查絲杠間隙步驟

絲杠裝入機床后，百分表固定在床身上，測量觸頭靠在床鞍端面。

正向移動床鞍，壓縮百分表觸頭一段距離（0.5～1mm），手輪波段開關打到X1擋，反向移動0.001mm，若百分表指針所示距離與顯示屏一致，即可說明間隙＜0.001mm，達到消除間隙的目的，滿足機床要求。若精度要求不高，手輪波段開關打到X10擋，檢查間隙＜0.01mm，一般的要求也能滿足。

若間隙過大，則通過磨削，改變調整墊片的厚度來調整，墊片厚度的磨削量稍大于反向間隙。接著，重新加工螺母圓周面上的鍵槽，再用鍵和螺釘固定，達到消除間隙的目的。最后，裝好螺母兩端的防塵圈，用緊定螺釘固定，絲杠裝配結束。

七、總裝后檢測

1.試車

將各零部件重新裝入數控車床，潤滑部位涂滿油脂，開始試車。徒手旋轉絲杠，沒有明顯阻力。上電后Z軸嘗試手動手輪操作，大托板移動正常。

加載切削。嘗試幾種參數狀態下的切削狀況（表1）。驅動器工作正常，試件加工精度正常。由此判斷能夠滿足正常切削的要求。經過兩年的運行，機床能夠正常工作。

表1

2.針對類似情況可以采取的措施

（1）合理選用數控系統的軟限位數據，可避免事故發生。軟限位位置一般設定在硬限位以內，參考點以外5～8mm。對于增量編碼器零點“漂移”問題，可以用定期修改參數的方法解決。

（2）在超程回退時，操作者應集中注意力，確保方向正確。

（3）一旦螺母旋出后，嚴禁強力旋回，否則會加重損壞程度，使修復困難。

（4）改進滾珠絲杠螺紋的外直徑d1。D1應接近并略小于滾珠螺紋的小徑d，例如d1=d-0.02-0.06，裝配時方便螺母旋入。即使螺母旋出絲杠，鋼珠由絲杠圓柱表面支撐不致散落。完全旋出后，工作臺不再前移，同時起到保護機床的作用。還有，螺母旋出后，手工回退也不致損壞絲杠螺母副。