滚珠丝杠副支承轴颈相对滚道中心线径向圆跳动的检测方法.pdf
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1、2023年 第9期 冷加工45机床/附件/工装Machine Tool/Accessory/Fixture滚珠丝杠副支承轴颈相对滚道中心线径向圆 跳动的检测方法李小春,周霞南京工艺装备制造有限公司江苏南京211178摘要:近年来,随着机床数控化、柔性化的不断发展,滚珠丝杠副作为机床高精密线性传动的滚动功能部件,其制造精度直接影响机床整体的位置精度,对制造出来的滚珠丝杠副做精密的检测也是各个滚珠丝杠副制造厂家关注的重点。针对国家标准GB/T 17587.32017新增的检测要点“E6.2”,创新性地制作了专用检测工装,并提出了滚珠丝杠副的支承轴颈相对于滚珠螺纹中心线的径向圆跳动检测的实际操作方法
2、,还对该测量系统进行了MSA测量系统分析,验证了使用该检测工装的测量重复性与再现性。关键词:滚珠丝杠副;支承轴颈跳动;GB/T 17587.32017;检具MSA1 序言随着国产滚珠丝杠副的高速、高精、高质量发展,其对检测的要求也不断优化提升;其中滚珠丝杠副的精度决定着滚珠丝杠副在机床中的安装精度和运动精度,目前国家标准中对滚珠丝杠副的安装要求有着明确的规定,若跳动和位置精度不合格,则安装很难达到要求,影响滚珠丝杠副的动态精度以及各性能的测试结果。GB/T 17587.31998标准中的滚珠丝杠副跳动和位置精度包含滚珠丝杠副外径的径向圆跳动、滚珠丝杠副的支承轴颈相对于AA(滚珠丝杠副外径)的径
3、向圆跳动、滚珠丝杠副的轴颈相对于支承轴颈的径向圆跳动、滚珠丝杠副的支承轴颈肩面相对于滚珠丝杠副外径的轴向圆跳动、滚珠丝杠副的滚珠螺母安装端面相对于滚珠丝杠副外径的轴向圆跳动、滚珠丝杠副的滚珠螺母安装外圆相对于滚珠丝杠副外径的径向圆跳动等方面,其测量方法是将滚珠丝杠副置于两等高V形铁上,两等高V形铁的位置分别位于滚珠丝杠副外径两端的2d0(d0为滚珠丝杠副的公称直径)处,将指示器的测头垂直触及待测位置,然后按标准中的规定缓缓转动滚珠丝杠或滚珠螺母,记下指示器的读数变化。然而在机床安装和使用中,滚珠丝杠副支承轴颈与滚珠螺纹中心的位置要求直接影响了滚珠丝杠副在机床中的安装和运动精度,滚珠丝杠副的支承
4、轴颈与滚珠螺纹中心线的径向圆跳动要求更为合理准确。在GB/T 17587.31998标准中,滚珠丝杠副跳动和位置精度没有检测项目能直接检测出支承轴颈与滚珠螺纹中心的跳动要求,其中滚珠丝杠副支承轴颈相对于滚珠丝杠副外径的径向圆跳动检测项目,本意是通过此项目控制滚珠螺纹中心与轴颈的位置公差,因为滚珠丝杠外径一般作为滚珠螺纹的加工工艺基准,滚珠螺纹中心与滚珠丝杠外径同轴度较好,另外,滚珠螺纹是空间螺旋曲面,很难作为检测基准,以滚珠丝杠外径为检测基准检测比较方便。故GB/T 17587.31998中用滚珠丝杠副支承轴颈相对于滚珠丝杠副外径的径向圆跳动代替了滚珠丝杠副的支承轴颈与滚珠螺纹中心线的径向圆跳
5、动,但是这种替代检测方法会因为滚珠丝杠副外径与滚珠螺纹中心线存在的位置偏差以及滚珠丝杠外径的形状公差影响实际的检测结果,另外在一些短而粗的滚珠丝杠螺纹加工时都不以丝杠外径为基准进行磨削,但是为了检测,需要精磨削滚珠丝杠 外圆。鉴于以上缘故,参考Ball screws-Part3:Acceptance conditions and acceptance tests(ISO 2023年 第9期 冷加工46机床/附件/工装Machine Tool/Accessory/Fixture3408-3:2011)1,在2017年发布的国家标准滚珠丝杠副 第3部分:验收条件和验收检验(GB/T 17587.3
6、)2中,相比之前版本,增加了“E6.2”检验项目,该项目为滚珠丝杠副的支承轴颈相对于滚珠螺纹中心线的径向圆跳动(见图1)。图1滚珠丝杠副的支承轴颈相对于滚珠螺纹中心线的径向圆跳动从实际使用角度来讲,滚珠丝杠副的支承轴颈跳动以滚珠丝杠的螺旋线中心线作为基准检测,更能校正其在机床上的安装,保证其运行精度与稳定性;“E6.2”检测方法避免了滚珠丝杠外径和滚珠螺纹之间的制造误差,较传统检测方法更符合实际使用。“E6.2”的检测方法中规定:用与滚珠同样尺寸的多个球,在滚珠螺纹接近螺纹端部处支承起滚珠丝杠副,将指示器的测头置于滚珠丝杠支承轴颈外圆上,转动滚珠丝杠一圈并记下指示器的读数变化。从规定的检测方法
7、中我们可以看出,以滚珠螺纹中心做基准,无法直接使用传统的V形铁支撑办法,临时测量可以在V形铁与滚道之间添加钢球支撑,但在转动滚珠丝杠进行测量时,存在钢球易移位,测量不准确的问题,此检测项目的可操作性仍然不强,常规的检测方法和仪器很难进行检测。本文针对“E6.2”新增检测项目,为解决该项目的检测难题,从工装研发、检验方法创新、检具测量与校准的角度介绍两种兼顾可操作性和经济性、精确性的检测方法。2 检测专用工装设计滚珠丝杠副所采用的滚动体是钢球,滚珠丝杠的螺纹中心就是滚动体理论上所处的中心,按GB/T 17587.32017中要求用与滚珠同样尺寸的多个球支承滚珠丝杠副,钢球在V形铁上位置不好固定,
8、在旋转滚珠丝杠副的过程中也不稳定,故将钢球设计为圆柱,V形铁上镶嵌同等直径尺寸的半圆柱,圆柱半径就与钢球半径一致。一个V形铁上两个圆柱的位置置于螺旋线切线处,V形铁上镶嵌半圆柱如图2所示。该检测专用工装设计的优点是操作简单,检测精度高,检测一致性好,适合单规格批量滚珠丝杠副的检测,缺点是可检测规格单一,制造成本高。a)三维图 b)二维图图2V形铁上镶嵌半圆柱对于一些精度等级不高,多规格小批量滚珠丝杠副的检测,可以采用另一种型铁上放置可调检测圆柱的检测专用工装进行检测(见图3)。a)三维图 b)二维图图3V形铁上放置可调检测圆柱该检测专用工装采用可活动的两同等尺寸的检测圆柱置于V形铁表面,检测圆
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