一、轴向间隙的形成机理与危害

1. 间隙来源解析

• 预压失效：长期运行后，钢珠与轨道间的预紧力下降，导致接触面分离；

• 组件磨损：螺母座、轴承端盖等部件的配合面磨损，产生累积间隙；

• 温度变形：环境温度变化引发丝杠热胀冷缩，破坏原始装配关系。

2. 间隙危害量化

• 定位误差：0.01mm的轴向间隙会使CNC加工中心的圆度误差增加0.03mm；

• 反向空程：间隙每增大0.005mm，伺服系统需额外补偿20%的电流指令；

• 振动加剧：间隙超过0.02mm时，高速运行（＞500rpm）会产生10-15Hz的低频振动。

二、千分尺测量法的核心优势

相较于传统压表法，千分尺测量法具有以下技术优势：

• 精度提升：测量分辨率达0.001mm，是压表法的5倍；

• 操作便捷：无需拆卸螺母，可在装机状态下直接测量；

• 数据可溯：测量结果可记录存档，便于长期精度追踪。

三、千分尺测量实施步骤

1. 测量前准备

• 工具选型：选用量程50-100mm、精度±0.001mm的外径千分尺；

• 环境控制：在恒温车间（20±2℃）内操作，避免热变形误差；

• 丝杠固定：用V型块将丝杠水平支撑，两端轴承座锁紧。

2. 基准面确定

• 螺母定位：将螺母旋至丝杠中间段，消除端部效应；

• 测量点选择：在螺母端面与轴承端盖的对称位置选取4个测量点（间隔90°）。

3. 间隙测量操作

• 初始测量：记录螺母端面至轴承端盖的初始距离L₁（精确至0.001mm）；

• 反向加载：用拉力计沿轴向施加50N的推力，记录变形后距离L₂；

• 间隙计算：轴向间隙Δ=|L₁-L₂|，取4个测量点的最大值作为最终结果。

典型案例：某航空零部件企业的三坐标测量机改造中，采用此方法将轴向间隙从0.035mm降至0.008mm，反向空程时间缩短62%。

四、基于测量结果的调整策略

1. 调整量计算

• 理论公式：调整量δ=Δ-Δ₀（Δ₀为设计允许间隙，通常取0.005-0.015mm）；

• 经验修正：当δ＞0.02mm时，需分两次调整，每次调整量不超过δ的60%。

2. 调整实施要点

• 预压螺母调整：松开锁紧螺母，旋转预压调节环（顺时针减小间隙）；

• 垫片组更换：对于固定端轴承，通过增减铜质垫片厚度调整轴向位置；

• 动态验证：调整后以50rpm低速运行，用千分表监测振动幅值（≤0.005mm）。

五、调整后精度复核

结语

通过千分尺精准测量法实施轴向间隙调整，可显著提升滚珠丝杠的传动精度。某全球领先的机床制造商的实践表明，该方法使设备定位精度重复性提升3倍，维护周期延长至原来的2.5倍。建议企业建立标准化测量流程，将千分尺测量数据与调整参数纳入设备档案，为精密传动系统的全生命周期管理提供数据支撑。