摘要：隨著滾珠絲杠日益廣泛的在機(jī)床及自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，絲杠在使用中暴露的故障也越來越頻繁。對(duì)于部分用戶來說，滾珠絲杠還是一個(gè)比較新的產(chǎn)品，很多故障和事故都是因?yàn)閷?duì)絲杠不夠了解而產(chǎn)生的。本文以實(shí)際案例為基礎(chǔ)，對(duì)絲杠斷軸的現(xiàn)象進(jìn)行描述，對(duì)斷裂的原因進(jìn)行分析，給出整改意見，解決問題。
關(guān)鍵詞：滾珠絲杠、交變應(yīng)力、疲勞失效、平行度、伺服電機(jī)。
一、基本信息：
1、 絲杠型號(hào)：R40-5T3-FSI-460-616.5-0.05品牌：HIWIN。
2、 安裝位置：垂直提升負(fù)載。
3、 運(yùn)行速度：200mm/s。
4、 負(fù)載重量：260kg。
5、 導(dǎo)向系統(tǒng)：HIWIN直線導(dǎo)軌導(dǎo)向。
二、故障現(xiàn)象：
機(jī)構(gòu)使用不到1個(gè)月，絲杠從軸承的根部斷裂。
三、客戶訴求：提供斷面照片?？蛻魬岩墒墙z杠加工過程中有應(yīng)力集中。導(dǎo)致絲杠短時(shí)間斷裂，要求我們更換。
四、故障分析：
斷面情況如圖：
觀察絲杠，斷面分成兩個(gè)區(qū)域，外側(cè)圓環(huán)區(qū)域斷面光滑，中心小圓區(qū)域斷面粗糙，粗糙區(qū)呈顆粒狀。這是因?yàn)榱鸭y存在一個(gè)產(chǎn)生和擴(kuò)展過程，裂紋的外圈在交變載荷作用下，時(shí)而壓緊時(shí)而分開，多次反復(fù)循環(huán)（絲杠每旋轉(zhuǎn)一圈就完成一次循環(huán)），這就形成斷面的光滑區(qū)。而斷口的顆粒狀粗糙區(qū)則是突然斷裂形成的。材料力學(xué)上將這種損壞定義為疲勞失效。
疲勞失效是構(gòu)件在名義應(yīng)力低于強(qiáng)度極限，甚至低于屈服極限的情況下，突然發(fā)生斷裂。
疲勞失效產(chǎn)生的更根本原因是交變應(yīng)力的存在，要避免疲勞失效就需要消除交變應(yīng)力。絲杠使用過程中產(chǎn)生交變應(yīng)力的直接原因是絲杠軸承座的圓心和絲杠螺帽座的圓心不同心。軸承座和螺帽座的鋼性越高，偏心距離越大則交變應(yīng)力越大。
五、解決辦法：
由成都?？乒た卦O(shè)備，預(yù)先免費(fèi)提供一根絲杠，到客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行更換安裝。
在安裝工程如下：
1、 第一步，將絲杠軸肩和絲杠固定側(cè)（電機(jī)側(cè)）軸承安裝好。索引軸向固定螺母。
2、 將負(fù)載的螺母安裝座孔和螺帽外圓柱配合，在安裝過程中，發(fā)螺帽圓柱和螺帽座明顯的存在偏心，偏心度達(dá)到1.5mm左右。
3、 強(qiáng)行將螺帽裝入螺母座，將絲杠遠(yuǎn)端支撐端的軸承座松開，試運(yùn)行絲杠，發(fā)現(xiàn)支撐座的軸承座明顯的周期性擺動(dòng)。這是絲杠同心度不好的明顯判定依據(jù)。
4、 觀察伺服電機(jī)的負(fù)載率，隨著螺帽運(yùn)行接近絲杠固定側(cè)支撐座，則伺服電機(jī)的負(fù)載率明顯增加，這也是絲杠同心度不好的判定依據(jù)。
5、 綜上，請(qǐng)客戶調(diào)整螺母座的安裝位置，保證絲杠的同心度，在重復(fù)3、4步操作支撐座的晃動(dòng)小消失，電機(jī)負(fù)載率增加的現(xiàn)象消失。
6、 雙方認(rèn)可后絲杠繼續(xù)使用，超過3個(gè)月，（此前絲杠1個(gè)月斷裂）?？蛻粽J(rèn)可?？乒镜呐袛?，絲杠斷裂是安裝的問題，不是加工質(zhì)量的問題?？蛻魧?duì)新絲杠做采購處理。
7、 后續(xù)觀察絲杠持續(xù)使用至今2年無損壞。
成都?？萍夹g(shù)部
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